A levegő-víz hőszivattyú hűtőköre ugyanaz, amelyet a 2. és a 4–8. fejezetben megismertél – ami új, az a vízoldal, és az, hogy itt egy rossz döntés nem egy szobát, hanem egy egész házat tesz kényelmetlenné. Ebben a fejezetben végigjárod a hőszivattyú jóságát meghatározó hőmérsékleteket, a leolvasztást és a bivalens üzemet, a vízoldali rendszer minden elemét a szivattyútól a tágulási tartályig, és lépésről lépésre a monoblokkos hőszivattyú üzembe helyezését – ez a projektvizsga második 35 %-os blokkja.
- 20.1 A hőszivattyú mint hőszállító gép; hőforrások; monoblokk és split – és a képesítési következmény
- 20.2 COP, SCOP, SPF; a hőmérsékletszint hatása a hatásfokra
- 20.3 Leolvasztás, négyutas szelep; monovalens és bivalens üzem
- 20.4 A vízoldali rendszer elemei: szivattyú, puffertároló, tágulási tartály, biztonsági szelep, áramláskapcsoló, szennyfogó, légtelenítő, váltószelep – funkciók és együttműködés
- 20.5 Szivattyú-jelleggörbe és munkapont; hidraulikai beszabályozás
- 20.6 Rendszer-víztartalom, vízminőség, fagyvédelem
- 20.7 HMV-készítés
- 20.8 Üzembe helyezés lépésről lépésre a gyártói telepítési utasítás szerint; ellenőrzés
- 20.9 Az (EU) 2018/2001 IV. melléklet 6. c) pontjának ismeretkövetelményei
- 20.10 Gyakorlat: monoblokkos hőszivattyú üzembe helyezése, vízcsatlakozás
- Összefoglalás
- Ellenőrző kérdések
- Tudáspróba
- A fejezet forrásai
A projektvizsga második nagy blokkja így szól: „Monoblokkos hőszivattyúberendezés üzembehelyezése, vízcsatlakozás elkészítése. Mérést, szivárgásvizsgálatot végez.” ([P] 10.3.5). A hőszivattyú nem új fizika: a hűtőkör ugyanúgy négy elemből és négy állapotváltozásból áll, mint a 2.5 pontban – csak most a meleg oldal a hasznos. A nehézség máshol van. A gép teljesítménye és élettartama azon múlik, hogy a vízoldali rendszer – a szivattyú, a tágulási tartály, a szűrő, a puffer, a víz minősége és mennyisége – hogyan működik együtt vele. A programkövetelmény 12. kompetenciája pontosan ezt kéri: ismerd a levegő-víz hőszivattyús rendszerek vízoldali alkatrészeit, a funkciójukat, és ellenőrizd a megfelelő együttműködésüket a gyártók előírása, telepítési utasítása szerint ([P] 8.1).
A fejezet első fele (20.1–20.3) a gépről szól: mit csinál, mitől jó vagy rossz a jósága, és mi történik télen. A második fele (20.4–20.8) a vízoldalt és az üzembe helyezést tárgyalja, a 20.9 pont az uniós ismeretkövetelményt, a 20.10 pedig a vizsgablokk főpróbája.
20.1 A hőszivattyú mint hőszállító gép; hőforrások; monoblokk és split – és a képesítési következmény
Ugyanaz a gép, a másik oldala
A 2.5 pontban láttad: a hűtőgép hőt szállít alacsonyabb hőmérsékletű helyről magasabb hőmérsékletűre, és ezt a hatósági tananyag hőszivattyúzásnak nevezi ([T] 1.5). Hogy egy gépet hűtőgépnek vagy hőszivattyúnak hívunk, az attól függ, melyik oldalát használjuk.
Olyan gépi hűtőberendezés, amelynek a leadott hőárama a hasznos: egy alacsonyabb hőmérsékletű hőforrásból (levegő, víz, talaj) hőt vesz fel, és működtető energia árán magasabb hőmérsékleten adja le a fűtendő közegnek – például a fűtővíznek ([T] 7.1.1; [KF] 4.4.1). Fűtésre a kondenzátor, a hideg oldalon a környezetből hőt felvevő elpárologtató dolgozik.
A leadott hő két forrásból áll: a hőforrásból felvett hőből és a kompresszorba befektetett munkából, amely a kompresszor veszteségein keresztül szintén hővé alakul, és a kondenzátorban hasznosul ([RF] 2.3.9). Ez a 2.5 pont energiamérlege:
Q_k = Q_0 + P Q_k a kondenzátorban leadott (hasznos) hőteljesítmény, kW Q_0 a hőforrásból felvett hőteljesítmény, kW P a kompresszor felvett villamos teljesítménye, kW
Ezért lehet a leadott hő többszöröse a felvett villamos teljesítménynek – a hőszivattyú nem „termeli”, hanem szállítja a hő nagyobb részét.
