-A hőszivattyúk energetikájával kapcsolatban már sokan és sok fórumon kifejtették véleményüket ,meghatározták a COP és SPF érték fogalmát, s mint a kérdéskörrel foglalkozó szakember  úgy gondolhatnám ,hogy ezzel  már nem érdemes foglalkozni,hiszen mindenki ismeri és érti ,hogy miről van szó. Ez a hit azonban addig tartott, míg nem beszéltem olyan a szakmában dolgozó szakemberrel, olyan igazságügyi megújuló energia szakértővel ,akik a COP és SPF érték különbségével feltételezem,hogy továbbra sincsenek tisztában.

SPF mérés,mint pályázati feltétel?

A fentiek miatt nem tartom feleslegesnek,hogy ezzel a témakörrel a fenti megközelítésből részletesen foglalkozzam.

Amikor sikeres földhőhasznosítási projektekről beszélünk meg kell határoznunk azt,hogy mi a sikeresség kritériuma. A hőszivattyús technikát az egész világon elsősorban a környezetvédelmi előnyei miatt alkalmazzák.  –Általa lényegesen csökken az erőművi  CO2 kibocsátás, és 0-ra csökken a helyi károsanyag kibocsátás.

-A környezetvédelmi előnyök azonban szoros, lineáris kapcsolatban vannak az energetikai mutatókkal. Minél jobb egy rendszer energetikai mutatószáma annál nagyobb a környezetvédelmi haszon is.

- Ez alapján  a közös alapon nyugvó előnyöket – s így a projekt sikerességét egyetlen mutatószám az SPF érték (szezonális teljesítmény faktor) jellemzi,illetve határozza meg.

Az alábbiakban azokat a technikai és technológiai problémákat szeretném röviden ismertetni,amelyek hozzájárulhatnak a geotermikus hőszivattyúk SPF értékének javításához. Ezen törekvés összhangban van az EU határozattal, amely meghatározza a hőszivattyúk által hasznosított környezeti energia-mint megújuló energia –mennyiségét, s a mely a mind nagyobb SPF  elérését helyezi előtérbe.

A COP érték fogalma

COP érték= P_{f ()}/P_k()

P_{f ()}=Fűtési teljesítmény (kW)                                                                                  P_k()=Kompresszor teljesítmény felvétele (kW)

A COP érték jellemzője,hogy hőszivattyús rendszereknél ahol a külső paraméterek állandóan változnak ez egy pillanatnyi érték, hiszen csak konkrét elpárolgási és kondenzációs hőfokszinteken értelmezhetők. Az egyes hőfokszintekhez tartozó COP értékek a készülékek alapvető paraméterei,amelyek alapvetően befolyásolják a rendszer SPF értékének alakulását.

Az EN 13511 direktíva tartalmazza a földhő (folyadék-víz, víz-víz)hőszivattyúk  elfogadható minimális COP értékét . /Folyadék/Víz: 4.0 (bei B0/W35); - Víz/Víz: 4.5 (bei W10/W35/

  SPF (szezonális telj.faktor)= Q_f/Q_k

                    Q_f=fűtési energia bevitel egy fűtési szezonban (kWh)                                                       Q_k= kompresszor elektromos energia szükséglete egy fűtési szezonban( kWh)

A két  energetikai jellemző között a lényegi különbség a mértékegységekben is jól nyomon követhető. Míg a COP esetében  teljesítmény értékeket (kW/kW),addig az SPF esetében energiamennyiségeket (kWh/kWh) osztunk egymással.

Az SPF érték jelentősége az EU parlament határozata fényében.

A hőszivattyúkból származó energia elszámolása

A hőszivattyúk által hasznosított környezeti energia mennyisége megújuló energiának minősül ezen irányelv alkalmazásában, amelyet, E_RES, az alábbi képlet segítségével kell kiszámolni:

E_RES = Q_hasznose* (1 – 1/SPF)

Ahol: 

Q_h= a hőszivattyúból származó teljes becsült hasznos hőenergia, amely megfelel az 5. cikk (5) bekezdésében meghatározott követelményeknek, a következők szerint megállapítva:

csak az SPF > 1,15 * 1/h adottságú hőszivattyúk vehetők figyelembe.

-SPF=a becsült átlag szezonális teljesítmény faktor az említett hőszivattyúknál

-h=a teljes bruttó villamosenergia-termelés és a villamosenergia-termeléshez felhasznált elsődleges energia aránya, és az Eurostat adatok alapján megállapított EU átlagként kell kiszámolni.

-Látható,hogy a képlet alapján egy SPF=5,0 értékkel működő –a jelenlegi legkorszerűbb technikával szerelt geotermikus hőszivattyú megújuló energia elszámolhatósága: (pl.: Q_hasznose=25000 kWh)

E_res= 25000 kWh*(1-1/5)=20.000.-kWh

SPF >1,15*1/0,3=3,83

 Amennyiben a hazai elektromos energia előállítás (h=30%) hatásfokával számolnánk,- akkor csak az SPF=3,8 értéket megvalósító hőszivattyús rendszerek jöhetnek számításba a támogatásoknál. Így a levegős hőszivattyúk a támogatásból kieshetnek.

