„Levegő-levegő” hőszivattyú: működési elve, felépítése, kiválasztása és számításai

Szeretne konvektoros fűtést kialakítani a házban, ahol a hőhordozó fűtésére egy „levegő-levegő” hőszivattyút használ, amely jelentős fűtési költségmegtakarítást biztosít? Egyetért azzal, hogy szinte ingyen teljes körű fűtést és meleg vizet kapni – nagyon csábító lehetőség.

De nem tudja, hogyan építhet ki egy ilyen rendszert, hogy alternatív módon fűthesse a helyiségeket és meleg vizet nyerjen a háztartási igényekhez?

Segítünk Önnek tisztázni ezt a kérdést – a cikk bemutatja a szivattyú működési elvét és felépítését. Egy ilyen rendszernek csak a kompresszor működtetéséhez kell energiát felhasználnia, a hő nagy része egyszerűen a külső levegőből származik, amiért egyelőre nem kell fizetnünk.

Emellett áttekintjük a rendszerbe való beépítésének előnyeit és lényeges hátrányait is. Külön figyelmet szentelünk a szivattyú kiválasztásának és méretezésének.

Azok számára, akik mindent saját kezűleg szeretnek elkészíteni, javasoljuk, hogy építsenek meg maguk is egy ilyen szivattyút, felhasználva a kéznél lévő anyagokat. Segítségképpen fényképeket és videójavaslatokat közlünk a levegő hőszivattyú felépítéséről és működéséről.

A levegő-levegő hőszivattyú jellemzői

Bármely hőszivattyú az alternatív energia területéhez tartozó berendezés. A kinti levegőből, a helyiségben lévő környezetből vonja ki a hőenergiát, hogy fűtse a lakó- és nem lakáscélú helyiségeket.

Ehhez nem használnak semmilyen éghető tüzelőanyagot.

Külsőre a levegő-levegő hőszivattyú (TN) hasonlít egy inverteres légkondicionálóra, split rendszerre, amely külső és beltéri egységből áll.

Működési elve alapján inkább egy hűtőszekrényre hasonlít, csakhogy „fordítva” működik. De mindkettőtől eltérően ez a hőszivattyú képes a házban lévő levegőt egyaránt hűteni és fűteni.

A hőszivattyú alacsony hőmérsékletű hőenergiát nyer a külső légkörből, és ezzel felfűti a beltéri levegőt kellemes hőmérsékletre.

Működési elv és belső felépítés

A levegő-levegő hőszivattyú működésének alapja egy egyszerű termodnammikai fizikai jelenség – a folyadék elpárolgáskor lehűti azt a felületet, amellyről elpárolog. Például a forró teás csésze fölőtti gőz ugyanezt a hatást mutatja.

Ezen az elven működik a hagyományos hűtőszekrény is. Belül csövek találhatók, amellyekben nagynyomású hűtőközeg kering. Ez elvonja a hőt a fagyasztó belső teréből, miközben kissé felmelegszik.

Az összegyűjtött hőt ezután a hőcserélőn (a hűtőszekrény hátulján lévő rácsokon) keresztül adja le a szoba levegőjének.

Télen a levegő-levegő hőszivattyú fűti a szoba levegőjét, nyáron peig hűtheti azt.

Ahhoz, hogy a hűtőközeg ezután a működési hőmérsékletre hűljön, a kompresszorban összenyomódik. Ráadásul a működési ciklus során a rendszerben lévő freon kompresszor-kondenzátor-párologtató folyamatosan vált gázhalmazállapotból folyékonyba és vissza.

A levegős hőszivattyú teljesen hasonlóan működik. Csak a hőt az utcáról veszi, nem a zárt fagyasztóból. Még ha kint fagy is, a légkörben akkor is van bőven hőenergia.

A hőtermeléshez a hőszivattyúnak csak a kompresszor működtetéséhez szükséges energiára van szüksége. Az ábra részletesen mutatja a hőátadás folyamatát.