A hatósági tananyag egy fontos különbségre is figyelmeztet: a környezetnél hidegebb tér létrehozására a hűtésnek nincs alternatívája, fűtésre viszont van (tüzelés, közvetlen villamos fűtés). Ezért a hőszivattyús rendszer választását gazdasági és környezetvédelmi vizsgálat előzi meg, ami a tervező feladata ([T] 7.1.1).
Hőforrások
A Rabi-féle felkészítő jegyzet a hőszivattyúkat a hőforrás és a hasznos hőhordozó szerint nevezi meg: melegvizes fűtésnél levegő/folyadék és folyadék/folyadék, meleglevegős fűtésnél levegő/levegő és folyadék/levegő hőszivattyú ([RF] 2.3.9). A szakma a levegő/folyadék gépet levegő-víz hőszivattyúnak hívja. A forrás általános szabálya: minél magasabb a hőforrás hőmérséklete, annál nagyobb a fűtőteljesítmény, és annál hatékonyabban működik a gép.
| Hőforrás | Hogyan jut a hő a géphez? | Előny | Amire figyelni kell |
|---|---|---|---|
| levegő | ventilátor szívja át a külső levegőt az elpárologtatón | mindenütt rendelkezésre áll | a külső hőmérséklet nagyon ingadozik, és ez a fűtőteljesítményt is befolyásolja – a méretezésnél figyelembe kell venni; télen dér és leolvasztás (20.3) |
| talaj | talajkollektor, talajszonda vagy energiacölöp zárt csőrendszerében sólé (víz és fagyásgátló keveréke) kering | egyenletes hőforrás | szondánál magas költség, geológiai tudás; kollektornál nagy helyigény, légtelenítési gondok |
| talajvíz | termelő kútból a géphez szivattyúzzák, lehűlve visszasajtoló kút vezeti vissza | egész évben magas, állandó hőmérséklet | vízelemzés kell; a kútszivattyú villamos felvétele leronthatja a rendszer COP-ját |
20.1. táblázat. A hőforrások összevetése ([RF] 2.3.9). A forrás a talajszondánál és a kútpárnál az engedélyeztetést is hátrányként említi; a hatályos engedélyezési szabályokat a kivitelezés előtt kell tisztázni.
A szakképesítés a levegő-víz hőszivattyúra összpontosít: erről szól a 12. kompetencia és a projektvizsga monoblokkos feladata ([P] 8.1, 10.3.5). Ez a fejezet ezért a levegő-víz rendszert dolgozza ki részletesen; a talajhős tudnivalók uniós ismeretkövetelményét a 20.9 pont foglalja össze.
Monoblokk és split
A mono és az osztott rendszer különbségét a 15.1 pont definiálta: a monoblokkban a teljes hűtőkör egy egységben van, gyárilag összeszerelve, vizsgálva és feltöltve; a split egységeit a helyszínen kell összekötni. Levegő-víz hőszivattyúnál ez így néz ki ([régi 19]; 15.1):
| Szempont | Monoblokk | Split |
|---|---|---|
| a hűtőkör helye | teljes egészében a kültéri egységben, gyárilag zárva | megosztva: kültéri egység és beltéri (vízoldali) egység |
| helyszíni csatlakozás | vízoldali: előremenő és visszatérő fűtővíz-vezeték | hűtőközeg-vezeték a két egység között, és vízoldal a beltéri egységnél |
| helyszíni hűtőköri munka | nincs | kötések, tömörségi próba, vákuumozás, esetleg utántöltés (15.8–15.9) |
| fő kockázat | a kültéri egységben és a külső csövekben lévő víz befagyása (20.6) | a hűtőköri szerelés minősége |
| telepítési tanúsítvány | kell, ha klímagázt tartalmaz (lásd lent) | kell, ha klímagázt tartalmaz |
20.2. táblázat. A levegő-víz monoblokk és split összevetése (15.1; [régi 19]; [J458] 28. §).
Osztott levegő-víz hőszivattyúval is találkozol: a hatósági tananyag egyik esettanulmánya egy ilyen gépről szól (R-410A, inverteres kompresszor, elektronikus expanziós szelep, forrasztott lemezes hőcserélő; [T] 7.9.6) – a tanulságát a 20.6 pontban látod.
