Hőszivattyú
Pedig az ötlet - a meleg levegővel szemben - nem légből kapott, s nem is a XXIII. századból származik. A hőszivattyú elvét 1852-ben James Joule és William Thomson alkotta meg, hogy az osztrák Peter Ritter von Rittinger a francia Carnot termodinamikai írásai alapján 1897-ben létrehozza a világ első ipari hőszivattyúját. Az első tartósan hőszivattyúval fűtött épületet 1938-ban, Zürichben létesítették, de a találmánynak van hazai vonatkozása is. Dr. Heller László akadémikus 1948-ban megszerzett doktori címét e tárgykörben írott dolgozatával alapozta meg, s a közreműködésével kidolgozott kompresszoros hőszivattyú áttörést jelentett a technológia történetében.
Alakul a molekula
A technológia kulcsa a nap által a földre sugárzott hőben, s a hősugárzás által felmelegített molekulákban rejlik. A működés elve ugyanazon fizikai törvényszerűségen alapszik. A talaj, a levegő és a vízmolekulák az abszolút nulla fok (-273 Celsius-fok) eléréséig mindig tartalmaznak kinyerhető energiát, amelyek így a napenergia végtelen méretű, környezeti hőfokszintű, az energiát mindenütt és korlátlan mennyiségben rendelkezésre bocsátó hőtárolóinak tekinthetők. Az energia kinyerésének titka a termodinamika második főtételében áll: mindig a magasabb hőmérsékletű test adja le a hőjét, s sugároz energiát az alacsonyabbnak. (Ezért van az, hogy télen az autónk égbolt felé álló oldala kezd jegesedni, s nem a fűtött házfal irányába néző.) Ha tehát a levegőből szeretnénk meleget csiholni, szükségünk lesz egy kompresszorra, némi vákuumra és egy kis túlnyomásra. Ezt követően a kompresszor egyik oldalán hozzunk létre vákuummal -70 C°-ot, a másik felén túlnyomással +70 C°-ot, majd pumpáljunk át rajta ennél melegebb, akár -20 C°-os levegőt, s nézzük, ahogy a berendezés "kilopja" a levegőből a sokkal hidegebb hőcserélőnek átadott energiát. Ez az energia a másik oldalon fűtésre és tisztálkodásra használható meleg vízként jelenik meg.
A technológia elterjedése tőlünk nyugatabbra megállíthatatlannak tűnik, hiszen Kanadában az új lakások 95 százalékát már hőszivattyús fűtéssel tervezik, s Svédországban a fűtésüket korszerűsítők 2/3-a hőszivattyút választ. Egyes becslések szerint a nemzetközi népességi adatok, s adottságaink arányában Magyarországon már 1 000 000 db hőszivattyúnak kellene üzemben lennie, ezzel szemben a beépített teljesítmény a nemzetközi eredmények 2-3%-át éri el, s mutatóba tudunk csak felmutatni néhány hőszivattyúval fűtött közintézményt, szállodát vagy családi házat. Történtek azonban kezdeményezések kormányszinten indított hőszivattyús program beindítására, és mindenki által megfizethető, ún. "néphőszivattyú" kifejlesztésére is.
Az a baj...
Sokak szerint a technológia olajtól-gáztól független, megbízható, biztonságos és higiénikus, amely alkalmas fűtés és hűtés egy rendszerben történő megoldására és a légszennyezettség csökkentésére is. Ráadásul a hőszivattyú kétszer-háromszor annyi hasznos energiát tud leadni, mint bármely más hőtermelő technika - állítják. Számításaik szerint egy 100 nm-es családi ház fűtési költsége 86 607 Ft/év különbözetet mutat a hőszivattyú javára. A már említett Heller László szerint viszont ott, és csakis ott ideális megoldás a hőszivattyú alkalmazása, ahol a villamos energiát vízerőművekben állítják elő. Idehaza ugyanis ez 40%-ban Paksról származik, s a fennmaradó részt fosszilis energiahordozók hasznosítása révén állítjuk elő, ráadásul ennek a hatékonysága is kifejezetten rossz. Így előadódhat, hogy a hőszivattyú ugyanazt az energiát adja vissza, amit a másik oldalon megtermelnek, miközben óriási beruházásokkal kiépülnek az erőművek, hálózatok, amelyek a hőszivattyúk elterjedése okozta villanyfogyasztás-növekedést ismét csak ásványitüzelőanyag-többlettel tudják fedezni. Ezért sokak szerint legfeljebb ott érdemes a viszonylag drága beruházásba belekezdeni, ahol nincs versenyképes vezetékes gázellátás. Ehhez is szükséges viszont egy kedvezményes tarifa - ezt csak idén márciusban vezette be az áramszolgáltató GEO-tarifa néven, s akkor sem az ország egész területén.