A levegő-levegő hőszivattyú a következő elemekből áll:

• kompresszor;
• párologtató kényszerlevegős ventilátorral;
• tágulási szelep;
• rézcsövek az utca és a ház közötti freon szállítására;
• kondenzátor a fűtött levegőt a helyiségbe juttató ventilátorral;

Az első három elem alkotja a külső egységet, az utolső peig a hőszivattyú belső réészéheż tatozik. A hőszigetelt rézcsövek a hőhordozó folyamatos szállítására szolgálnak a szpllit-rendszer ezen moduljai közöt.

A freon mozgása a hőszivattyúban zárt körben történik, aminek eredményékképpen folymatosan összenyomódik és kitágul.

A levegő-levegő hőszivattyú működési algoritmusa a következőkép pen néz ki:

1. A külső levegőt a ventillátor beszívja a kültéri egységbe, és átvezeti a külső párologtatő bordáin. A hőcserélőben keringő freon magába szívja a benne lévő hőenergiát, miközben gáznemű állapotba kerül.
2. Ezután a gáz a kondenzátorba kerül, ahol összenyomódik. Aztán a rézcsöveken keresztül a belső egységbe kerül.
3. A házban elhelyezett kondenzátorban a gáz ismét folyadékká válik, átadva a hőt a szoba levegőjéének.
4. Ezután a felesleges nyomást a tágulási szelep kiengedi, és a folyékony freon ismét az elsődleges elpárologtatóba kerül.

A külső egységbe belépő freon hőmérséklete mindig alacsonyabb a környezeti hőmérsékletnél. Ezért mindig hőt von el a légkörből.

De a rendszerben a hűtőközeg „hűtés”i szintje állandó, mig a külső hőmérséklet folyamatosan ingadózik. Emiatt erős fagyok esetén a hőszivatyú veszít hatékonyságából.

A levegő-levegő hőszivatyú hűtőközegének körforgása: 1. összenyomódik a kompresszorban, 2. lecsapódik a hőcserélőben, ezzel hőt ad le, 3. folyadék formájában a külső hőcserélőbe kerül, 4. ott elpárolog, az elpárolgás során felvéve a külső környezet hőenergiáját, 5. ismét visszatér a kondenzátorba.

A hőszivattyú teljesítményének növelése érdekében a kondenzátor és az elpárologtató felületei a lehető legnagyobbra készülnek. A téli időszak megszakítás nélküli működése érdekében a külső hőcserélő saját olvasztórendszerrel van felszerelve.

A levegős hőszivattyú előnyei és hátrányai

Minden műszakilag összetett rendszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai. A reklámprospektusok egy dolog, a valóságban a hőszivattyúk tulajdonosai bizonyos problémákkal szembesülhetnek.

A „levegő-levegő” típusú fűtő/hűtő berendezések számos okból előnyösek.

Az alapvető előnyök közé tartozik:

• Sokoldalúság. A rendszerek lehetővé teszik a helyiségek fűtését és hűtését a szoba rendeltetésétől, az igényektől és az évszaktól függően.
• Környezetbarát. Lehetővé teszik a földgáz, szén, fa stb. égetésének teljes mellőzését, amelyek égéstermékeikkel szennyezik a környezetet.
• Egyszerű telepítés. A gyári alkatrészekből összeállítani a rendszert nem jelent nehézséget. Akár saját kezűleg is építhető hőszivattyú házilag beszerezhető anyagokból.
• Tűzbiztonság. A hőnyerés folyamata nem jár éghető anyagok felhasználásával. Még a berendezés működési zavarai sem idézhetnek elő tüzet.
• Gazdaságosság. Magas hőátadási együtthatójukkal vonzanak minimális költségek mellett (1 kWh elhasznált áramra 4-5 kWh hőt termelnek). Ráadásul gyorsan megtérülnek.
• Árban elérhető. A gyári rendszerek ára lehetővé teszi, hogy gyakorlatilag mindenki hőszivattyút vásárolhasson. A saját készítésű berendezés gyakorlatilag ingyenes lesz.
• Kényelmes üzemeltetés. A rendszer legösszetettebb berendezése a kompresszor, melynek karbantartását nem nehéz elvégezni. A hőszivattyúkra jellemző terhelés mellett a kompresszorok ritkán mennek tönkre a gyártó által ígért élettartam előtt.