A képesítési következmény
A split levegő-víz hőszivattyú helyszíni hűtőköri kötései hűtőköri telepítés: ezt klímagáz-képesítéssel, képesített vállalkozás alkalmazottjaként végezheted, a töltettől függő kategóriában (14.28. táblázat). A monoblokknál a hűtőkört nem bontod meg – de ebből nem következik, hogy a telepítése képesítésmentes.
A 458/2024. (XII. 30.) Korm. rendelet szerint telepítési tanúsítvány-köteles valamennyi klímagázt tartalmazó, a HR szektorba (helyhez kötött vagy szállítható alkalmazások) tartozó hűtőkör; a kivételek között a háztartási hőszivattyús használati melegvíz-termelő egység szerepel, a fűtési monoblokk nem ([J458] 2. § 3., 28. § (1) b)). Ez az F-gázos (például R-32-es) és a propános (R-290-es) monoblokkra egyaránt vonatkozik: a Klímagáz tv. a propánt kifejezetten klímagáznak nevezi ([KTV] 1. melléklet 5.3. pont; 14.11). Ilyen gépet csak akkor adhatnak el, ha a telepíttető írásban nyilatkozik, hogy a telepítést és a beüzemelést képesített vállalkozás képesített alkalmazottjával végezteti; a telepítést végző képesített személy legkésőbb a telepítést és beüzemelést követő 8 napon belül kitölti a telepítési tanúsítványt az adatbázisban ([J458] 28. § (5), (7)). A szakképesítés önmagában erre nem jogosít (14.11). A tanúsítvány tartalmát a 19.3 pont tárgyalja.
Az uniós F-gáz rendelet forgalomba hozatali tilalmai a monoblokkokat külön érintik: a legfeljebb 12 kW-os monoblokk hőszivattyú 2027. január 1-jétől nem hozható forgalomba 150-es vagy nagyobb GWP-jű F-gázzal (14.26. táblázat). Új monoblokkban ezért kis GWP-jű közegre számíts – a fejezet két feldolgozott gyártói telepítési útmutatója is R-290-es (propán, A3 biztonsági osztályú) gépet ír le ([GY]).
Az R-290-es monoblokk gyárilag zárt, de gyúlékony közeget tartalmaz. A gyártói útmutatók a kültéri egység körül védőzónát írnak elő, és az elhelyezést, a kondenzvíz elvezetését ehhez kötik ([GY]); a zóna méretét és tartalmát mindig a te gépedhez tartozó útmutatóból vedd. A telepítéskor tájékoztatnod kell a telepíttetőt arról, hogy a gép fokozottan tűz- vagy robbanásveszélyes osztályba tartozó klímagázzal előtöltött ([J458] 28. § (8)). Ha a hűtőkörbe be kell avatkozni, az éghető közegű munka szabályai érvényesek (15.7).
Az üzemeltetőnek is van teendője: ha a szénhidrogénes hűtőkör legalább 150 g – lakáscélra használt helyiségben telepítettnél legalább 1 kg – klímagázt tartalmaz, regisztrálnia kell a klímagáz-adatbázisban, éves felügyeleti díjat kell fizetnie, és szivárgásészlelő rendszert kell telepíttetnie, amelynek működését legalább háromévente ellenőriztetni kell ([KTV] 5. § (6), 10. § (3)). A telepítési tanúsítványban azt is rögzíted, hogy a berendezés regisztrációra kötelezett-e, és hogy erről tájékoztattad a telepíttetőt ([J458] 28. § (9) e)).
20.2 COP, SCOP, SPF; a hőmérsékletszint hatása a hatásfokra
A COP: a pillanatnyi jóság
A 2.6 pontban a fűtési jóságfokot így írtuk fel: COP = qk / w = Qk / P. A mestervizsga-jegyzet ugyanezt a teljesítményekkel fogalmazza meg: hőszivattyúnál a kondenzációs (fűtő)teljesítményt viszonyítjuk a kompresszor felvett villamos teljesítményéhez; ha a hideg oldalt használjuk (hűtünk), a hűtési jóságfok neve EER ([K] 2.4).
A leadott fűtőteljesítmény és a felvett villamos teljesítmény hányadosa egy adott üzemállapotban: COP = Qk / P. A COP mindig két hőmérséklethez tartozik – a hőforráséhoz és az előremenő vízéhez –, ezért a hőszivattyúk csak azonos hőmérséklet-viszonyok mellett hasonlíthatók össze a COP alapján ([RF] 2.3.9).
Feladat. Egy levegő-víz hőszivattyú adott üzemállapotban 8,4 kW hőt ad le a fűtővíznek, miközben 1,9 kW villamos teljesítményt vesz fel. Mekkora a COP, és mennyi hőt vesz fel a külső levegőből?
