belépés / regisztráció
2019. november 20. szerda
Aktuális lapszám

Négycsöves hőszivattyú

Biztosan sokakban felmerült már, hogy egy teljes éves üzemeltetés folyamán mennyi hőt dobunk el, kezelünk hulladékként egyegy épület üzemeltetése során. A hagyományos, és mi tagadás a legelterjedtebb rendszerek esetén, mint például a folyadékhűtős rendszerek, az épületből hűtéskor elvont hőt egyszerűen kidobjuk, elengedjük a környezetbe.

 

Mindeközben pedig, amennyiben fűtési igény keletkezik, ezen igények kielégítésére általában kazános üzemre van szükség. Ilyen üzem lehet például a használati meleg víz termelése, a medence melegítése, a négycsöves fan-coil rendszereknél átmeneti időben a fűtési oldal hőszükségletének biztosítása, a konyhai, kórházi technológia, illetve gyártási technológia ellátása ipari üzemekben, stb..

A fenti üzemállapot során a hagyományos rendszerekkel az épületből hűtéssel elvont hőt eldobjuk, a kazános rendszerrel pedig hőt termelünk, egy időben! Ennek a kettős üzemállapotnak ára van, hiszen nem csak a folyadékhűtő, hanem a kazán üzemeltetési költségeit is fizetni kell.

Pedig első ránézésre látszik, hogy ez így nincsen rendben!

Az első megoldás a folyadékhűtő kondenzációs hulladékhő visszanyerésére a desuperheater hőcserélő, amellyel csupán a túlhevítési hőmennyiség hasznosítható, amely a teljes eldobott hőmennyiség kb. 25-30%-a.

A második megoldás a hulladékhő total recovery hőcserélővel történő visszanyerése, amellyel a keletkező hulladékhő teljes egészében hasznosításra kerül. Ez tulajdonképpen a hűtőkörben a kondenzátorral párhuzamosan beépített hőcserélő, és ebben az esetben a keletkezett kondenzációs hulladékhő teljes elviteléről gondoskodni kell, a rendszert ennek megfelelően kell kialakítani. Ez a megoldás elég rugalmatlanul illeszthető a rendszerhez, és hulladékhő is csupán akkor van, ha van prioritást élvező hűtési igény.

Az eddigi megoldások eléggé esetlegesek, nem elég hatékonyak és semmiképpen sem rugalmasak, mert egy épületben elválik a meleg energia igény és a hideg energia igény egymástól, nem lehet elvárni, hogy ezek az igények mindig, folyamatosan azonos mennyiségben jelentkezzenek.

Kívánatos és most már elérhető megoldás, hogy a megtermelt hőmennyiséget az „utolsó cseppig” felhasználjuk úgy hideg, mint meleg oldalon. Ezt olyan hőszivattyúval lehet megoldani, amely elpárologtató és kondenzátor oldalon is, vagyis hűtési és fűtési oldalon is szabályoz, és amennyiben nincs összhangban a két oldalon a fogyasztás, akkor a különbözetet leadja, eldobja a környezetnek, vagy ha fűtési igény többlet van, felveszi a környezetből. A kétoldali üzem „kisimítása” miatt vízoldalon pufferekre van szükség.

Megkülönböztethetünk felhasználói rendszerek szerint két-, és négycsöves hőszivattyús rendszert, a fancoilos rendszerek analógiájára.

Kétcsöves rendszerek esetében hűtési, fűtési, csak HMV-termelési, egyidejű hűtési és HMV-termelési üzemállapotok fordulhatnak elő.

Négycsöves rendszerek esetében hűtési, fűtési, és egyidejű hűtési + fűtési üzemállapot fordulhat elő. A HMV-t vízoldali előnykapcsolással, vagy külön rendszerrel lehet megoldani, energetikailag a helyszíni lehetőségek függvényében.

Azon épületeknél, ahol a hőleadó rendszer négycsöves fan coil-os kialakítású, ott a klasszikus megoldás szerint a kazánnal fűtjük az épület egyik felét, míg az épület másik felét a folyadékhűtővel hűtjük, a folyadékhűtő által elvont hőt pedig elengedjük a szabadba.

Ezzel szemben négycsöves hőszivattyú alkalmazásával, jól méretezett rendszernél, egyáltalán nincs szükség kazános megoldásra, tehát nem csak az üzemeltetési költségek csökkennek jelentősen, hanem a beruházás bekerülési költsége is, és az ingatlan területéből is kevesebbet foglal az energiaközpont.

A kazán és folyadékhűtő párhuzamos üzemének megszűntével a CO2-kibocsátás drasztikus csökkenése, az egy rendszerből adódó karbantartási költségek csökkenése és fenntarthatósága további gazdasági és elvi előnyöket jelent.

Olyan négycsöves fan-coil rendszerrel épült épületekben, ahol előfordulhat, hogy az épület egyik felét fűtjük, míg a másik oldalát hűtjük, a hűtésből származó hulladékhőt a készülék átadja a fűtött épületrésznek a négycsöves rendszeren keresztül.

Ezzel az energiatakarékos megoldással, ha összehasonlítjuk a hagyományos megoldásokat, az 1. ábrán látható eredményeket kapjuk.

Az összehasonlítás eredménye, hogy a hagyományosnak tekintett folyadékhűtő + kazán megoldáshoz képest kb. 22%-kal kevesebb energiafelhasználással lehet ugyanazt az eredményt elérni négycsöves hőszivattyú berendezéssel.

Amennyiben a hulladékhőt is felhasználjuk, használhatjuk a TER hatékonysági mutatót, amely a COP analógiájára az összes megtermelt hideg és meleg hasznos teljesítmény, illetve az eközben felhasznált elektromos teljesítmény hányadosa (2. ábra).

A TER ~7 a négycsöves hőszivattyús berendezéseknél, jó kihasználtság esetén!

A négycsöves hőszivattyúknál, a primer oldali hőcserélő a hűtőköri folyamatban hol elpárologtató, hol kondenzátor funkciót lát el, az éppen aktuális üzemállapotnak megfelelően. A szekunder oldali hőcserélők közül egy a hűtési igények kielégítésére, egy pedig a fűtési igények kielégítésére szolgál. A HMV-termelés a fűtési hőcserélő vízoldali előnykapcsolásával valósítható meg.

A berendezést saját vezérlése felügyeli, szabályozza a különböző üzemmódokat, a váltószelep állását, a terheléseket, a kompresszorok be-, és kiléptetéseit, rotálását, a reteszkapcsolókat, valamint a felhasználói oldalakon beállíthatók a hideg és meleg víz igényelt hőmérsékletei.

Mivel a készülékek több kompresszorosak és két hűtőkörösek, a 3. 4. és 5. egyszerűsített ábra csak az elvi működéseket hivatott bemutatni.

A két hűtőkör az üzemállapotokat tekintve eltérő módon is tud egymás mellett működni.

Üzemmódok négycsöves hőszivattyú esetén – hűtőköri kapcsolás

  1. Csak hűtés, ebben az esetben az (1) primer oldali hőcserélő kondenzátorként, a (3) szekunder oldali hőcserélő pedig elpárologtatóként működik (3. ábra).
  2. Csak fűtés, ebben az esetben az (1) primer oldali hőcserélő elpárologtatóként, a (2) szekunder oldali hőcserélő pedig kondenzátorként működik (4. ábra).
  3. Egy időben hűtés és fűtés módban üzemel, a primer oldali hőcserélő nem aktív, hiszen mindkét oldalt, a fűtésit és a hűtésit is a rendszerben hasznosítjuk (5. ábra).

Varga Csaba
okl. gépészmérnök

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam