Bolygónk legjelentősebb ökológiai problémáját, a globális felmelegedést és az ezzel járó klímaváltozást az üvegház hatás okozza, amit az egyre fokozódó CO2 kibocsátás valamint a zöld felületek rohamos csökkenése vált ki. A hőszivattyút olyan energiatakarékos, költséghatékony berendezésként ismeri a szakma ,amely a környezetszennyezés elleni harc egyik hatékony eszköze lehet. Az épületgépészetben tapasztalható rohamos technikai fejlődésnek köszönhetően mára egy külön hőszivattyús iparág kezd kibontakozni, erre szakosodott gyártókkal, tervezőkkel, kereskedőkkel és telepítő cégekkel.

A hőszivattyú üzeme során nem magáért az energiáért fizetünk, hanem annak egy alacsonyabb, környezeti hőmérsékletszintről történő felemeléséért. A hőszivattyúkat többek között az különbözteti meg egymástól, hogy milyen környezeti hőforrást használnak. Használhatjuk a talajt (geotermikus hősziv.), a talajban található vizeket és a levegőt hőforrásként.
A környezeti levegő hőjét hasznosító berendezések általában kompakt, kedvezőbb áru, egyszerűen telepíthető berendezések. Hátrányuk, hogy alacsonyabb külső hőmérsékletek (-20C) mellett hatásfokuk romlik, bár a magyarországi téli átlaghőmérsékletet (0 – +2C°) tekintve ez nem igen szignifikáns. A geotermikus hőszivattyúk telepítése jóval bonyolultabb.
A föld hőjének hasznosítása érdekében mély lyukakat kell fúrni a talajba, amelyekbe talajszondákat helyeznek el. A fúrás és a szonda költsége igen magas továbbá a fúrást engedélyeztetni kell. A magas költség miatt a szondákat sokszor alulméretezik és azok nem képesek a megfelelő mennyiségű hőt elvonni a talajból. A problémát az okozza, hogy egy hirtelen lehűlés esetén megnő a fűtési igény és ekkor a talajból rövid idő alatt nagy mennyiségű hőt von el a szonda viszont a talajban a hőáramlás sebessége ezt nem képes követni. A talajvizes hőszivattyúnál nincs szonda, viszont itt költséges szűrőberendezéseket kell alkalmaznunk a hőcserélők védelmére valamint azokat a későbbiekben rendszeresen tisztítanunk kell. További problémát jelent, hogy a kutak nem mindig tudják tartósan rendelkezésre bocsátani a megfelelő mennyiségű vizet.

A forgalmazók gyakran igen magas COP értékeket közölnek, megtévesztve ezzel a tájékozatlan, nem szakmabeli vásárlókat. Ne felejtsük el, hogy a gyártók által közölt COP adatok kizárólag a berendezés fogyasztására korlátozódnak és nem veszik figyelembe a talajszondában lévő folyadék keringtetését végző szivattyú villamos fogyasztását! Ezen szivattyúk fogyasztása meghatározó, mivel egy talajszonda több száz méter kis átmérőjű csövet foglal magába és a szondákból jellemzően többre van szükség. A szivattyú nélkül a rendszer nem képez egy működőképes egységet, tehát a COP csak mindkettő figyelembe vételével értelmezhető. Gyorsan hozzáteszem, hogy a gyártók nem is tudják közölni a szivattyú adatait, mivel minden installációt külön kell vizsgálni, a szondákat méretezni alkalmazkodva a helyi talajviszonyokhoz. Ezért a korrekt tájékoztatás a megtérülési számításokat végző tervező és forgalmazó cég felelőssége!
Érdemes ellenőrizni, hogy a cégek által megadott COP értékek milyen hőfokhatárok között érvényesek. A hőszivattyú hatásfoka annál magasabb minél közelebb van egymáshoz az elpárolgási T0 és kondenzációs T1 hőmérséklet, ami az alábbi képlet alapján könnyen belátható.

(W=Wbc, mivel a hőszivattyúkban expanziós gép helyett fojtószelepet használunk)

A hőszivattyúkat eddig, mint elektromos űzemű berendezéseket (EHP) ismertük, melyekben általában hermetikus, scroll kompresszorok üzemelnek. 2005-ben hazánkba is eljutott a japánban már 1986 óta használt AISIN-Toyota gázmotoros hőszivattyú. A gázmotoros hőszivattyú ( Gas Heat Pump ) berendezésben egy földgáz üzemű, belsőégésű motor hajtja a kompresszorokat, egyesítve a gázmotor és a hőszivattyú előnyös tulajdonságait, mindezt úgy, hogy mellőzi a gázmotorokra jellemző magas zaj- és rezonanciaszintet, valamint a statikai problémákat okozó nagy tömeget. A GHP kültéri telepítésű, a hőt a levegőből vonja el, így nincs szükség kútfúrásra vagy talajszondára. A motor hűtővizéből és a kipufogógázból visszanyerjük a hulladékhőt, így egy igen magas fokú, energiahasznosítást érünk el.