Megoldás.
COP = Q_k / P = 8,4 / 1,9 = 4,42 Q_0 = Q_k − P = 8,4 − 1,9 = 6,5 kW Q_0 / Q_k = 6,5 / 8,4 = 0,77 → a leadott hő 77 %-a a levegőből jön
Értékelés. A COP önmagában nem mondja meg, jó-e a gép: ugyanez a gép hidegebb levegőnél vagy melegebb előremenőnél kisebb COP-t ad (lásd alább). Két adatlap COP-ját csak akkor vetheted össze, ha ugyanarra a mérési pontra vonatkoznak.
Miért függ a COP a hőmérsékletektől?
A felkészítő jegyzet így foglalja össze: a COP nagyban függ a hőforrás és az előremenő víz hőmérsékletétől; minél távolabb van egymástól a kettő, annál kisebb a COP, mert nagyobb hőmérséklet-különbséget kell leküzdeni, ehhez nagyobb nyomásviszonyt kell a kompresszornak előállítania, és nő a felvett villamos teljesítménye ([RF] 2.3.9). A 2.7. táblázatban ugyanezt láttad egy hűtőkörre: magasabb kondenzációs vagy alacsonyabb elpárolgási hőmérséklet rontja a jóságfokot.
Hogy ez mennyit jelent, azt a 20.3. táblázat mutatja egy R-290-es körfolyamatra. A számítás elméleti (veszteségmentes sűrítés), a valós gép COP-ja ennél jóval kisebb – de az irányok és arányok szemléletesek.
| Külső levegő | Előremenő 35 °C | Előremenő 45 °C | Előremenő 55 °C |
|---|---|---|---|
| 7 °C | 6,59 | 5,14 | 4,13 |
| 2 °C | 5,77 | 4,60 | 3,76 |
| −7 °C | 4,68 | 3,85 | 3,22 |
20.3. táblázat. Elméleti fűtési COP R-290-es körfolyamatra. Számítás: CoolProp 8.0.0, túlhevítés 5 K, utóhűtés 3 K, izentrópikus sűrítés; feltevés: az elpárolgási hőmérséklet 7 K-nel a külső levegő, a kondenzációs hőmérséklet 5 K-nel az előremenő víz hőmérséklete alatt, illetve fölött van ([C]). A számítás menete a 2.a mintapéldáé.
A tanulság két számban: ebben a példában a 35 °C helyett 55 °C-os előremenő kb. 37 %-kal, a 7 °C helyett −7 °C-os külső levegő (35 °C-os előremenőnél) kb. 29 %-kal csökkenti az elméleti COP-t. A külső hőmérsékletet nem választhatod meg – az előremenőt igen.
Ebből következik a hőleadók választásának szabálya. A központifűtés-szerelő mestervizsga-jegyzet szerint minél alacsonyabb hőmérsékletű rendszert választunk, annál nagyobb a COP; nagyon kedvező például a 30–35 °C-os előremenő, ezért a hőszivattyús rendszerek ideális hőleadói a felületfűtések (fal-, mennyezet-, padlófűtés) ([KF] 4.4.2). A mestervizsga-jegyzet a fan-coilt (ventilátoros konvektort) is különösen alkalmasnak tartja az alacsony vízhőmérsékletű hőszivattyús fűtéshez ([K], fan-coil szakasz). A [KF] 2014-ben azt is írta, hogy 53–55 °C fölé ne válasszuk az előremenőt, mert akkor az üzemeltetési költség már nem kedvezőbb egy kondenzációs gázkazánénál – ez az arány az energiaáraktól függ, ezért ma is ellenőrizni kell.
Ha egy radiátoros házban a kazánt hőszivattyúra cserélik, a radiátorok a régi, magas előremenőre voltak méretezve. Ha alacsonyabb előremenőn nem adják le a szükséges hőt, az üzemeltető feljebb állítja a fűtési görbét (20.8), és a COP a 20.3. táblázat szerint romlik. A hőleadók ellenőrzése ezért a tervezés része, nem utólagos „finomhangolás”.
A szabványos minősítő pontok
Az adatlapok COP-értékei rögzített mérési pontokra vonatkoznak, hogy a gépek összehasonlíthatók legyenek. A levegő-víz hőszivattyúk fűtési minősítő pontjait az MSZ EN 14511-2:2023 szabvány adja ([S-14511]):
| Alkalmazás | Kültéri levegő (száraz / nedves hőmérő) | Víz belépő → kilépő |
|---|---|---|
| alacsony hőmérsékletű | 7 °C / 6 °C | 30 °C → 35 °C |
| köztes hőmérsékletű | 7 °C / 6 °C | 40 °C → 45 °C |
| közepes hőmérsékletű | 7 °C / 6 °C | 47 °C → 55 °C |
20.4. táblázat. Szabványos minősítő pontok levegő-víz hőszivattyúk fűtési üzemére (MSZ EN 14511-2:2023, 12–14. táblázat; a szabvány ezek mellett további alkalmazási pontokat is megad, például −7 °C-os külső levegőnél). A hatályos kiadás ellenőrizendő.