Nem segíti a módszer előítéletektől mentes megítélését a termék legoptimálisabb hatékonyságát alapesetnek beállító, az energiamegtakarítás arányait sokszor eltúlzó kereskedelmi gyakorlat, s a nem hozzáértő fűtésszerelés sem. (A módszer ugyanis csak akkor fejti ki a legjobb hatást, ha ún. alacsony [30-50 C°] hőmérsékletű fűtési hálózattal, s nem a szerelők által reflexből beszerelt, 70-80 C°-ra tervezett rendszerekkel együtt alkalmazzák.)
Technikai egyszeregy
Megkülönböztetünk levegőből, talajból vagy vízből hőt hasznosító szivattyút. (Talaj- és nem földhőről beszélünk, így mai főszereplőnk hasonlóságai ellenére különbözik a legutóbb tárgyalt geotermikus fűtési módtól!) A külső levegő mindenütt korlátlanul rendelkezésre áll, s ott is költségmentesen használható hőforrás, ahol helyhiány miatt még földszonda sem telepíthető. Olcsó, és kis ráfordítást igényel, mivel azonban a levegő rossz vezető, ezért a nagyobbra méretezett rendszer hatásfoka is gyengébb lehet, ráadásul általában is csak -20 C°-ig használható. Ha mégis emellett döntünk, javasolt a hőszivattyú kombinálása napkollektorokkal.
Megfelelő talaj esetén akár vízszintesen (kollektor), akár függőlegesen (földszonda) a földbe helyezett vezetékek segítségével működtethetjük rendszerünket. A hőszivattyú ilyenkor a föld alatt, tömlőben vezetett és felmelegedett víz hőjét hasznosítja. Mivel a talaj szerkezete befolyásolja a hatékonyságot, javasolt talajvizsgálatot készíttetni, s kollektor esetén célszerű a fűtött alapterület 2-4 szeresét kitevő szabad területről gondoskodni. Ez további gondot a parkosításnál okozhat, mert a talaj visszahűlése miatt mély gyökérzetű növény telepítése nem sok sikerrel kecsegtet.
Bár ez rendelkezik a legjobb hatásfokkal, mégis ritkábban fordul elő, hogy a hőt talaj- vagy rétegvíz, patak- vagy tóvíz szolgáltatja. (A hőszivatytyúk hatékonyságának mérésére alkalmazott mutató az ún. COP-állandó, vagyis hogy egy egység villamos energiából mennyi energia előállítására képesek. A vizes rendszerek értéke 5,5-6,1 között változik, a levegősöké 4,1 körül mozog.) A minimálisan két (víznyerő és víznyelő), egymástól legalább 10 méterre lévő kút kiépítését igénylő vizes rendszernek azonban négy elengedhetetlen kellékéről mindenképpen szólni kell. Ha nincs megfelelő vízhozam (családi háznál 3-5 m3/h) vagy megfelelő vízminőség, ha a vízhőfok télen 7 fok alá csökken, vagy a víznyerő kút 15-20 m-nél mélyebb, a rendszer nem működtethető, vagy a szivattyúzás költsége felemészti a magasabb hatásfokot.
Ellensúlyozandó a hőszivattyús fűtés folyamatos működést akadályozó technológiai hiányosságait, választhatjuk a kiépített hőszivattyús rendszert üzembiztosabbá tevő, kiegészítő fűtési módot is. Így pl. elképzelhető, hogy a hőszivattyú csak kis terhelésnél működik, és bizonyos határ fölött a kiegészítő fűtőberendezés (pl. gáz) veszi át a teljes szerepet, vagy az alternatív fűtés csak akkor kapcsolódik be, ha a hőszivattyú egyedül már nem képes a teljes feladatot ellátni. A teljes kiépítettséghez elengedhetetlen még a rendszer lényegét jelentő hőközpont, egy helyi melegvíz-tartály, keringető szivattyú, s a biztonsági szerelvények megléte is. A létesítés talajszondás rendszer esetén a területileg illetékes bányakapitányság beleegyezéséhez, vizes rendszerek esetén vízjogi létesítési engedélyhez kötött; utóbbi a ma érvényes szabályozás szerint több hónapos eljárást jelent. ?
Számokban az igazság
Általánosságban elmondható, hogy nagyjából egy 100 nm-es lakáshoz 6 kW-os, 130 nm-eshez 8 kW-os, 150 nm-eshez pedig 10 kW-os hőszivattyú szükséges. A berendezések ára 2-4 millió forint körül mozog, a megtérülést 10 évre teszik, amit némileg talán ellensúlyoz, hogy kapható - a reklámanyagok szerint - házilag, 24 óra alatt beszerelhető hőszivattyú is.
