A levegős hőszivattyú az EVI (Enhanced Vapour Injection) rendszernek köszönhetően nagyon alacsony (akár -25C°) külső levegő hőmérséklet mellett is képes a fűtéshez szükséges teljesítményt előállítani.A kiindulási pontom a víz! Víz borítja földünket 70%-ban. Milyen halmazállapotú a víz?
Erre mindenki rávágná, hogy folyadék, noha alapértelmezésben ez a válasz nem helyes.
A víz halmazállapota, illetve minden anyag állapota attól függ, hogy milyen az anyag, esetünkben a víz: hőmérséklete, nyomása és viszonya a közvetlen érintkezőszomszédos anyaggal:
Tehát a víz halmazállapota változó! Ez a helyes válasz!
A mértékegységeink is különböző kiosztásban mérik, de mi maradunk a mindenki számára ismert Celsius mértékegységnél, mely pontosan a vízre tervezett mértékegység.
0 Celsius fok alatt a víz szilárd, azaz megfagyott. „ne felejtsük el a vas is szilárd, de mégsem "megfagyott”
Ez abból adódik, hogy az emberek bizonyos dolgokat másik dologhoz viszonyítva mérnek.
Ez az emberek esetében a víz hőmérséklete.
A vasra is azt mondjuk, hogy fagyott, ha pl. -15 fok van, noha a vas olvadáspontja rendkívül magas hőmérsékleten van.
A vasnak esetünkben teljesen mindegy hogy -30 vagy +120 Celsius fokos a hőmérséklete mindkét esetben az anyag ugyanolyan szilárd, legfeljebb égési vagy fagyási sérülést okozna.
Ez azért van mert a vasnak nagyon magas az olvadáspontja!
A víz 100 Celsius fokon gőzzé válik! És itt válik érdekessé a dolog, ugyanis az autóinkban a víz néha 100 Celsius fok fölött van (főleg nyáron) és „mégsem forr fel
Ez mitől lehetséges?
A magyarázat egyszerű: Az anyagok forrás és szilárdulás pontja légköri vagy egyéb külsőnyomásra megváltozik, azaz eltolódik.
Nyomás alatt a víz forráspontja is megemelkedik. Nyomásesés esetén, pl. vákuumban a víz pedig már szobahőmérsékleten is fel tud forrni, ezt a hatást alkalmazzuk a hőszivattyús gázrendszer víztartalmának eltávolításra, mivel a vákuumban a víz felforr, elpárolog!
Ezért lehet például kuktában főzni kevesebb energia ráfordítással, mert az edény belső terében a nyomás jelentősen emelkedik, a víz pedig így nem válik gőzzé, viszont az anyag (étel magasabb hőmérsékleten hamarább megfő)!
Kevesebb energia szükséges a főzés befejezéséhez.
A hőszivattyú alapja az a hűtőgáz vagy hűtőfolyadék, mely segítségével kitermelhetjük az energiát alacsony hőmérsékletűenergiaforrásból, mint például a talaj vagy kút vize, a külső levegő, szennyvíz hulladék hője, stb..
Ez azért lehetséges, mert olvadás utáni forráspontjuk jóval alacsonyabb a környezetünk állandó hőmérsékleténél!
Egyszerűen fogalmazva: Ezek a gázok a téli hidegben is gáz állapotban vannak!
Így ezek az anyagok összenyomhatóak, melyek munkavégzés közben hőt termelnek, illetve a környezetben lévő hőcserélőbe visszakerülve újra gázzá tudnak alakulni, így hőt tudnak felvenni környezetüktől, és képesek leadni egy másik helyen azt.
Ha a folyadékot vagy gázt összenyomjuk, akkor atommagjaik közelebb kerülnek egymáshoz, mely hőemelkedésével jár, a folyamat fordítva is igaz, ha távolabb kerülnek, akkor hőt vonnak el környezetüktől.
Ez a működéshez szükséges anyag tulajdonsága, ettől fog energiát szállítani részünkre a természet.
Egy hőszivattyú a gépészeti eszközével így nyer lakóházunk fűtéséhez energiát.
Azzal hogy összepréseljük a hűtőgázt, felforrósodik.
Ha ezt a hőt elvesszük , azaz elvonjuk az épületben akkor a gáz halmazállapota is megváltozik.
Azért válik folyadékká, mert a nagyobb nyomáson megnövekedik a forráspontja, ráadásul elvesszük a termelt hőt, esetünkben a fűtőtesteken keresztül, így hidegebbé válik, ezért a hűtés miatt és a nyomásemelkedés miatt Folyadékká válik a hűtőgáz. (Magasabb nyomáson, illetve alacsonyabb hőmérsékleten) Ezt a víznél kifejtettem.
A folyadék állapotú gáz, amikor áthalad egy gáznyomást beállító csapon,(capillar szabályozó szelep, vagy automatikus adagoló, (expanziós szelep) ennek a szelepeknek kevesebb az áteresztő képessége mint a kompresszorunk által összenyomott gáz mennyisége), jelentősen veszít a nyomásából, így jelentős hőt von el környezetétől, hogy a cseppfolyós hűtőgáz újra gázzá váljon.
(Amikor egy szódásszifonba patront csavarunk a nagynyomású széndioxid beáramlik a szifonba, miközben a nyomását nagyon gyorsan elveszti.
A hirtelen távolodó CO2 atommagjai távolodásának az eredménye miatt a CO patron szinte azonnal lefagy!
Másik példa: Disznóvágáskor perzseléskor a PB palackot is azért kell langyos vízzel locsolni, mert a nagy gázkiáramlás miatt nagy a hőelvonás, és a Propán-bután gázpalack lehűl, fagyos hőmérsékleten pedig leesik a gáz nyomása, kevés kiáramló gázzal pedig nem lehet perzselni)
Ezt a hőt tudja hőszivattyúnk a gáz mesterséges mozgatásával elvenni a külső levegőből vagy talajból. A mozgatáshoz szükséges energia, pedig jóval kevesebb a termelt elvont energia mennyiségéhez képest!
Ahhoz azonban hogy a gáz dolgozni tudjon kifogástalanul két dolog szükséges:
1. A működéshez szükséges hűtőközegnek a forráspont feletti hőmérséklet, tehát a hőelvétele illetve hozzáadása mindkét oldalon
(fűtő és hűtő) Ettől HŐ szivattyú!
2. És szükséges külső energia a gáz összepréseléshez.(szivattyú, kompresszor) ami általában elektromos energia, de bármilyen eszközzel megoldható lenne, amivel forgási energia kialakítható. (gázmotor, szélkerék, akár vízimalom,stb.)
A hőszivattyú így nyeri ki az energiát!
A fenti ábrán szimbolikus energiafolyamatából látható hogy a hőszivattyú által hasznosult hőenergia hányad részét teszi ki a kompresszor hajtásába befektetett mechanikus munka.
Ezt a hányadost jóságfoknak hívjuk, és a hőszivattyúk jellemzésére használjuk.
Mértékegysége COP , mérési tartománya 280 kelvin fok (7 celsius fok)
A maradék hasznosult energia a környezetből kinyert ingyenes hő energia.
