Hőszivattyús rendszerek
A hőszivattyú elvi alapjai a termodinamika második főtételéhez kapcsolódnak. A második főtétel kimondja, hogy a hő-, és mechanikai munka átalakításának a feltétele, hogy a hő két különböző hőmérsékleten álljon rendelkezésre, vagyis a hőnek mechanikai munkára való átalakításához hőmérséklet különbségre – „potenciálkülönbségre” – van szükség.
A hőszivattyú az átalakítás fordítottját hajtja végre: mechanikai energia befektetésével hőt állít elő, a hőtermelés kapcsán pedig olyan hőmérsékletkülönbséget hoz létre, amelynél az alsó hőmérséklet szintet a környezet – a „hőforrás” – magasabb hőmérsékletet pedig az ún. hasznos hő képviseli. A hőszivattyú tehát – a természetes hőáramlással ellentétes irányú körfolyamatban – a környezet, az alacsony hőmérsékletű hőforrás hőjét emeli – mechanikai munka befektetése árán – egy magasabb hőmérsékleti szintre, egy olyan értékre, amelyen a hő már hasznosítható.
A hőszivattyú – működésmódját tekintve – gyakorlatilag megegyezik a hűtőgépekkel, főbb berendezései: kompresszor, elpárologtató, kondenzátor, fojtószelep. A két gép között a különbség a körfolyamat hőmérséklethatáraiban és a felhasználás céljában van. A körfolyamat jól jellemezhető a fajlagos teljesítménytényezővel (COP), ami azt jelenti, hogy egységnyi munkabefektetéssel (teljesítménnyel) a kondenzátor oldalon, hány egységnyi hőteljesítmény tudunk a túloldalon kivenni.
A gyakorlatban a hőszivattyúkat primer és szekunder oldali hőfelvételük és leadásuk alapján csoportosítjuk:
- levegő-levegő
- levegő-víz (folyadék)
- víz-víz (folyadék/folyadék)
A folyadékos típusoknál a folyadék vagy direktben vagy áttételesen de csak szállítja a feltranszformálni kívánt hőt, a hőnyerő oldalról.
A hőnyerő oldal lehet:
- a föld: talajvízzel, szondával, horizontális és vertikális földkollektorral, energiakosárral, de akár tömegabszorberrel, energiaszoborral vagy a halmazállapot váltásból származó hővel (jégfűtés) is.
- a levegő: normál ventillátorral támogatott kültéri egységgel, vagy nagyfelületű direkt hőcserélővel (thermodinamikus vagy más néven 3.- generációs napkollektoros rendszerek)
