Hogyan működik a hőszivattyú?
A berendezés működésének alapja egy körfolyamat, ami alapvetően a halmazállapot változásban rejlő rejtett hőre épít. Mindenki számára ismert, hogy ha vizet forralunk, akkor ahhoz első lépésként 100°C-ra fel kell hevítsük a vizet, majd további energia szükséges ahhoz, hogy a 100°C-os vízből 100°C-os gőzt készítsünk. Ez a forráshő, a folyadék és gáz halmazállapot változás rejtett hője.
A hőszivattyúk gáz körfolyamata is ezen rejtett hőt aknázza ki, csak egy újabb fizikai törvényt, a különböző nyomásokon történő állapotváltozást is alkalmazza. Körfolyamat alkatrészei, lépései az alábbiak:
1. elpárologtató: a kis nyomású folyadékból kis nyomású gáz képződik (elpárolog). A halmazállapot változáshoz a környezetből hőt von el, hűti azt.
2. kompresszor: kis nyomású gázból nagy nyomású gázt állít elő
3. kondenzátor: a nagy nyomású gáz kondenzálódik, nagy nyomású folyadék lesz belőle. A halmazállapot változás rejtett hője a helyiség fűtésére fordítódik.
4. expanziós szelep: nagy nyomású folyadékból kis nyomású folyadék képződik.
Különböző klíma gázok esetében mind a nyomások, mind a hőmérsékletek más-más értéket eredményeznek, így különböző feladatokra alkalmazható a folyamat. Ma a hőszivattyúk többsége R410A gázzal működik. (Új Uniós rendelet értelmében környezetbarát hűtőközeget, gázokat kell a közeljövőben bevezetni, így 2030-ig teljesen új gázok, új hőszivattyúk fejlesztésre várható!) R410A esetében a nagy nyomású oldal (kompresszor és expanziós szelep között) 20-30 bar érték körül mozoghat, a kis nyomású oldal néhány bar (expanziós szeleptől a kompresszorig). Hőmérsékleteket tekintve a magas hőmérsékletű szakasz (elpárologtatótól kondenzátorig) akár 70-80°C lehet, az alacsony hőmérsékletű szakasz (kondenzátortól elpárologtatóig) akár -20°C-os hőmérsékletet is jelenthet. (Ezzel a gázzal maximum 65°C-os fűtési előremenőt lehetséges produkálni és -20°C-os környezeti hőmérsékletig alkalmazható a berendezés (ez a gáz elpárolgásának alsó határa).
Annak függvényében, hogy mely környezeti hőforrást alkalmazza a hőszivattyú – annak függvényében különböztethetünk meg:
- levegő/víz hőszivattyút, mely fűtési energia nyeréshez a környezeti levegőt hűti
- talajhő/víz hőszivattyút, mely fűtési üzemben a talajt hűti (legismertebb, legelterjedtebb és legstabilabb megoldás az ún. talaj szonda, ami jellenzően 100 m mélységig lefúrt csőkígyót alkalmaz, körülötte cement bázisú hővezető anyaggal)
- illetve víz/víz hőszivattyút, mely természetes víz közeggel működik pl. kútvízzel.
