Levegő-víz hőszivattyú – mindig energiahatékony a rendszer?
2022. június 27. |
támogatott cikk |
|
0 |
2022. július elsején új korszak kezdődik. Minden új épület, amelyet ezután használatba vesznek teljesíti a közel nulla energiaigényre vonatkozó követelményeket, vagyis legalább „BB” besorolású lesz. A követelményrendszer egyik eleme, hogy az energiafogyasztás legalább 25%-át megújuló forrásból kell fedezni. Ennek hatására a hőszivattyús fűtés iránt robbanásszerűen megnőtt az igény.
Mi szükséges ahhoz, hogy a tulajdonos valóban kis rezsiköltséggel a legnagyobb komfortot élvezze?
A Fujitsu már sok éve gyártja a Waterstage prémium minőségű levegő-víz hőszivattyú berendezéseket, ezek nagyon keresettek a megújuló energiát hasznosító fűtési rendszerek között. Több mint másfél évtized alatt sok tapasztalat gyűlt össze azzal kapcsolatban, hogy mi árt és mi használ a hőszivattyús rendszer energiahatékonyságának. Ez a cikk talán a legfontosabb szempontokat tárgyalja és rávilágít, hogy ha a kivitelező a „megszokott” módon vagy „rutinból” vagy az általa alkalmazott „ökölszabályok” alapján szereli a rendszert, az sokat árthat az energiahatékonyságnak.
Helyesen megválasztott paraméterek
A hőszivattyú megfelelő kiválasztásához alapfeltétel több más szempont mellett, hogy ismerjük az épület precízen kiszámolt hőszükségletét és a hőleadó rendszer által megkívánt névleges előremenő vízhőmérsékletet. A hőszivattyús rendszernél mindig a lehető legalacsonyabbra kell választani az előremenő víz hőmérsékletét. Ennek figyelembevételével felületfűtésnél – amelyek közül legelterjedtebb a padlófűtés – maximum 40°C-os vizet keringtetünk, míg fan coilnál 40-55°C, illetve növelt felületű radiátor esetén 45-60°C az előremenő víz hőmérséklete. A hőleadó megválasztása és pontos méretezése jelentősen befolyásolja a fűtési rendszer energiahatékonyságát, mert a levegő-víz hőszivattyú éves energiafogyasztása akár 10-30%-kal is megnőhet.
Konkrét példaként egy 10 kW-os levegő-víz hőszivattyú 35°C-os fűtővíz előállítása esetén 3875 kWh-t elektromos energiát fogyaszt éves szinten és a legmagasabb A+++, addig ugyanez a berendezés 55°C-os fűtővíznél 5083 kWh-t igényel és A++ besorolású. Önmagában már ez indokolja, hogy a lehető legalacsonyabb fűtővíz-hőmérséklettel működjenek a hőleadók és ne legyen a rendszerben feleslegesen beépített hőcserélő.
Megfelelően méretezett csőhálózat
A hőszivattyúgyártók a műszaki adatok közt megadják a minimum és maximum térfogatáramot, amely garantálja, hogy 4-8°C közötti lesz az előremenő és visszatérő fűtővíz hőmérsékletkülönbsége. Nagy valószínűséggel rossz rendszert és elégtelen fűtést eredményez, ha tervek nélkül, a fűtésszerelő a saját tapasztalata vagy „ökölszabályok” alapján szereli a csőhálózatot. Az alulméretezett csőhálózat az egyik leggyakoribb hiba, ami rontja a hőszivattyú energiahatékonyságát. Ha a kivitelező, korábbi tapasztalata alapján, pl. gázkazánra csatlakozó hagyományos fűtési rendszer csődimenzióit veszi alapul, a hőszivattyús rendszerben ez elégtelen vízáramot eredményez vagy többszörös szivattyúzási energiát igényel.
A Fujitsu Waterstage hőszivattyú hőcserefolyamata alapján készült diagramok jól mutatják ezt. Ebben a hőszivattyúban egy prémium ellenáramú koaxiális duplacső-hőcserélő van, amelynek csőspirálját kiterítve ábrázoljuk a grafikonon. A kék vonal a fűtővíz, a piros vonal a vele szemben áramló hűtőközeg változását mutatja.
Hőcsere megfelelő fűtővíz-térfogatáram esetén
Hőcsere elégtelen fűtővíz-térfogatáram esetén
Ha a rendszerben a hőszivattyúnak megfelelő névleges vízáram áramlik, a fűtővíz 5°C-ot melegszik. Elégtelen vízáram esetén ez az érték jóval magasabb, ezért megnő a kondenzációs hőmérséklet, ami jelentősen rontja az energiahatékonyságot (COP). Látható, hogy elégtelen vízáram esetén a kondenzáció kezdetéhez tartozó vízhőmérséklet indokolatlanul magas, ami végül erősen romló COP-t eredményez.
Mivel számos különböző anyagú és falvastagságú cső áll a kivitelezők rendelkezésére, minden esetben ellenőrizni kell, hogy a belső csőátmérő megfelelő-e a tervezett térfogatáramhoz. Különösen a vastag falú csöveknél kell erre figyelni, mint pl. a műanyag csövek. A hagyományos fűtési rendszerek esetén járatos csőátmérők nem felelnek meg a hőszivattyúnál szükséges háromszoros, négyszeres vízáramhoz. Ha 10 kW fűtőteljesítmény továbbításához gázkazán esetén, ahol a fűtővíz Δt=20 °C elég a 15 mm átmérőjű rézcső, hőszivattyúknál (Δt=5 °C) már minimum 28×1,5 mm-es (de inkább 35×1,5 mm-es) szükséges. Ha egy rendszer két-három mérettel kisebb csővel van szerelve, mint szükséges, akkor a hidraulikai ellenállása olyan mértékben fog növekedni, amit a beépített szivattyú nem tud biztosítani.