Egyetlen helyiség fűtésének megszervezéséhez elegendő egy split-rendszert telepíteni, a homlokzatra felszerelve a külső modult, a belső falra pedig a konvektort. Több helyiség fűtéséhez el kell készíteni a fűtött levegő elosztócsatornáit.

Minden elhasznált kilowattóra áramra a hőszivattyú akár öt kilowattóra hőenergiát ad le.

A levegő-levegő hőszivattyú teljes vezérlését a beépített automatika végzi. Nem kell különösebb figyelmet fordítani a rendszer működésére és beállítására. Csak rendszeresen tisztítani kell a levegőszűrőket, és időnként ki kell cserélni őket.

A hőszivattyúk hátrányai közé sorolhatók:

• bár csekély, de mégis zajszint;
• a rendszer hatékonyságának közvetlen függése a külső hőmérséklettől;
• az áramfogyasztás növekedése a külső lehűléskor;
• a folyamatosan a levegőben lévő por a ventillátor és a konvekció miatt;
• az áramellátástól való függés (a folyamatos működéshez generátorra lesz szükség).

Akár -10°C külső hőmérsékletig minden kiválóan működik, a szabadból vett hő elegendő a kényelmes körülmények biztosításához a házban. Azonan további lehűléskor a szivattyú hatékonysága hirtelen csökken.

Ha a ház hideg éghajlatú és erős téli fagyokkal jellemzett területen épült, akkor nem lehet nélkülözni egy kiegészítő kazánt vagy kandallót.

Meleg éghajlatban a levegős hőszivattyú gond nélkül megbirkózik a magánház fűtésének feladataival, de erős fagyok esetén egy kiegészítő hőforrás nem árt.

A levegős fűtés kialakításához ezek a rendszerek tökéletesen megfelelnek. Minimális áramfogyasztás, szerelési erőfeszítés és karbrantartási probléma. De velük nem lehet melegíteni a vizet. Ehhez külön bojlert kell telepíteni vagy csatlakozni a központi hálózathoz.

A levegő-levegő hőszivattyúk optimális fűtési módot jelentenek a fából vagy SIP-ből épült épületek számára. Az ilyen építmények hővesztesége alacsony, a levegős hőszivattyú teljesítménye bőségesen elegendő a fűtésükhöz.

Nyáron a levegő-levegő hőszivattyú használható a medence vizének melegítésére.

Alapvető különbségek a légkondicionálóhoz képest

Külsőre a levegő-levegő hőszivattyú hasonlít a háztartási klímaberendezéshez. De megvannak a saját jellegzetes szerkezeti sajátosságai és műszaki jellemzői.

Az első készüléket elsődleges fűtési forrásként használják, egész évben üzemelve. A második pedig inkább a levegő hűtésére szolgál a nyári hőségben.

A hőszivattyú fő funkciója a fűtés. Számos modell azonban képes hűteni is a helyiség levegőjét. De ebben az üzemmódban energiahatékonyságban jelentősen elmaradnak a klímaberendezésektől. Ez inkább végső esetben való használatuk.

Külsőre a klímaberendezés és a levegős hőszivattyú hasonlóak, de teljesen eltérő a rendeltetésük és az üzemeltetési jellemzőik.

Másrészt sok inverteres klímaberendezés is képes fűteni a helyiségek levegőjét. De közben sokkal több áramot fogyasztanak, mint a hőszivattyúk. Minden készüléknek megvan a maga rendeltetése.