Amikor tehát egy adatlapon „7 °C / 35 °C-os” COP-t látsz, az a 7 °C-os külső levegőre és a 30 °C-ról 35 °C-ra melegített vízre vonatkozik. Egy 55 °C-os pontra megadott COP-pal nem vethető össze.
SCOP és SPF: az egész idény jósága
A COP pillanatnyi érték; egy fűtési idényben a külső hőmérséklet és az igény folyamatosan változik. Az egész idényt jellemző mutatót a szabvány definiálja.
A gép teljes, kijelölt fűtési idényre jellemző jósága: az éves referencia-hőigény és az erre fordított éves villamosenergia-fogyasztás hányadosa, SCOP = QH / QHE (MSZ EN 14825:2022, 3.1.76 és 7.3). Mindig egy kijelölt fűtési idényre vonatkozik.
A szabvány három referencia-fűtési idényt ismer: az átlagosat (A), a melegebbet (W) és a hidegebbet (C); az átlagos idény Strasbourg jellemző hőmérsékleti viszonyait követi ([S-14825] 3.1.6). Az idényekhez méretezési külső hőmérséklet tartozik:
| Idény | Méretezési külső hőmérséklet (20 °C belső) | Bivalens hőmérséklet hőszivattyúnál | Üzemhatár-hőmérséklet hőszivattyúnál |
|---|---|---|---|
| átlagos (A) | −10 °C | +2 °C vagy alacsonyabb | −7 °C vagy alacsonyabb |
| hidegebb (C) | −22 °C | −7 °C vagy alacsonyabb | −15 °C vagy alacsonyabb |
| melegebb (W) | +2 °C | +7 °C vagy alacsonyabb | +2 °C vagy alacsonyabb |
20.5. táblázat. A referencia-fűtési idények jellemző hőmérsékletei (MSZ EN 14825:2022, 6.1). A bivalens és az üzemhatár-hőmérséklet fogalmát a 20.3 pont magyarázza.
A SCOP-ból számított szezonális hatásfokot és az energiacímke osztályait a 18.2 pont tárgyalja.
Az uniós ismeretkövetelmény a COP mellett a szezonális teljesítménytényező (SPF) számítását is kéri ([RED]). Az SPF ugyanaz a hányados, mint a SCOP – egy idény alatt leadott hő osztva a felvett villamos energiával –, de nem szabványos idényre számítjuk, hanem egy működő rendszer mért adataiból. Hogy mely fogyasztók villamos energiája számít bele, arra forrásaink nem adnak egységes szabályt – ezért az SPF mellé mindig oda kell írni, mit mértél.
Feladat. Egy levegő-víz hőszivattyús rendszer fűtési idényének mért adatai: a hőmennyiségmérő 18 500 kWh leadott hőt mutat, a hőszivattyú külön villamos almérője 4 600 kWh-t, amelyben a keringtető szivattyú, a vezérlés és a villamos rásegítő fűtés 500 kWh-ja is benne van. Mekkora az SPF? Mennyit mutatna, ha a rásegítő fűtés külön mérőre lenne kötve, és azt „elfelejtenéd”?
Megoldás.
SPF (minden fogyasztással) = 18 500 / 4 600 = 4,02
SPF (a rásegítő nélkül) = 18 500 / (4 600 − 500)
= 18 500 / 4 100 = 4,51Értékelés. A második szám szebb, de félrevezető: a rásegítő fűtés által leadott hő benne van a 18 500 kWh-ban, a hozzá tartozó villamos energia viszont nincs a nevezőben. A SCOP számításánál a szabvány a villamos kiegészítő fűtést COP = 1-gyel veszi figyelembe ([S-14825]) – minden kWh rásegítő hő egy kWh villamos energia.
