A hőszivattyú a környezet energiájának hasznosítására szolgáló berendezés, mellyel lehetséges fűteni, hűteni, meleg vizet előállítani. A berendezés a működtetésére felhasznált energiát nem közvetlenül hővé alakítja, hanem a külső energia segítségével a hőt az alacsonyabb hőfokszintről egy magasabb hőfokszintre emeli, legtöbbször a föld, a levegő és a víz által eltárolt napenergiát hasznosítva. (Mert külső energia felhasználása nélkül , "magától" a hő csak melegebb helyről tud a hidegebb hely felé áramlani.)
A hűtőgép is hasonlóan működik: a szekrény belsejéből szállítja el a hőt, tehát hűti, majd ezt a hőmennyiséget a hátulján levő csőkígyón adja le.A geotermikus hőszivattyú például a "föld" (talaj, talajvíz) és a ház belső terei között szállít hőt. A talaj mélyebb rétegeinek hőmérséklete télen-nyáron állandó (pl. 6 méter mélyen átlagosan +12 °C): télen melegebb, nyáron hidegebb, mint a levegő hőmérséklete. A szállítási irányon változtatva télen a talajtól hőt elvonva fűthetünk, nyáron a talajt melegítve hűthetjük a házat. (illetve meleg vizet állíthatunk elő télen-nyáron) A hő szállításához folyamatosan elektromos energiát kell a rendszerbe táplálni. A rendszer hatékonyságát az ún. munkaszámmal (COP=Coefficient of performance) jellemezhetjük, ami azt mutatja meg, hogy a hőszivattyú által leadott hasznos hő-teljesítmény hányszorosa a működtetéshez felhasznált hajtási teljesítménynek.
1. Levegő hőszivattyú (levegőkazán)
A külső levegő ventillátorokkal kerül beszívásra, amit a hőszivattyú hűt le. Hátránya, hogy a levegő hőmérséklete nem állandó, így a rendszer hatékonysága is változó, illetve a ventillátorok által keltett zaj is problémát jelenthet. Felhasználásra kerülhet még a ház pincéjének levegője is.
Központi szellőztető rendszerrel ellátott, légmentesen szigetelt ház esetén az kifúvásra kerülő elhasznált levegő is használható hőforrásként, vagy a befúvásra kerülő levegőt melegítve, vagy a fűtési rendszerre rásegítve. (Ennél egyszerűbb megoldás a hőcserélők alkalmazása, ahol a kifúvott meleg és a beszívott hideg levegő egy nagy felületű berendezésen át adja át a hőt, anélkül, hogy keveredne.)
A levegős hőszivattyú típusok előnyei:
-Nem igényel jelentős előkészületeket
-Bárhová szerelhető
-Egyszerű, olcsó telepítés
-A leggazdaságosabb megoldás meglevõ fûtési rendszer esetén
-Kisebb beruházást igényel, mint a földes, vagy vizes típusok
A levegős hőszivattyú típusok esetleges hátrányai:
-Alacsonyabb (3,5-4,1) COP
-Külső hőmérséklettől függő COP
-Alternatív fűtési rendszert igényelhet!
2. Talaj-kollektor hőszivattyú
A talaj hőenergiája egy kimeríthetetlen, mindenütt rendelkezésre álló, praktikus energiaforrás. Egész évben rendelkezésre állása és decentralizáltsága széleskörű felhasználást tesz lehetővé, mint például a ház fűtése és hűtése talajszondák segítségével. A hőszivattyúk döntő többsége kompressziós elven működik elektromos vagy gázmotor segítségével, de létezik abszorpciós elven működő hőszivattyú, vagy a kettőt kombináló berendezés, ezek legtöbbje még kísérleti stádiumban van, vagy kevéssé elterjedt
A talaj-kollektorban hő-átadó folyadék kering zárt cirkulációs körben, amely a talaj hőenergiáját a hőszivattyúhoz szállítja fűtéskor, vagy leadja a hőenergiát a talajnak hűtéskor. A hő-közlő folyadék vízből és fagyállóból áll, amely biztosítja a nulla fok alatti működést.
