A hazai éghajlati viszonyokat figyelembe véve belátható, hogy úszómedencét nem tudunk temperálás nélkül üzemeltetni. Bizonyos esetekben elegendő lehet egy vízfelszíni hőszigetelt takaró vagy egy eltolható policarbonát medencefedés is, de célszerű ellátni a medencét egy szabályozható fűtéssel is. Erre több megoldás is szóba jöhet, hőcserélő, elektromos fűtőberendezés, szolár fűtés, hőszivattyú, stb. Manapság az élet minden területén törekszünk az energiahatékony és környezetbarát megoldásokra, így kézenfekvő megoldás a hőszivattyú alkalmazása.

Miért válasszunk hőszivattyút fűtéshez?

A hőszivattyú működéséhez nem szükséges semmilyen füstgáz elvezető rendszer, nincs szükség gáz bekötésére, sem tüzelőanyag raktározásához helyiség kialakítására. A közművek bekötése hosszadalmas és költséges eljárás, a hőszivattyú telepítése egyszerű, gyorsan megoldható. Minimális áramfogyasztással működik. Hosszútávon gazdaságos, és az egyik legtisztább fűtési megoldás. Energia felhasználásának nagyobb részét a környezetből nyeri, ha megújuló energiát (szél vagy napenergia) használunk a hőszivattyú által fogyasztott áramhoz, nagyon biztonságos, CO mentes rendszerrel fűthetünk.

Többféle hőszivattyú létezik attól függően, hogy honnan vonják el a működésükhöz szükséges hőt. Különbséget teszünk geotermikus, víz és levegő hőszivattyúk, ez utóbbin belül levegő-levegő és levegő-víz hőszivattyúk között. Az uszodatechnikában jellemzően levegő-víz hőszivattyúkat alkalmazunk.

Milyen elven működik a hőszivattyú?

A hőszivattyúk működéséhez leglényegesebb a hűtőközeg, aminek forráspontja alacsony hőmérsékleten van. Ezen gépek az alacsony hőmérsékletű környezetből képesek hőt elvonni és azt magasabb hőmérsékletű helyre szállítani. Ennek a folyamatnak célja a hőenergiával való gazdálkodás, melyet pl. uszodavíz fűtéséhez fel lehet használni a környezeti hőt hasznosítva.

A hőszivattyú egy olyan gép, amely a meleg oldalon leadott hőt fogja felhasználni. Hétköznapi nyelven, a hűtőgépek működéséhez hasonló fizikai elv alapján működnek. Léteznek gőzkompressziós elven (leggyakoribbak), illetve abszorpciós elven működő hőszivattyúk is. Képesek fordított üzemmódban is funkcionálni, ekkor a meleg uszodavizet hűtjük velük.

Levegő-Víz hőszivattyúk

Világunk energiáinak egy nagy része a levegőben raktározódik. A levegő-víz hőszivattyú ezt az energiát használja olyan módon, hogy egy hűtőközeg segítségével a levegőből kivonja az energiát és ezzel egy időben a medencénk fűtéshez használt vizet felmelegíti.

A hűtőközeg ez idő alatt halmazállapotot vált, elpárolog, vagy cseppfolyóssá válik. A folyamat a víz forralásának folyamatához hasonlítható, csak itt a hűtőközeg nem 100 Celsius fokon forr fel, hanem képes alacsonyabb hőmérsékleten erre a halmazállapot változásra (akár 0 °C-on is). Ennek a folyamatnak a biztosítását - a hőszivattyú elengedhetetlen része - az elektromos kompresszor látja el. A kompresszornak feladata: a fűtőközeg szállítása az elpárologtató egységtől a hőcserélő felé az expanziós szelepen keresztül.

Egy kis fizika

Felépítését és telepítését tekintve ez a legegyszerűbb, és ezért a legkedveltebb hőszivattyú típus. A természetes hőátadás mindig a melegebb közeg (ilyen közeg a levegő, a víz, a gáz) felől a hidegebb felé áramlik, azaz a meleg közeg mindig hőt ad át a hidegebbnek, melegítve azt. Ez minden hőmérséklet-különbség esetén igaz: a jégkocka nemcsak a 30°C-os melegben fog elolvadni, hanem a 2°C-os téli hidegben is, csak sokkal lassabban.

Minden abszolút nulla foknál (-273 °C = 0 Kelvin) melegebb test belső energiával rendelkezik, amit képes leadni a nála hidegebb közegnek hő formájában. Ezekből a fizikai alapfeltevésekből jól láthatjuk, hogy a 10°C-os kinti hőmérsékletből a hőszivattyú képes energiát kinyerni, és ezzel melegíteni a medencénk vizét.

Térfogatváltozáskor a gázok hőt vonnak el vagy adnak le környezetüknek. Ha csökkentjük a gázok térfogatát (összenyomjuk őket) akkor a hőt adnak le (felmelegszenek), térfogatnövekedés estén pedig hőt vonnak el a környezetükből (lehűlnek).

A hőszivattyú működése 4 lépésben írható le:

I. Párologtatás

A ciklus elején a hűtőközeg folyékony halmazállapotban van, és a hőmérséklete nagyon alacsony, alacsonyabb, mint a körülötte lévő levegő hőmérséklete, így el tudja nyelni a környezeti hőt. Ez azt jelenti, hogy egy hőszivattyú esetén pl. 10C külső hőmérsékleten a hűtőközeg akár -20C-os is lehet, ezt „melegíti” a levegő. A hűtőközeg hőmérséklet és nyomás változás esetén képes halmazállapotot is váltani: folyadékból gáz lesz, ha növeljük a hőmérsékletet, így ezzel az elpárologtatással újabb energiát nyerhetünk majd ki a rendszerből.

A hőszivattyúkban található hűtőközeg az esetek többségében speciális gázok keveréke különböző arányokban, amely gázok nyomás hatására folyékonnyá válnak. Ezt a folyékony, alacsony hőmérsékletű, nyomás alatt lévő hűtőközeget a környezet felmelegíti, és gáz halmazállapotúvá válik.

A párologtatás fűtés üzemmódban a hőszivattyúban található hőcserélőben („elpárologtató”) zajlik le.

II. Sűrítés

Az előzőleg felmelegített gáz halmazállapotú hűtőközegből szeretnénk még több hőt kinyerni, amit a hőszivattyúban lévő kompresszor segítségével érhetünk el. A hőcserélőből érkező gázt a kompresszor összenyomja, ennek hatására felmelegszik, majd a felmelegített, nagynyomású gázt továbbítja a hőszivattyú rendszer többi elemének. A kompresszor működése természetesen energiát igényel viszont a megfelelő hatásfokkal működő hőszivattyú esetén a kompresszor sokkal kevesebb energiát használ el, mint amennyit a hőszivattyú szállítani tud.

III. Cseppfolyósítás

A hőszivattyú kompresszora által összesűrített és felmelegített gázt – amelynek a hőmérséklete már alkalmas a medencevíz fűtésére – bevezetjük egy újabb hőcserélőbe, ahol az átadja a hőt a medencevíznek. A hőleadás következtében a gáz halmazállapotú hűtőközeg folyékony lesz, kondenzálódik (lecsapódik). Itt szintén felhasználjuk a halmazállapot-változáskor keletkező, úgynevezett kondenzációs hőt. A hőszivattyúban lévő olyan hőcserélőt, ahol ez a folyamat végbemegy, kondenzátornak nevezzük.

IV. Expanzió

Az előző lépésben a hőszivattyú már megfelelően felmelegítette a medencevizet. Most a meleg, folyékony hűtőközeget kell visszavezetnünk az elpárologtatóba, és ilyenkor a folyamat kezdőik elölről. A hőszivattyú egy expanziós szelepen vagy adagolón keresztül vezeti a hűtőközeget az elpárologtató egységbe. Ennél a lépésnél a hűtőközeg az alacsony nyomású oldalra kerül, és a környezeti hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékletre hűl le.

A hőszivattyúk energiafelhasználását leggyakrabban a COP értékük megadásával szokták jellemezni.

A COP – jósági fok – egy energiahatékonyságot mutató arányszám. A leadott fűtőteljesítmény és az ehhez felvett elektromos teljesítmény hányadosa. Fontos tudni, hogy a COP értéke az adott hőszivattyúnak egy meghatározott °C környezeti hőmérséklet és egy meghatározott Y°C fokos medencevíz esetén került meghatározásra (Levegő 27°C /Víz 27°C). Minél magasabb a berendezés COP értéke, annál jobb hatásfokú a hőszivattyú.

Földrajzi adottságoktól függetlenül bárhova telepíthető és üzembehelyezhető ez a fajta hőszivattyú, ahol biztosított az elektromos áramellátás. A telepítés nem jár plusz előkészületi munkákkal és költséggel, így a beruházás összege alacsony szinten tartható. A megtérülési idő az alacsony telepítési költségeknek köszönhetően relatív alacsony, amihez egy magas (akár 15)  COP értéket produkál a levegő-víz hőszivattyú.

Az hőszivattyú által előállított hő függ a külső hőmérséklettől. Szélsőséges időjárási viszonyok esetén rásegítést igényelhet, ami csökkenti az üzemeltetési hatékonyságot, egyúttal növeli a költségeket.

Az úszómedencékhez használt hőszivattyús fűtőberendezéseket két fő csoportra oszthatjuk:

-On/Off működésű

A hagyományos működésű hőszivattyúk csak a kompresszor be- és kikapcsolásával "szabályozzák" a fűtési teljesítményt. Nincs más lehetőség a kompresszor frekvenciájának vagy változó sebességének működtetésére vagy változtatására. Azért, hogy fenn tudja tartani egy bizonyos hőmérsékleten a medence vizét, az ON/OFF rendszerű hőszivattyú többször elindul és megáll. Nem tud alkalmazkodni a változó környezeti viszonyokhoz, ráadásul a folytonos be / ki kapcsolgatás a kompresszort hosszútávon károsíthatja.

-Inverteres berendezések

Az inverteres technológia lehetővé teszi a fűtési teljesítmény pontos beállítását a pillanatnyi igényeknek megfelelően. Ebből a célból a változtatható sebességű kompresszort az inverter folyamatosan vezérli, ami közvetlen hatással van a fűtési teljesítményre. A hőszivattyú részleges töltési üzemmódban működik. Ez magasabb COP értéket jelent, és a fűtési rendszer működési költsége is alacsonyabb. Egy másik nagy előnye, hogy az inverteres rendszerben kevésbé zajos a kompresszor és a változtatható sebességű ventilátor, amely úgy van kialakítva, hogy a hőigény és a külső hőmérséklet figyelembe vételével változtassa a sebességét. Ezen technológia még az elektromos hálózat terhelését is csökkenti azáltal, hogy az induláskor nem jelentkezik nagy áramfelvétel, mivel a készülék fokozatosan emeli a kompresszor és a ventilátor fordulatszámát.

 

Adott medencéhez történő hőszivattyú kiválasztása

A berendezés kiválasztásánál sok szempontot kell figyelembe venni, de a legfontosabbak:

Medence mérete, típusa

Medencefedés típusa,

Üzemeltetési időszak, kívánt vízhőmérséklet

Ha van rá lehetőség, a hőszivattyú kiválasztását előzze meg egy gépészeti méretezés, számítás, hogy a megfelelő készülék kerüljön beépítésre és ne az üzemeltetés során derüljön ki, hogy alul lett méretezve a berendezés.

Ha ilyen módon meghatároztuk a szükséges fűtési teljesítményt, akkor már csak ki kell választani a megfelelő méretű berendezést. Figyelembe kell venni, hogy a megadott névleges teljesítmény milyen környezeti hőmérsékletek mellett érvényes. Ha ettől eltérünk, akkor számolni kell a hőszivattyú teljesítmény leadásának csökkenésével.

Az alábbi grafikonon látható a teljesítmény és COP érték csökkenése a külső hőmérséklet változásának függvényében.

Belátható, hogy hűvös időben való medencefűtéshez egy lényegesen nagyobb névleges teljesítményű hőszivattyút kell alkalmaznunk.

Az alábbi táblázat tájékoztató jelleggel mutatja egy adott kültéri süllyesztett víztükrűmedence hőveszteségét különböző levegő hőmérsékletek mellett, medencetakarás nélkül

Kiolvasható, hogy már a medencevíz adott hőmérsékleten tartásához is jelentős energiabevitel szükséges.

A megfelelő hőszivattyú kiválasztása egy összetett feladat, amit sok külső tényező befolyásol, és figyelembe kell venni az üzemeltetési igényeket is. Nem elegendő csak az ajánlott medenceméretet figyelembe venni, mert az csak meghatározott feltételek teljesülése esetén megfelelő.

 

Az igényeknek megfelelő hőszivattyú könnyedén kiválasztható pl.: a www.aquark.hu termékválasztó eszközével. A kérdések megválaszolása után kész termék ajánlatot kapunk.