20.3 Leolvasztás, négyutas szelep; monovalens és bivalens üzem
Leolvasztás hőszivattyús üzemben
Fűtéskor a kültéri hőcserélő az elpárologtató. Ha a felülete 0 °C alá hűl, a levegő nedvessége dér formájában rakódik le rajta. A dér rontja a hőátadást, növeli a légoldali áramlási ellenállást, és ezzel a hőszivattyú teljesítménytényezője romlik; a deret rendszeresen le kell olvasztani – lekaparni nem célszerű –, és mivel a leolvasztás alatt a gép nem fűt, minél rövidebb leolvasztás a cél ([T] 3.2.3.3). A leolvasztási módokat a 7.5 pont mutatta be; a hatósági tananyag esetében leírt levegő-víz hőszivattyú körfordításos (irányváltásos, forrógázos) módon olvaszt le, a négyutas váltószeleppel (8.4 pont).
A hatósági tananyag esettanulmánya leírja, mi történik közben: a gép az elpárolgási nyomásból és a túlhevítésből érzékeli a lefagyást, és forrógázos leolvasztással igyekszik mihamarabb megszüntetni; ekkor a melegvíz-oldal lesz az elpárologtató, vagyis a leolvasztás hőjét a fűtővízből veszi el ([T] 7.9.6).
Ebből két dolog következik a szerelőnek. Az első: a leolvasztáshoz a vízkörben elegendő hőnek kell lennie – ezt a rendszer-víztartalomról szóló 20.6 pont tárgyalja. A második: a leolvasztás működését az üzembe helyezéskor ellenőrizni kell; a hatósági tananyag szerint ez nem egyszerű, de nem elhanyagolható feladat ([T] 4.8).
Méretezés: a hőigény
A hőszivattyú kiválasztásához a felkészítő jegyzet ezeket az alapadatokat sorolja fel: az épület hőszükségletét, a használati melegvíz teljesítményigényét (tájékoztatásul 0,25 kW/fő), a különleges fogyasztókat (például úszómedence), az elosztóhálózat előremenő hőmérsékletét, a hőforrást és a hőszivattyú működési jellegét ([RF] 2.3.9). Az épület hőszükségletének számítási módszerét az MSZ EN 12831-1:2017 szabvány adja ([S-12831]); a számítás a tervező feladata. A szerelőnek azt kell tudnia, hogy a méretezési hőigény egy külső hőmérséklethez tartozik, és melegebb időben arányosan kisebb.
A bivalens pont
A szabvány a részterhelést egyszerű egyenessel írja le: a hőigény a méretezési külső hőmérsékleten 100 %, és 16 °C-os külső hőmérsékletnél fogy el. Egy Tj külső hőmérsékleten a részterhelési arány ([S-14825] 3.1.66):
részterhelési arány = (T_j − 16 °C) / (T_tervezési − 16 °C)
Az átlagos idényben (Ttervezési = −10 °C) például −7 °C-on (−7 − 16) / (−10 − 16) = 23 / 26 = 88,46 % – ez a szabvány táblázatában is így szerepel.
A levegő-víz hőszivattyú teljesítménye viszont hidegebb időben csökken. Valahol a két görbe metszi egymást.
- Bivalens hőmérséklet (Tbiv): a legalacsonyabb külső hőmérséklet, amelyen a gép a hőigény 100 %-át kiegészítő fűtés nélkül fedezi. Alatta a gép még ad hőt, de a teljes igényhez kiegészítő fűtés kell (MSZ EN 14825:2022, 3.1.13).
- Üzemhatár-hőmérséklet (TOL, operation limit temperature): az a külső hőmérséklet, amely alatt a gép már semmilyen teljesítményt nem ad ([S-14825] 3.1.58).
Feladat. Egy ház méretezési hőigénye −10 °C-on 8 kW (átlagos idény). A kiválasztott hőszivattyú fűtőteljesítménye a gyártói táblázat szerint +7 °C-on 9 kW, −10 °C-on 5,5 kW; a kettő között tekintsd egyenesnek (a feladat adatai). Hol van a bivalens pont, és mennyi kiegészítő fűtés kell −7 °C-on és −10 °C-on?
Megoldás.
hőigény: L(T) = 8 · (16 − T) / 26 kW
gép: C(T) = 5,5 + (9 − 5,5) / 17 · (T + 10)
= 5,5 + 0,206 · (T + 10) kW
metszéspont: L(T) = C(T) → T_biv ≈ −5,1 °C
itt L = C ≈ 6,5 kW
−7 °C-on: L = 7,08 kW, C = 6,12 kW → hiány ≈ 0,96 kW
−10 °C-on: L = 8,00 kW, C = 5,50 kW → hiány = 2,50 kWÉrtékelés. −5 °C fölött a hőszivattyú egyedül fűt, alatta kiegészítő hőtermelő kell, −10 °C-on 2,5 kW. A számítás csak a 20.5. ábra szerkesztését helyettesíti: a gyakorlatban a gyártói teljesítménytáblázatból és a tervező hőigény-számításából olvasod le.
