Hőszivattyú lelke: a légáramlás

Kérdés érkezett:

Mekkora légmennyiség szükséges egy monoblokkos hőszivattyú működéséhez?

A válaszunk rávilágít a hőszivattyúk működésének lényegére. (Nincs egyetlen, minden gépre érvényes szám, de egy nagyon jó ökölszabály és konkrét példák segítségével pontos képet adhatunk.)

Rövid válaszunk: egy átlagos családi ház hőszivattyúja óránként több ezer köbméter levegőt áramoltat át magán.

Nézzük meg részletesebben:

Ökölszabály és konkrét példák:

A ventilátor által megmozgatott levegő mennyisége (légszállítás) a hőszivattyú fűtési teljesítményétől (kW) függ. Minél nagyobb a teljesítmény, annál több levegőt kell átáramoltatni az elpárologtatón, hogy a gép ki tudja vonni a szükséges hőenergiát a környezetéből.

Ökölszabályként elmondható, hogy egy hőszivattyú fűtési teljesítményének minden kilowattjára (kW) körülbelül 300-400 m³/h (köbméter/óra) légáramlással lehet számolni.

Nézzünk néhány tipikus méretet:

Egy kisebb, 8 kW-os hőszivattyú:
- Kb. 8 kW * 350 m³/h = 2800 m³/h levegőt mozgat meg.
Egy átlagos, 12 kW-os hőszivattyú:
- Kb. 12 kW * 350 m³/h = 4200 m³/h levegőt mozgat meg.
Egy nagyobb, 16 kW-os hőszivattyú:
- Kb. 16 kW * 350 m³/h = 5600 m³/h levegőt mozgat meg.

Hogy ezt el tudjuk képzelni: a 4200 m³/h azt jelenti, hogy a 12 kW-os hőszivattyú egy óra alatt egy 50 m² alapterületű, 3 méter belmagasságú lakást több mint 25-ször töltene meg levegővel.

Miért van szükség ekkora légmennyiségre?

A hőszivattyú a működése során a kinti, viszonylag hideg levegőből vonja el a hőt. Ezt úgy éri el, hogy az elpárologtatóban lévő hűtőközeg még a kinti levegőnél is mindig hidegebb.

A ventilátor hatalmas mennyiségű levegőt szív át az elpárologtató sűrűn lamellázott felületén.
A levegőben lévő hőenergia átadódik a hidegebb hűtőközegnek.
A hőszivattyúból kifújt levegő ezért mindig néhány fokkal (jellemzően 5-10 °C-kal) hidegebb, mint a környezeti levegő hőmérséklete.

Ahhoz, hogy a gép folyamatosan és hatékonyan tudjon hőt „kinyerni”, rengeteg „friss”, még le nem hűtött levegőre van szüksége. Ha nem lenne ekkora légáramlás, a gép csak a saját maga által lehűtött levegőt forgatná vissza, és a hatékonysága drasztikusan lecsökkenne.

Milyen tényezők befolyásolják a légmennyiséget?

Hőszivattyú teljesítménye (kW): Ahogy fentebb láttuk, ez a legfontosabb tényező. A nagyobb teljesítményhez nagyobb ventilátor és nagyobb légáramlás kell.
Ventilátor fordulatszáma (Inverter technológia): A modern, inverteres hőszivattyúk nem mindig maximális fordulatszámon működnek. A vezérlés a hőigénynek megfelelően szabályozza a kompresszor és a ventilátor fordulatszámát is, így a légáramlás is folyamatosan változik. Enyhébb időben kevesebb, kemény fagyokban több levegőt mozgatnak.
Leolvasztási ciklus: Amikor a pára ráfagy az elpárologtatóra, a hőszivattyú leolvasztási ciklusba kezd. Ilyenkor a ventilátor leáll, a gép megfordítja a folyamatot és felmelegíti a lamellákat, hogy leolvassza a jeget.
Az elpárologtató tisztasága: Ha a lamellák közé por, falevél vagy egyéb szennyeződés kerül, az akadályozza a levegő áramlását. Ez csökkenti a gép hatékonyságát, ezért fontos a kültéri egység rendszeres tisztítása.