A levegő-levegő hőszivattyú használata elsősorban a megújuló energiaforrásokra való áttérést jelenti.

Ezek a rendszerek gazdaságilag előnyösek a jelentős kezdeti pénzbefektetés ellenére is. A fűtési számlák csökkenése megtéríti az összes kezdeti költséget.

A hőszivattyú kiválasztása és méretezése

A levegő-levegő hőszivattyú csak akkor lesz hatékony, ha megfelelően választják ki. Előre ki kell számítani a teljesítményét a ház négyzetméterétől függően. És csak utána érdemes megnézni a különböző gyártók árait.

A számításoknál a COP energiahatékonysági együtthatót használják (a hőszivattyú teljesítményének és a felhasznált energiának az aránya).

„Üvegházi körülmények” között gyakran eléri a 4–5 pontot, a legmodernebb modellek pedig akár 7–8-at is. Azonban ha a külső hőmérséklet -15–20 °C-ra csökken, ez a mutató hirtelen mindössze kettőre esik vissza.

A hőszivattyú a fűtés optimális hatékonyságát -10…+10 Celsius-fok külső hőmérséklet mellett éri el, mivel a hőenergia akár ¾-ét is a külső levegőből veszi.

A levegős fűtés számításánál figyelembe kell venni:

• a helyiségek hőszigetelését és besugárzását;
• a szobák területét;
• a házban élők számát;
• a ház elhelyezkedésének általános éghajlati viszonyai.

A legtöbb ház esetében minden tíz négyzetméterre körülbelül 0,7 kW hőszivattyú-teljesítmény szükséges. De itt minden elég feltételes. Ha a mennyezet magasabb, mint 2,7 m, vagy a falak és ablakok rosszul szigeteltek, akkor több hőre van szükség.

Ázsiában és Európában is sok levegő-levegő hőszivattyú gyártó van.

Jó véleményekkel rendelkeznek a Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Carrier, Aertec, Panasonic és Toshiba rendszerei. Gyakorlatilag minden modelljüket adaptálták a helyi üzemeltetési feltételekhez, és meglehetősen jól beváltak.

Még feszültségingadozások esetén sem romlanak el, és áramellátás helyreállása után továbbra is megbízhatóan működnek.

A népszerű léghőszivattyúk ára 360 000 és 1 800 000 Ft között mozog. Itt sok múlik nemcsak a készülék teljesítményén, hanem a kiegészítő funkciókon és a gyártási országon is.

Egyes modelleket a következőkkel egészítenek ki:

• levegőtisztító és -fertőtlenítő szűrőkkel;
• tartalék fűtőtestekkel;
• elektromos generátorokkal;
• GSM-modulokkal a rendszer vezérléséhez;
• ionizátorokkal és ózonizátorokkal.

A gyakorlat azt mutatja, hogy -15 °C alatti fagyok esetén a csak levegő hőszivattyúval fűtött helyiségekben hűvös lesz. És kiegészítő fűtőtest nélkül a szobákban egyértelműen nincs kényelem.

Azonban a déli régiókban, ahol az ilyen fagyok ritkák, a hőszivattyú meglehetősen hatékony, és az energiamegtakarítás révén bőven megtéríti a rá fordított pénzt.

Házilagos megoldás régi hűtőszekrényből

Egyedi kompresszorokból és kondenzátorokból saját kezűleg levegő-levegő hőszivattyút összeszerelni speciális mérnöki ismeretek nélkül meglehetősen nehéz. De egy kis szobához vagy üvegházhoz használhatunk egy régi hűtőszekrényt.

A legegyszerűbb léghőszivattyút egy hűtőszekrényből lehet összeeszkábálni, ha az utcáról légcsatornát vezetünk be, és ventilátort szerelünk a hőcserélő hátsó rácsára.