Monovalens és bivalens üzem
A felkészítő jegyzet a hőszivattyú négy működési jellegét nevezi meg: monovalens, monoenergetikus, bivalens és bivalens-alternatív ([RF] 2.3.9). A forrás a neveken túl nem részletezi őket; amit forrásainkból biztosan tudsz:
- Monovalens üzemben a hőszivattyú egyedül fedezi a fűtési igényt. A hatósági tananyag szerint ilyenkor úgy kell méretezni, hogy a legalacsonyabb környezeti hőmérsékleten is ellássa az igényt, mert a legnagyobb igény éppen akkor van, amikor a környezeti hőmérséklet a gépnek a legkedvezőtlenebb ([T] 7.7.2.2).
- Bivalens üzemben a bivalens hőmérséklet alatt egy második, kiegészítő hőtermelő is dolgozik (20.c mintapélda).
- A monoenergetikus és a bivalens-alternatív üzem pontos tartalmát (melyik hőtermelő mikor kapcsol, mivel működik a kiegészítő fűtés) a rendszer tervezési dokumentációja és a gyártói tervezési segédlet adja meg.
Egy összefüggés minden változatnál igaz: a villamos kiegészítő fűtés COP-ja 1 (20.b), a hőszivattyúé ennél jóval nagyobb. Minél több órát dolgozik a villamos kiegészítő fűtés, annál rosszabb az idény jósága – a bivalens pont helye ezért tervezési döntés, nem ökölszabály.
20.4 A vízoldali rendszer elemei: szivattyú, puffertároló, tágulási tartály, biztonsági szelep, áramláskapcsoló, szennyfogó, légtelenítő, váltószelep – funkciók és együttműködés
A hidroblokk
A programkövetelmény a 12. kompetenciában „vizes fűtési/hűtési fogyasztói rendszereket” említ ([P] 8.1). Ezt a szakma vízoldalnak vagy vízoldali rendszernek is hívja; a gépen belüli részét a mestervizsga-jegyzet hidroblokknak nevezi.
Hidroblokk (vízköri blokk). A folyadékhűtő és a hőszivattyú vízkörének gépbe épített része. Fő részegységei a vizet keringető szivattyú és a puffertartály; segédelemei például a tágulási tartály, a vízáramlás-kapcsoló (áramlásőr), a biztonsági szelep, a szennyszűrő és az automatikus légtelenítő; opcionálisan víznyomásmérő, automatikus töltőberendezés, leeresztőcsap ([K] 7.3). Hogy egy adott gépbe ezekből mi van beépítve, és mit kell a helyszínen kiépíteni, azt a gyártói telepítési útmutató mondja meg. A mestervizsga-jegyzet a vízoldal nagy előnyét is megfogalmazza: a rendszerben nem nagy nyomású hűtőközeg, hanem víz áramlik, „melynek víz nyomása csupán néhány bar”, és a vízvezeték olcsóbb acél-, vas- vagy többrétegű csövekből is megvalósítható ([K] 7.3). A vízoldal a te munkád – és a jósága is a te felelősséged.
| Elem | Feladata | Amire szereléskor és üzembe helyezéskor figyelsz | Forrás |
|---|---|---|---|
| keringtető szivattyú | biztosítja a térfogatáramot; emelőmagassága a tervezési térfogatáramnál legalább akkora, mint a kör nyomásvesztesége | munkapont, fokozat vagy szabályozási mód (20.5); szabadon forog-e az első indítás előtt | [KF] 2.3.1; [K] 7.3 |
| tágulási tartály | felveszi a víz hőtágulásából eredő többlettérfogatot, tartja a rendszer nyomását, tartalék vizet tárol | előnyomás beállítása feltöltés előtt (20.f mintapélda) | [KF] 2.3.2 |
| biztonsági szelep | megakadályozza a megengedett nyomás túllépését: nagy nyomásnövekedésnél nyit, a felesleg távozik | elvezetés úgy, hogy ne okozhasson sérülést; a nyitónyomás a tágulási tartály méretezésének is adata (20.f) | [KF] 2.3.2, 2.3.7; [K] 7.3 |
| áramláskapcsoló (áramlásőr), vízoldali nyomáskülönbség-kapcsoló | csak akkor engedi a kompresszort, ha van vízáram – különben a lemezes hőcserélő elfagyhat vagy túlmelegedhet | működését a beszabályozáskor ellenőrizni kell | [T] 4.8; 7.4 |