Összefoglalva: a monoblokkos hőszivattyúk elképesztő mennyiségű levegőt mozgatnak meg, ami elengedhetetlen a hatékony működésükhöz. A pontos mennyiség a gép teljesítményétől függ, de egy átlagos családi ház esetében óránként több ezer köbméteres értékről beszélünk.

Lehet épületen belülre telepíteni monoblokkos levegő-víz hőszivattyút?

Lehet, de nem szabad!

Épületen belülre telepíteni nem egy egy apró hiba, hanem a hőszivattyú telepítésének egyik legsúlyosabb, alapvető szarvashibája!

Épületen belülre (pl. pincébe) telepített monoblokkos hőszivattyú szó szerint percek alatt elfogyasztja a levegőben rendelkezésére álló hőt a zárt térből, és utána egy katasztrofális, önpusztító körforgásba kezd.

Nézzük meg, mi történik lépésről lépésre:

Bekapcsolás: A hőszivattyú elindul, és egy átlagos gép 2000-5000 m³ levegőt kezd átforgatni magán óránként. Egy 100-150 m2-es pince levegőjét akár percenként 2-3-szor is átforgatja.
Hőelvonás: A gép elkezdi kivonni a hőt a pince levegőjéből, és a ventilátor segítségével kifújt levegő 5-10 °C-kal hidegebb lesz, mint az elpárologtatón keresztül beszívott.
„Hűtőkamra” effektus: Mivel a pince – általában – egy zárt tér, a hőszivattyú a saját maga által lehűtött levegőt kezdi el visszaszívni. A pince hőmérséklete drámaian zuhanni kezd. A gép lényegében egy hűtőkamrát csinál a pincéből.
Hatékonyság (COP) összeomlása: A hőszivattyú hatékonysága (COP értéke) egyenesen arányos a beszívott levegő hőmérsékletével. Ahogy a pince levegője 10… 5… 0… -5… -10…stb °C-ra hűl, a gép COP-ja a padlóra zuhan. Egyre több áramot fogyaszt, miközben alig termel valamennyi hőt.
Folyamatos jegesedés: A hideg, általában nyirkos pincelevegő a jéghideg elpárologtatóra csapódva azonnal ráfagy. A gép extrém gyorsan eljegesedik, ezért folyamatosan leolvasztási ciklusokat kell indítania. Ez idő alatt nem fűt, viszont rengeteg áramot fogyaszt.

A végeredmény egy olyan rendszer, ami többet van leolvasztási üzemmódban, mint fűtésiben, miközben extrém magas villanyszámlát generál, és a lakást sem tudja rendesen kifűteni.

Hogy egy egyszerű analógiával mutassunk: ez olyan, mintha egy autót egy zárt garázsban járatnánk. Nagyon hamar elfogyasztja az oxigént, és lefullad a saját kipufogógázában. A hőszivattyú ugyanígy „lefullad” a saját maga által termelt hideg levegőben.

Ez a telepítés a hőszivattyúzás egyik legalapvetőbb szabályának – a szabad légáramlás biztosításának – a teljes figyelmen kívül hagyása lenne, és biztosan nem működik megfelelően!

Mi van, ha csak a pincében van lehetőség a hőszivattyú beépítésére?

Évekkel korábban egy vállalkozó szellemű fizikus vásárlónk pincébe telepítette a hőszivattyúját.

Megoldásként azt találta ki, hogy csöveken keresztül „vezeti rá” a hőszivattyúra a szükséges mennyiségű levegőt. Az épület másik oldalán – szintén nagy átmérőjű csövek segítségével – pedig kivezette a lehűtött levegőt. A tapasztalatairól szívesen ad tájékoztatást, vagy