A hőszivattyú és a hőleadó rendszer térfogatáram igényének összehangolása
A hőszivattyús rendszereknél a hidraulikai interaktivitásra fokozottan figyelni kell. A hőtermelőnek és a hőleadóknak a legtöbb esetben eltérő a vízáramigénye, ezért az egységeket össze kell hangolni teljesítmény- és nyomásviszony-oldalról is, hogy ne csak a névleges méretezési hőmérsékleten, hanem egész évben megfelelően működjön a rendszer. A hőtermelő- és a fogyasztóoldal között el kell kerülni a hidraulikai interaktivitást.
Többféle megoldást alkalmazhatunk, mint bypass ág beépítését, az osztó és gyűjtő összekötését vagy hidraulikus váltót. A legtöbb esetben a hidraulikus váltó a legjobb megoldás, mert a primer és szekunder oldali hidraulikai egyensúly megváltozásakor a hőleadóknál a legkisebb mértékű hőteljesítményprobléma így lép fel.
Legtöbb esetben hidraulikus váltóként kis átmérőjű, négycsonkos, szigetelt puffertartályt alkalmazunk, amely a hőszivattyú működéséhez szükséges vízmennyiséget is biztosítja. Ha álló puffertartályt választunk, ne legyen alacsony, tömzsi, hanem nyúlánk, magas, hogy a primer- és szekunderköri átjárást rövidzárak nélkül, könnyen biztosítsa. A fűtési rendszerben előfordulhatnak rejtélyes hibák, amit akár a szeparátorként beépített négycsonkos puffertartály is okozhat. Részterheléses fűtési időszakban, amikor a helyiségek kis része kér fűtést és lezárnak a zónaszelepek, a hőleadó oldali térfogatáram-igény minimálisra csökkenhet. Egy túl nagy átmérőjű tartály esetén a primer és a szekunder kör is rövidre záródhat, előfordult már nem egyszer, hogy a hőszivattyú emiatt igen gyakran, és csak rövid időszakokra kapcsol be, míg a szekunder oldalon a fogyasztók nem jutnak megfelelő hőmérsékletű fűtővízhez.
A hidraulikus váltók klasszikus kialakításánál az egymással szemben levő csőcsonkok 3d (3× csatlakozó csőátmérő) eltolással vannak kialakítva, hogy az áramlási kép a legmegfelelőbb legyen. A gyakorlati tapasztalat azt mutatja, hogy bár a kereskedelemben raktárról beszerezhető kis átmérőjű négycsonkos puffertartályok csőcsatlakozásai pont szemben vannak, de megfelelnek pufferként és hidraulikus szeparátorként is a legtöbb hőszivattyús rendszerben.
Kiterjedt több fűtési körös hőleadó rendszernél valószínű, hogy változó térfogatáramú hálózatunk lesz. Igénytől függően egyes körök nyitnak, mások zárnak, ezért a megfelelő működést a nyomáskülönbség állandó értéken tartásával oldhatjuk meg. Ezt nem bízhatjuk csak az elektronikus szivattyúra, el kell kerülni a szabályozott egységek „belengését”. Hiába van hőtermelőként egy prémium minőségű japán hőszivattyú a primer oldalon beépítve, ha egy rosszul átgondolt és kivitelezett fogyasztóoldal elégtelen komfortot okoz a helyiségekben.
A hőszivattyú szempontjából elegendő rendszertérfogat
A forgalomban levő hőszivattyúk közül a Fujitsu Waterstage víztérfogat-igénye az egyik legkisebb a speciális hőcserélő-kialakításnak köszönhetően. A fogyasztók típusától függően egy beltéri hidraulikus egység víztartalmán kívül elegendő 25-90 liter fűtővizet biztosítani, amely szabadon keringhet az energiatermelő oldalon. Ha ez rendelkezésre áll nem kizárható módon a csőhálózatban, akkor még külön puffertartály sem szükséges. Ez nagy előny, mert legtöbbször szűk a biztosított gépészeti helyiség.
Hőleadók kiválasztása
Padlófűtés esetén gyakori hiba, hogy a túl sűrűn, pl. 10 cm csőtávolsággal szerelt fűtőkör indokolatlanul magas vízhőfokkal párosulva túlfűti a járófelületet. Sok esetben 28-29°C-nál is magasabb lesz a felületi hőmérséklet, ami már kellemetlen érzést és egészségügyi problémákat okozhat. A tervező által méretezett fűtőkörök pontos kivitelezése segít kiküszöbölni ezt a hibát is.
Ha nem tudjuk elkerülni a radiátor beépítését, figyeljünk rá, hogy növelt felületűt válasszunk. A radiátorok névleges fűtőteljesítménye 90/70°C vagy 75/65°C fűtővízre vonatkozik. Hőszivattyús fűtésnél a 45/40°C vízhőfok az ideális, jellemzően itt a névleges teljesítményük 30-40%-át adják le a radiátorok. Hiába van jól kiválasztva a hőszivattyú, ha a hőleadó rendszer nem tudja eljuttatni a hőenergiát a helyiségekbe.
A Fujitsu Waterstage hőszivattyú család a maximális energiahatékonyság és a hosszú távú működés szempontjai alapján lett megtervezve. Magyarországon és Európa többi országában több tízezer jól működő rendszer bizonyítja a prémium minőséget. Bővebb információt a www.fujitsuklima.hu honlapon talál vagy a Columbus Klíma mérnökeitől kaphat.