A talajból a hőt, 1,5-2 méter mélyre (több, keskeny árokba, vagy egy nagy alapterületű "gödörbe") , vízszintesen, vagy kosár, spirál alakban lefektetett, műanyagcsövek segítségével vonjuk el. A csőkígyóban fagyálló folyadék kering.
Talaj-kollektoros (vízszintes) hőszivattyú rendszer esetében több száz méter hosszú speciális kemény PVC köpennyel ellátott rézcsöveket, vagy polietilén csöveket fektetnek le 1-2 méter mélyen. Hátránya, hogy nagy felületen (a fűtött alapterület 1,5-3-szorosán) kell megbontani a telket a csövek lefektetésekor, ezért leginkább új építésű házak esetén jöhet szóba. Direkt-elpárologtatós hőszivattyúhoz kizárólag ezt a kollektor típust lehet használni, de a sík-kollektor bármelyik hőszivattyúval használható. Direkt-elpárologtatós rendszer esetén a kollektorban közvetlenül a hőszivattyú munkaközege (R 407 C) kering, megspórolva egy hőcserélőt, amely kis mértékben növeli a hatásfokot. Hátránya a direkt-elpárologtatós hőszivattyúnak, hogy hűtésre nem alkalmas.
E rendszer segítségével négyzetméterenként 10-40 Wattnyi energiát nyerhetünk. Ennek nagysága függ a talaj hővezetésétől, nedvességtartalmától, és az esetleges talajvíztől.
Talajszonda hőszivattyú rendszer esetén kb. 15 cm átmérőjű, 50-200 méter hosszú lyukat fúrnak a földbe leginkább függőlegesen. Ebbe helyezik az U alakú szondát, amiben zárt rendszerben cirkulál a hűtőközeg. 200 méteres mélység esetén kb. 17 ˙C-os a Föld. A szondák között legalább 5-8 m távolságot kell hagyni. Előnye, hogy kisebb helyet foglal, új építésű ház esetén a ház alá is telepíthető. A talajhőmérséklet ebben a mélységben télen, nyáron állandó. Ezzel a rendszerrel a legüzembiztosabb rendszer építhető ki. Kinyerhető teljesítmény: 30-100 W/m Lehet két- vagy háromkörös rendszer, attól függően, hogy a szondában közvetlenül a hűtőközeg áramlik, vagy fagyálló folyadék adja át közvetetten hőjét a hűtőközegnek. A szondák speciális esete az energiakaró: több szondát egymás mellé helyezve nyáron eltárolják a hőenergiát a földben, amit télen hasznosítanak. Különösen nyári hűtési igény esetén, ill. ipari méretekben gazdaságos.
A talaj hőszivattyú rendszer típusok előnyei:
-Magas COP (4,5-5)
-Az év egészében állandó COP
-Önállóan megoldja az épület fűtését-hűtését és opcióként a meleg víz ellátását is
-Teljesen biztosított a jövőbeni működés
A talaj típusú hőszivattyú esetleges hátrányai:
-Jelentősebb földmunkával jár
-Hűtheti a kert fáinak gyökereit
-Nagy földterület szükséges hozzá.
4. Víz hőszivattyú
A talajvízből, vagy a felszíni vizekből (folyó, tó) vonjuk el a szükséges hőenergiát. A talajvíz felhasználásához legalább két kút szükséges; az egyikből kiszivattyúzzuk, a másikba pedig visszaeresztjük a a vizet.
A talajvíz-kútból búvárszivattyúval nyert víz hőjének elvonása után a vizet vagy egy másik kútba, vagy felszíni vízbe (patak,tó,folyó) vezetik, vagy elszivárogtatják földbe fektetett dréncsöveken át.
A talajvíz állandó hőmérséklete (7˙C-12˙C) és jó hővezető-képessége révén ideális hőforrás.
További speciális alkalmazás, amikor hőforrásként egy tó szolgál. Ebbe helyezik el körkörösen a kollektorként szolgáló csöveket.
A vizes típusú hőszivattyú előnyei:
-A legmagasabb COP (5-7)
-Az év egészében állandó COP
-Önállóan megoldja az épület fűtését-hűtését.