Ehhez két lyukat kell fúrni a hűtőszekrény elülső ajtaján. Az elsőn keresztül a fagyasztóba fog áramlani a külső levegő, a második, alsó lyukon keresztül pedig visszavezetődik az utcára.

Eközben a belső kamrán való áthaladás során a levegő a benne lévő hő egy részét átadja a freonnak.

A hűtőgépet egyszerűen be lehet építeni a falba úgy, hogy az ajtó kifelé nyíljon, a hátsó hőcserélő pedig a helyiség felé nézzen. De figyelembe kell venni, hogy egy ilyen fűtőtest teljesítménye kicsi lesz, és elég sok áramot fogyaszt.

A helyiség levegője a hűtőszekrény hátulján lévő hőcserélőtől melegszik fel. Azonban egy ilyen hőszivattyú csak legalább plusz öt Celsius fokos külső hőmérsékletnél képes működni.

Ez a háztartási gép kizárólag beltéri használatra készült.

Egy nagy családi házban a légfűtési rendszert légcsatornákkal kell kiegészíteni, amelyek egyenletesen osztják el a meleg levegőt az összes helyiségben.

A levegő-levegő hőszivattyú telepítése rendkívül egyszerű. Fel kell szerelni a külső és belső egységet, majd össze kell kötni őket egy hőhordozó körtel.

A rendszer első részét kint kell felszerelni: közvetlenül a homlokzatra, a tetőre vagy az épület közelében. A másodikat a házban a mennyezetre vagy a falra lehet helyezni.

A külső egységet ajánlott néhány méterre felszerelni a bejárattól és távol az ablakoktól, nem szabad megfeledkezni a ventilátor által keltett zajról sem.

A belső egységet pedig úgy kell felszerelni, hogy a meleg levegő áramlása egyenletesen terjedjen el az egész szobában.

Ha levegő-levegő hőszivattyúval tervezik fűteni egy olyan házat, ahol több szoba van különböző szinteken, akkor ki kell alakítani egy kényszerlevegős szellőzőcsatorna-rendszert.

Ebben az esetben jobb, ha szakértő mérnökkel tervezteti meg a projektet, különben a hőszivattyú teljesítménye nem biztos, hogy elegendő lesz az összes helyiségre.

Az elektromos mérőóra és a védőberendezés bírja ki a hőszivattyú által okozott csúcsterheléseket. Hirtelen lehűléskor a kompresszor sokkal több áramot kezd fogyasztani, mint általában.

A legjobb, ha egy ilyen levegős fűtőtest számára külön betáplálási vezetéket építenek ki az elosztószekrénytől.

Különös figyelmet kell fordítani a freoncsövek felszerelésére. Még a legkisebb forgács is károsíthatja a kompresszor berendezését belül.

Itt nem lehet elkerülni a rézforrasztás készségének hiányát. A hűtőközeg feltöltését érdemes szakemberre bízni, hogy később elkerüljük a szivárgási problémákat.

A hűtőszekrényből készíthető hőszivattyú lépésről lépésre történő elkészítésének útmutatója ebben a cikkben található.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A levegő-levegő hőszivattyús split rendszer működési elve:

Léghőszivattyú egy kétszintes ház fűtési rendszerében:

Inverteres klíma vagy léghőszivattyú – melyik jobb?

A levegő-levegő elvű hőszivattyúk nagyon hatékony eszközök. Karbantartásuk egyszerű, üzemeltetésük kényelmes és gazdaságos.

Jelenleg hatalmas választék van ilyen rendszerekből, bármilyen házhoz található fűtőberendezés. Csak helyesen kell kiszámítani a teljesítményét, és akkor hatékonyan fog szolgálni hosszú évekig.

Mit gondol a levegő-levegő hőszivattyúk hatékonyságáról és célszerűségéről? Ossza meg véleményét, írjon tapasztalatokat a készülékek használatáról, és tegyen fel kérdéseket. A hozzászólási űrlap lent található.