Odakint néhány fok van, a kertben kabát nélkül már kellemetlen időzni, a lakásban mégis egyenletes a meleg. A fűtéshez közben nem ég gáz vagy fa: egy elektromos árammal működő berendezés a külső levegőből nyeri ki a szükséges hő egy részét. Elsőre nehéz elképzelni, hogyan melegíthet valami, amit hidegnek érzünk.
A hőszivattyú működésének éppen ez az egyik legérdekesebb vonása. A hideg levegő is tartalmaz hőenergiát, amely megfelelő technológiával az otthon fűtésében hasznosítható. Ehhez egy olyan körfolyamatra van szükség, amely a kint felvett hőt magasabb hőmérsékleten adja át az épületnek.
A hideg levegő sem energiamentes
A hétköznapokban a meleget és a hideget elsősorban a saját hőérzetünkhöz viszonyítjuk. Egy ötfokos reggelt hidegnek nevezünk, de ez nem jelenti azt, hogy a levegőből már ne lehetne hőt kinyerni. A hőenergia jelenléte nem a nulla Celsius-fokos határhoz kötődik: fagypont alatt sem tűnik el.
A hő természetes módon a melegebb hely felől a hidegebb felé áramlik. Ezért hűl ki a forró tea, és ezért veszít hőt télen a lakás. A hőszivattyú kültéri hőcserélőjében olyan hűtőközeg kering, amely hőfelvételkor a külső levegőnél is alacsonyabb hőmérsékletű lehet. Így a számunkra hideg levegő képes hőt átadni neki.
A felvett hő azonban ezen a hőmérsékleten még nem alkalmas a szoba felmelegítésére. A berendezés következő feladata, hogy magasabb hőmérsékleten tegye azt felhasználhatóvá.
A hűtőszekrény elve a ház fűtésében is működik
A folyamat megértéséhez elég a konyháig menni. A hűtőszekrény hőt von el a belsejéből, majd ezt a helyiség levegőjének adja át. A készülék hátulján vagy oldalán érezhető meleg részben az élelmiszerektől és a belső térből elvont hőből származik.
A hőszivattyú hasonló elven szállít hőt, csak fűtéskor a külső környezet a hőforrás, az épület pedig a hő átadásának helye. A kültéri hőcserélőben a hűtőközeg hőt vesz fel és elpárolog. Ezután a kompresszor összesűríti a gőzt, amitől annak nyomása és hőmérséklete megemelkedik. A felmelegedett közeg egy másik hőcserélőben átadja a hőt a fűtési rendszernek, miközben lecsapódik.
Végül a hűtőközeg nyomását lecsökkentik, a hőmérséklete is visszaesik, és ismét képes lesz hőt felvenni odakint. Ez a zárt körfolyamat ismétlődik a működés során. A levegő–víz hőszivattyú tehát nem a kinti levegőt fújja be a lakásba: annak hőjét közvetíti a fűtési rendszer felé.
Egy rész áram, több rész leadott hő
A kompresszor és a berendezés többi elektromos részegységének működéséhez villamos energia kell. A leadott hő jelentős része azonban a környezetből származhat, ezért a hőszivattyú több hőenergiát adhat át a háznak, mint amennyi áramot felhasznál.
Ezt fejezi ki a COP, vagyis a fűtési teljesítménytényező. Ha egy hőszivattyú COP-értéke adott körülmények között 4, akkor 1 kWh villamos energia felhasználásával 4 kWh hőt ad le. Ebben az egyszerűsített példában körülbelül 3 kWh a környezetből felvett hő. Nem keletkezik energia a semmiből: a berendezés az elektromos energia segítségével hozzáférhetővé teszi a külső hőforrás energiáját.
A COP nem állandó érték. Változik a külső hőmérséklettel és azzal is, milyen meleg vizet kell előállítani a fűtéshez. Egyetlen kedvező adat ezért nem írja le a teljes tél fogyasztását.
A megújuló energiaforrások között a környezeti hő kevésbé látványos, mint a tetőn elhelyezett napelem, mégis fontos szerepe lehet az otthon energiaellátásában. A hőszivattyú használata ugyanakkor áramfogyasztással jár, így környezeti hatását a működési hatékonyság és a villamos energia előállításának módja egyaránt befolyásolja.
A kinti levegő hője a padlófűtésig is eljuthat
A levegő–víz hőszivattyú a fűtési rendszer vizének adja át a hőt. A felmelegített víz ezután a csőhálózaton keresztül jut el a helyiségek hőleadóihoz.
Padlófűtésnél nagy felület melegíti a szobát, ezért viszonylag alacsony vízhőmérséklet is elegendő lehet a kellemes komforthoz. Hasonló előnyt kínálhat a megfelelően kialakított falfűtés. Minél kisebb hőmérséklet-különbséget kell áthidalnia a hőszivattyúnak a külső hőforrás és a fűtési víz között, annál kedvezőbb lehet a hatékonysága.
Radiátorok mellett is alkalmazható ilyen rendszer, de ellenőrizni kell, hogy azok a tervezett vízhőmérsékleten elegendő hőt adnak-e le. A szükségesnél forróbb fűtési víz ronthatja az energiahatékonyságot. Megfelelő berendezéssel, tárolóval és rendszerkialakítással a fürdéshez, mosogatáshoz szükséges használati meleg víz is előállítható.
Fagyban is működhet, de változnak a feltételek
A fagypont nem jelenti automatikusan a hőszivattyús fűtés végét. Sok korszerű készülék jóval nulla fok alatt is működőképes, de a pontos hőmérsékleti tartomány és a rendelkezésre álló teljesítmény modellenként eltér.
Ahogy odakint hidegebb lesz, általában csökken a hatékonyság, miközben a ház több hőt igényel. A készülék kiválasztásakor ezért a várható téli körülmények között leadható fűtőteljesítményt is figyelembe kell venni. Egyes rendszereknél a leghidegebb időszakokra kiegészítő fűtést terveznek.
Hideg, párás időben dér képződhet a kültéri hőcserélőn. A berendezés ezt automatikus leolvasztással távolítja el, amely alatt a fűtés átmenetileg szünetelhet. A kültéri egységnél megjelenő víz vagy pára ilyenkor a normál működés része lehet.
A jó eredményhez a háznak és a fűtésnek is illeszkednie kell
Amikor felmerül a hőszivattyú vagy gázkazán kérdése, a készülékek mellett az épület adottságait is érdemes megvizsgálni. A szigetelés, az ablakok állapota, a meglévő hőleadók és a szükséges fűtési vízhőmérséklet mind befolyásolják, milyen rendszer működhet gazdaságosan.
A hőszivattyú telepítés előkészítése ezért az épület hőigényének felmérésével és a fűtési rendszer megtervezésével kezdődik. A kültéri egység helyénél számít a szabad légáramlás, a zaj, a karbantartási hozzáférés és a leolvasztáskor keletkező víz elvezetése is. A gondos méretezés és kivitelezés segít abban, hogy a berendezés a gyakorlatban is megfelelően teljesítsen.
A téli levegő így egészen más megvilágításba kerül: az otthonon kívül érezhető hidegben is ott van a hasznosítható hő. A hőszivattyú ezt teszi elérhetővé, hogy a kinti környezet energiája a benti komfort részévé válhasson.