A víz típusú hőszivattyú hátrányai:
-Nagy mennyiségű víz szükséges hozzá
-Jelentős előkészítést igényel
-Ha elapad a vízforrás, nem tud működni.
A hőszivattyú bekötési elve fűtés+hűtés+meleg víz esetén:
Hőszivattyú rendszerek előnyei
-Segítségével alacsony hőmérsékletszintű hőforrásokból is kinyerhető hő, illetve hulladékhőt hasznosíthatunk. -Amennyiben a fűtést teljes egészében a hőszivattyú végzi (monovalens rendszer), nincs szükség kéményre, a helyszínen nincs károsanyag kibocsájtás.
-Olcsóbb lesz a lakás fűtése! Hőszivattyú alkalmazása esetén lakásunk fűtéséhez szükséges energiának csak 15-30%-át kell megvásárolnunk, a többit ingyen kapjuk a természettől! Ez azt jelenti, hogy már ma is sokkal olcsóbb hőszivattyúval fűteni, mint vezetékes gázzal!
-Csak elektromos áramra van szükségünk, - amiért már ma is legalább ugyanannyit fizetünk, mint az Európa nyugati felében élők - a gázár viszont néhány éven belül többszörösére fog emelkedni!
-Olcsóbb lesz a lakás hűtése! Nincs szükség külön berendezések beépítésére, hiszen hőszivattyúnk nyáron hűteni tudja otthonunkat, ráadásul lényegesebben gazdaságosabban, és kellemesebben, mint a hagyományos klímák!
-Olcsóbb lesz a melegvíz előállítása! Hőszivattyúnk – „szabadidejében” ( amikor éppen nem fűt, vagy hűt) – szorgalmasan, és rendkívül gazdaságosan elkészíti - és a felhasználásig egy jól hőszigetelt tartályban megőrzi - a szükségleteinknek megfelelő mennyiségű melegvizet.
-Kisebb fenntartási költség! Hőszivattyúnk annyi karbantartást igényel, mint egy jó hűtőszekrény, azaz szinte semmit! Ráadásul még polcai sincsenek, amit néha le kellene mosni! Nincs éves – kötelező – felülvizsgálati költség!
-Nincs szükség kéményre!Ha új házat építünk, egyáltalán nem szükséges drága kéményt építenünk, ráadásul így a kéményseprési és ellenőrzési díjakat is megtakarítjuk! Meglévő lakásunk kéményét pedig nem nem kell - az időről-időre változó szabályok miatt – néhány évenként méregdrágán átépíttetnünk, kibéleltetnünk!
-Teljes függetlenség a gáztól! Nem vagyunk kiszolgáltatva a gázszolgáltatónknak! Sem az áremelésnek, sem a bizonytalan ellátásnak!
-Ha új házat építünk, rá se kell csatlakoznunk a vezetékre, ha pedig már be van vezetve a gáz, nyugodtan leválhatunk a rendszerről!
-Nagyobb biztonság! Nem fenyeget minket többé a Szénmonoxid mérgezés!
-Tökéletes tisztaság! A hőszivattyú nem bocsát ki magából semmilyen gázt, füstöt, kormot! Egyáltalán nem szennyezzük a környezetünket!
-Kisebb helyigény! A hőszivattyú nem igényel különlegesen kialakított helyiséget! Általában mindössze 1-2 m2-t foglal el. Halk, szagtalan és önműködő. Elhelyezhető a kamrában, a garázsban, a gardrób szobában. Egyes típusai a kertbe, a tetőre, vagy a ház falára is felszerelhetők!
-Hosszú élettartam! A jó minőségű hőszivattyúk élettartama 30-50 év! Ezalatt az idő alatt legfeljebb 5-15 évenként szorulnak kisebb javításra, beállításra!
-A lakás piaci értéke nagymértékben növekszik! A gázár növekedése miatt, két év múlva már lényegesen könnyebben és jobb áron lehet majd eladni a hőszivattyús lakásokat, hiszen fenntartási költségük csak töredéke lesz a hagyományos fűtésűeknek!
-Teljes kényelem! A hőszivattyú egész évben, teljesen önállóan végzi a rábízott feladatokat!