A GHP –k képesek teljesítményüket 10-100 % között fokozatmentesen szabályozni a fordulatszám modulálásával és az üzemelő kompresszorok számának változtatásával.
A motorok kiegyenlített, alapjárat közeli fordulatszámon üzemelnek. A fejlesztésüknél a Toyota elsődleges szempontja a hosszú élettartam és az alacsony emisszió elérése volt. Ezt jól példázza, hogy a nagyobb GHP-kba épített 2000 cm3 -es motor mindössze 20 lóerő teljesítményt ad le és karbantartási periódusa 10.000 üzemóra vagy öt év. A berendezések élettartama 20-25 év. A GHP alkalmas családi házak (Qf=26,5 kW –tól), irodaházak, szállodák, ipari létesítmények stb… fűtésére, hűtésére és HMV ellátására.
A GHP-t használhatjuk vizes rendszerben, amellyel fan-coilok, légkezelők és felületfűtési-hűtési igények hőellátását biztosíthatjuk vele vagy direktelpárolgásos hőleadókat köthetünk rá a VRV rendszerhez hasonlóan, egy kültéri egységre max. 63 db-ot, de ezek kombinációjára is lehetőség van. Lehetőség van két kültéri egység összekapcsolására és így egy rendszer maximális fűtőteljesítménye elérheti a 160 kW-ot. Ilyen rendszerek párhuzamos alkalmazásával akár MW – os nagyságrendű installációk is létesíthetőek További előnyt jelent ez a részterhelésen történő üzemnél, amikor az igény 50 % alá csökken és a páros egyik GHP- ja leáll. Két külön rendszer esetén mindkét GHP tovább üzemelne, de így éves szinten 30 %-al csökkenthető az üzemórák száma, ami 25 %-al kitolja az élettartamot.

Érdemes megvizsgálni, hogy az egyes rendszerek alkalmazása során milyen mértékű környezetterhelést váltunk ki. Ezt legjobban az energiafolyamok ábrázolásával szemléltethetjük. Egyértelműen kijelenthető, hogy az elektromos áram Magyarországon nem tiszta energia, mivel azt nagyrészt földgáz üzemű erőművekben állítjuk elő. Ideje magunkévá tenni a „Think globaly, act locally!” mottót, tehát, hogy gondolkozzunk globálisan és rendszerben, viszont cselekedjünk helyben.

A CO2 kibocsátás mértékét jól mutatja a rendszerek primerenergiára vonatkoztatott hatásfoka, tehát, hogy hány százalék fűtőenergiát képes előállítani 100% fűtőértékből. Ezt megfordítva adódnak a 100% fűtőenergiához szükséges fűtőérték százalékok, azaz, hogy 1 egység fűtőenergia előállításához hány egység fűtőértékre van szükség.

A CO2 kibocsátáson túl jelentős károkat okoz a hőszennyezés is. A frissvíz hűtésű erőművek hőszennyezésének következtében megnő a folyók hőmérséklete, aminek hatására csökken az oldható oxigén mennyisége. Ez az öntisztulás képességét rontja. Fokozódik az élőlények anyagcseréje és nő a mérgező anyagokra való érzékenység, ami fellazítja a fotoszintézis egyensúlyát.
Vessük össze egy kazán egy elektromos és egy gázmotoros hőszivattyú üzeme során keletkező hulladékhő mértékét. Az összehasonlítás megkönnyítése érdekében vezessük be a WH (hulladékhő) mutatót.

Látható, hogy a hőszennyezést tekintve a kazán emissziója ötöde, a gázmotoros hőszivattyú emissziója tizede a villamos hajtású hőszivattyúénak.
Be kell látnunk, hogy a korábbi nézetekkel ellentétben nem a földgázt kell száműznünk épületeinkből a CO2 kibocsátás csökkentése érdekében, hanem a földgáz felhasználásának a módját kell megváltoztatnunk!

Magyar Épületgépészet, LVI. évfolyam, 2007/6. szám
Az eredeti cikk itt olvasható