Az SPF prognosztizálásának lehetőségei a COP értékek függvényében

A hőszivattyús rendszer várható SPF értékének prognosztizálása a külső léghőmérsékleti hőfokgyakoriság,valamint a hőszivattyú teljes működési tartományára kiterjedő hőszivattyú paraméterek (COP, kimenő teljesítmény,kompresszor telj.felvétel) értékek ismeretében határozható meg. A számítás megkönnyítésre univerzális számítógépes szondatervező programok ( CLGS, GLD Design), valamint speciális ,-a kompresszorgyártók által készített kalkulációs programok állnak rendelkezésre.

Az alábbiakban az egyszerűség jegyében a „COPELAND” kompresszorgyártó speciális programján keresztül kerül bemutatásra  az SPF prognosztizálásának lehetősége, valamint az,hogy a B0/W35⁰C hőfokszinthez tartozó COP értékek változása milyen mértékben változtatja az SPF értékét.

1.ábra

A fenti programlapon egy Copeland ZH13KVE kompresszorral szerelt hőszivattyú adatbeviteli lapja látható. A program a Bp.i átlaghőmérsékleti adatokat tartalmazza, és kompenzált(külső hőmérséklet függő) szabályzást alkalmazunk. A maximális fűtővíz hőmérséklet 45⁰C, a fűtési határhőmérséklet 12⁰C. A kondenzációs hőmérséklet értéke a  kilépő fűtővíz hőmérséklete felett 3,5⁰C. az elpárolgási hőmérséklet értéke a belépő közvetítőközeg hőmérséklete alatt 4,0⁰C (ezen értékek a készüléktervezés függvényei amelyek a pillanatnyi COP értéket alapvetően meghatározzák). Az átlagos közvetítőközeg hőmérséklete 1⁰C ( átlagos szonda hőmérséklet).

A fenti paraméterekkel rendelkező hőszivattyú COP értéke (B0/W35⁰C hőfokszinten)= 4,54

-Ezen hőszivattyú prognosztizált SPF értéke az alábbi programlapon láthatóan: SPF= 5,07

Az alábbiakban  egy olyan készülék SPF értékét határoztam meg,amelynek COP értéke  (B0/W35⁰C hőfokszinten)= 4,0 . A számítást ugyanazon kompresszorral végeztem, csupán az elpárologtató és kondenzátor méreteit, s ennek megfelelően a  kondenzációs hőmérséklet értékét a  kilépő fűtővíz hőmérséklete felett változtattam 6⁰C-ra. az elpárolgási hőmérséklet értékét a belépő közvetítőközeg hőmérséklete alatt, változtattam 7,0⁰C-ra. (lásd.:3.ábra)

A hazai hőmérsékleti viszonyok között az elérhető SPF= 4,45 (4.ábra)

Amennyiben azonban a vizsgált hőszivattyúknál nem külső hőmérséklet függő ,hanem konstans szabályozást alkalmazunk az első esetben SPF=5,07 helyett, az SPF= 3,76.                                         A második esetben az SPF= 4,45 helyett SPF=3,32!

A fentiekből egyértelműen látható,hogy az SPF érték alakulását sokkal nagyobb mértékben a rendszer szabályozása határozza meg, s egy szerényebb COP értékű hőszivattyúval-amely az említett EN 13511 direktíva minimális elvárását kielégíti  (COP= 4.0 ;  B0/W35), a hazai átlagos léghőmérsékleti viszonyok között elérhető az SPF=4,5 érték.

2.ábra

3.ábra

4.ábra

Az SPF mérés ellen ható vállalkozói érdekek

Az SPF érték mérése ellen jól körülhatárolható vállalkozói érdekek állnak szemben. A felmerülő kérdések: -Vállalható-e garancia a tervezett SPF értékekre? Mi a garanciavállalás alapvető feltétele? Milyen következményei lehetnek az SPF érték nem teljesülésének?

A garanciavállalás alapvető feltételei:

1.Tényleges hőszivattyú paraméterek.                                                                               

Ahhoz,hogy egy tervező,vagy vállalkozó az SPF értéket tervezni illetve prognosztizálni tudja,-mint az előzőekben bemutattam- alapvető ,hogy a teljes működési tartományra kiterjedő részletes és pontos COP értékekkel rendelkezzen. Tapasztalatom alapján azonban nagyon sok hőszivattyú gyártó csak számított és nem tesztpadon meghatározott COP értékeket ad meg. Ez tervezési szempontból komoly rizikót hordoz magában,hiszen nem tudni,hogy magasabb elpárolgási hőfokszinteken,nagyobb hűtőközeg tömegáramoknál milyen súrlódási veszteségek alakulnak ki a hőszivattyúban,nem tudni,hogy a beépített expanziós szelep milyen lengésekkel képes a körfolyamat szabályozására, s ez a COP milyen mértékű változását okozhatja, stb. Tapasztalatom szerint az ilyen gyártói gyakorlat nem kedvez a pontos ,optimalizált tervezhetőségnek.

