A klímaváltozás és az energiahatékonyság iránti növekvő igény újra reflektorfénybe helyezte a hőszivattyúkat, mint a fenntartható fűtési és hűtési megoldások egyik legígéretesebb képviselőjét. Ezek a berendezések új szintre emelik az épületek energiagazdálkodását, kiemelkedő hatékonysággal alakítva át a környezeti hőt hasznosítható energiává.

Az Európai Unióban 2022-ben rekordot döntött a hőszivattyú értékesítés, ugyanis több mint 3,2 millió egységet adtak el, ami közel 40%-os növekedést jelentett az előző évhez képest. Bár 2023-ban enyhe visszaesés volt tapasztalható - mintegy 3 millió egység kelt el -, a hosszú távú trend továbbra is növekvő.

Magyarországon 2024-ben egy hőszivattyús rendszer telepítési költsége 2 és 4 millió forint között mozog, a választott technológiától és az ingatlan jellemzőitől függően. Ez jelentős kezdeti befektetést jelent, azonban a szakértők szerint hosszú távon megtérülhet az alacsony üzemeltetési költségeknek és a kiemelkedő energiahatékonyságnak köszönhetően.

Hogyan működnek a hőszivattyúk?

A hőszivattyúk működése a hőáramlás irányának megfordításán alapul. Az alapjuk, hogy az alacsonyabb hőmérsékletű közegből hőt vonnak ki, és azt egy magasabb hőmérsékletű térbe juttatják be. Ez a folyamat első hallásra ellentmondhat a józan észnek, hiszen a hő természetes módon a melegebb helyről áramlik a hidegebb felé. A hőszivattyúk azonban külső energia befektetésével képesek ezt a folyamatot megfordítani, ami alkalmassá teszi, hogy télen fűtsenek, nyáron pedig hűtsenek.

A rendszer lelke a hűtőközeg, ami egy speciális folyadék. Alacsony forrásponttal rendelkezik, és könnyen változtatja halmazállapotát a folyamat során. Ez a közeg cirkulál a hőszivattyú zárt rendszerében, négy fő komponensen keresztül: a párologtató, a kompresszor, a kondenzátor és az expanziós szelep.

A ciklus a párologtatóban kezdődik, ahol a hűtőközeg alacsony nyomáson és hőmérsékleten található. Itt a környezeti hőforrásból (lehet ez a levegő, a talaj vagy akár a talajvíz) hőt von el, aminek hatására elpárolog. Ez a gőz állapotú hűtőközeg ezután a kompresszorba kerül, amely jelentősen megnöveli a nyomását és ezáltal a hőmérsékletét is. A magas hőmérsékletű és nyomású gőz ezután a kondenzátorba jut, ahol leadja a hőt a fűtendő térnek vagy a használati meleg víznek. Eközben a hűtőközeg ismét folyadék halmazállapotúvá válik. Végül az expanziós szelepen keresztülhaladva a hűtőközeg nyomása és hőmérséklete ismét lecsökken, és a ciklus újrakezdődik.

A hőszivattyúk típusai és alkalmazási területei

A hőszivattyúknak több típusa létezik, amelyek elsősorban a hőforrás és a hőleadó közeg alapján különböztethetők meg. A levegő-levegő hőszivattyúk a legegyszerűbbek és leggyakoribbak, különösen kisebb terek, például lakások fűtésére és hűtésére alkalmasak. Ezek a kültéri levegőből nyerik a hőt, és közvetlenül a belső légtérbe juttatják azt. Gyakran találkozni velük, hiszen ezek a klasszikusan vett klímaberendezések.

A levegő-víz hőszivattyúk szintén a környezeti levegőből nyerik a hőt, de ezt egy vízalapú fűtési rendszerbe, például padlófűtésbe vagy radiátorokba továbbítják. Ez a típus kimondottan alkalmas olyan otthonokban, ahol már meglévő központi fűtési rendszert szeretnének korszerűsíteni.

A talajhő-szivattyúk a föld állandó hőmérsékletét használják ki, ami általában stabilabb és magasabb, mint a téli levegő hőmérséklete. Ezek a rendszerek vagy horizontálisan elhelyezett csőhálózatot, vagy vertikális fúrt kutakat használnak a hő kinyerésére. Bár telepítésük költségesebb, hosszú távon rendkívül hatékonyak és megbízhatóak.

A víz-víz hőszivattyúk talajvizet vagy felszíni vizet használnak hőforrásként. Ezek különösen hatékonyak lehetnek, ha megfelelő vízforrás áll rendelkezésre, de telepítésük és engedélyeztetésük összetettebb folyamat.

Hatékonyság és teljesítmény

A hőszivattyúk hatékonyságát általában a COP (Coefficient of Performance) értékkel jellemzik, amely a leadott hasznos hőenergia és a befektetett elektromos energia arányát mutatja. Egy modern, jól tervezett hőszivattyú COP értéke általában 3 és 5 között mozog, ami azt jelenti, hogy minden befektetett kilowattóra elektromos energiából 3-5 kilowattóra hőenergiát állít elő.

Ez a kiemelkedő tulajdonság teszi a berendezéseket különösen vonzóvá az energiatakarékosság szempontjából. Fontos azonban megjegyezni, hogy a COP érték nem állandó, hanem függ a külső hőmérséklettől és a kívánt belső hőmérséklettől is. Minél kisebb a különbség a hőforrás és a fűtendő tér hőmérséklete között, annál hatékonyabban működik a rendszer.

A hőszivattyúk jelentős szerepet játszhatnak az épületek szén-dioxid-kibocsátásának csökkentésében, különösen, ha megújuló forrásból származó villamos energiával működtetik őket, de még hagyományos áramforrás esetén is általában alacsonyabb a széndioxid-kibocsátásuk, mint a fosszilis tüzelőanyagokkal működő fűtési rendszereké.