2. –Hőmennyiségmérő,illetve üzemóra számláló beépítése

Ahhoz,hogy az SPF értékre a vállalkozó bizonyos határok között garanciát tudjon vállalni, mindenképp szükséges egy megbízható (ultrahangos) hőmennyiségmérő, illetve egy üzemóra számláló beépítése a hőszivattyús rendszerbe.

A tervezett üzemóraszám megvalósulása a tervezett SPF érték alapvető feltétele.

A szondatervező programokkal a rendszer működési paraméterei a tervezett SPF érték , s az ehhez tervezett évi hőszivattyú futási idő meghatározható. Amennyiben  a tervező az évi fűtési energiaigényt , s az adott hőszivattyús készülékhez tartozó szondaszámot jól határozta meg,s a külső hőmérséklet az 5-éves átlag körül alakul, s a futási órák száma nem haladja meg a tervezettet-akkor az SPF érték tervezett megvalósulásának egyik lényeges eleme teljesül.

Igen komoly,jószerint áthidalhatatlan problémát jelent az hogy új épületeknél a teljes kiszáradási fázis 2-3 év! Az első évben a tervezetthez képest 50-100%-al is nőhet a tervezett futási óraszám. Ez mindenképp a talaj tervezetthez képest nagyobb mértékű lehűléséhez így a tervezett SPF jelentős csökkenéséhez vezet. Ezt az anomáliát a pályázati kiírásokban mindenképp kezelni kellene!

3.A külső hőmérséklet függő szabályozás, valamint a felhasználó által nem állítható maximális előremenő fűtővíz hőmérséklet biztosítása.

Az SPF érték megvalósulásának alapvető feltétele egy állítható meredekségű külső hőmérséklet alapján működő hőszivattyú szabályozás. Továbbá  mindenképp biztosítani kell, hogy a maximális fűtővíz hőmérséklet a tervezettnél ne legyen magasabb. Ezt biztosítani a felhasználói oldalról csak úgy lehet, ha a szabályzó ezen paraméteréhez csak a szerviz tud hozzáférni. A tervező oldalról szemlélve- ahhoz ,hogy a tervezett maximális fűtővíz hőmérséklet kielégítse a felhasználói igényeket, mindenképp szükséges a belső hőleadó rendszer pontos és dokumentált hőtechnikai és hidraulikai megtervezése,  s a belső hőfokszabályozási igények alárendelése a hőszivattyú igényének.

4.Évi felülvizsgálat

Amennyiben minden fenti feltétel teljesül az SPF érték megvalósulása még mindig veszélyben lehet. Ehhez elég egy nagyon pici hűtőközeg szivárgás, egy expanziós szelep részleges meghibásodás, elpárologtató szennyeződés –amely a működést ugyan nem teszi lehetetlenné,de lényeges mértékű COP érték csökkenéssel jár. Az évi felülvizsgálat részletes elvégzése ezért mindenképp feltétele az SPF érték megvalósíthatóságának.

S végezetül nem beszéltünk az esetleges  felhasználói szándékosságról és rosszindulatról amely jószerint kivédhetetlen a vállalkozó részéről.

A  vázolt -részben a vállalkozóktól független-követelmények alapján látható,hogy a pályázati kiírásokban előírt az EU szabályozásnál lényegesen magasabb COP illetve SPF kritériumok vállalhatatlan rizikót jelentenek a hőszivattyús vállalkozók számára.

Milyen következményei lehetnek az SPF érték nem teljesülésének?

-Egy pályázat kapcsán amennyiben a minimálisan előírt SPF érték  nem teljesül ,a beruházó valószínűsíthetően kénytelen lesz visszafizetnie a kapott pályázati összeget. Nem kell nagy képzelőerő ahhoz ,hogy valószínűsítsük,hogyan reagálják le a „hőszivattyú károsultak”  a pályázati pénzük elvesztését- Bíróságon keresztül követelni fogják káruk megtérítését a vállalkozótól, várhatóan teljes sikerrel.

Amennyiben azt akarjuk,hogy  a hőszivattyús fűtési /hűtési rendszerek alkalmazása – amely az EU-ban minden eddiginél nagyobb ütemben nő- hazánkban ne fusson zátonyra szorgalmazni kell a szakmai összefogást, a konstruktív együttműködést a hatóságokkal. Ennek záloga lehet az önálló Magyarországi Hőszivattyús Szervezet (MAHÖSZ) megalakulása,és remélhetően aktív működése.