| szennyfogó (szennyszűrő, szűrős elzáró) | kiszűri a szerelési szennyeződést és a korróziótermékeket a lemezes hőcserélő előtt | a gyártó szerinti helyen (például a visszatérő ágban, a gép belépő csonkján); tisztítható legyen | [GY]; [K] 7.3 |
| automatikus légtelenítő | eltávolítja a levegőt a kör magas pontjairól | a magas pontokon; feltöltéskor nyitva | [K] 7.3; [T] 3.5.1.2 |
| puffertároló | hőt tárol: szétválasztja a hőtermelést és a felhasználást, növeli a rendszer víztartalmát | rétegződés; csatlakozások a gyártói kapcsolás szerint | [KF] 2.3.5; [T] 7.9.6 |
| hidraulikus váltó | szétválasztja a hőtermelői és a hőleadói kört, hogy mindkettő a saját térfogatáramával üzemeljen | alján ürítő csonk, tetején légtelenítő és érzékelő; hőszigetelés | [KF] 2.3.6 |
| váltószelep | átváltja a fűtővizet egy másik fogyasztóra, például a HMV-tároló csőkígyójára | átváltás ellenőrzése a próbaüzemben (20.7) | [KF] 2.4 |
| manométer, töltő-ürítő csap, elzárók | a nyomás ellenőrzése, a kör töltése, ürítése, a gép leválasztása | az elzárók a szűrő és a gép szervizeléséhez kellenek | [K] 7.3 |
20.6. táblázat. A vízoldali rendszer elemei.
Hogyan működnek együtt?
Az elemeket nem egyenként kell ismerned, hanem párban és láncban:
- Tágulási tartály és biztonsági szelep. A tartály tartja kordában a nyomást, amikor a víz felmelegszik. Ha a tartály kicsi, rossz az előnyomása, vagy a membránja tönkrement, a nyomás melegedéskor a biztonsági szelep nyitónyomásáig nő, és a szelep lefúj – ha pedig lehűl, a nyomás túl alacsonyra eshet. A kettőt együtt méretezik (20.f mintapélda).
- Szivattyú és áramláskapcsoló. Ha a szivattyú nem szállít (hiba, elzárt szelep, eltömődött szűrő), az áramláskapcsoló megakadályozza a kompresszor indítását. A hatósági tananyag a víz hőforrású hőszivattyúk elpárologtatójánál éppen a kisebb tömegáramot és a lemezes hőcserélő eltömődött járatait nevezi meg a fagyás okaként ([T] 3.6.2; 7.4) – a levegő-víz gép lemezes hőcserélője leolvasztáskor ugyanilyen helyzetbe kerül.
- Szennyfogó és lemezes hőcserélő. A lemezes hőcserélő olcsó és jó hőátadású, de a vízoldali szennyeződésre érzékeny (5.3); a szennyfogó ennek a védelme. Az eltömődő szűrő viszont maga is csökkenti a vízáramot – ezért kell a karbantartáskor tisztítani ([K] 7.3).
- Légtelenítő és szivattyú. A közvetítőközeg-vezetékekbe nem kerülhet levegő, a légtelenítés lehetőségét meg kell teremteni ([T] 3.5.1.2); a bent maradt levegő akadályozza az áramlást.
- Puffer, hidraulikus váltó és leolvasztás. A gép állandó, előírt vízáramot kíván, a fogyasztói kör szelepei viszont zárnak-nyitnak; a puffer vagy a váltó ezt választja szét, és a víztartalom növelésével a leolvasztás hőjét is biztosítja (20.6).
A tágulási tartály előnyomása és mérete
A zárt rendszerben membrános tágulási tartályt használnak: hideg állapotban a nitrogénpárna a membránt a tartály falához nyomja; melegítéskor a tágulási víz belép, a gáz összenyomódik; ha a nyomás túlságosan megnő, a biztonsági szelep nyit ([KF] 2.3.2). A zárt rendszerbe megfelelő kialakítás esetén nem jut oxigén, így elkerülhető az ebből adódó korrózió.
Előnyomás. A tágulási tartály nitrogéntöltő szelepén, terheletlen állapotban (víz nélkül) és környezeti hőmérsékleten mért gáznyomás. A központifűtés-szerelő mestervizsga-jegyzet szerint 0,2–0,3 bar-ral nagyobb legyen, mint a rendszer statikus nyomása a tartály bekötési pontján ([KF] 2.3.2). A statikus nyomás a tartály és a rendszer legmagasabb pontja közötti vízoszlopból adódik: 10 m vízoszlop = 100 kPa = 1 bar ([K] V.1). A [KF] a tartály méretét ezzel a módszerrel ellenőrzi ([KF] 2.5):
P_0 = P_st + 0,3 bar előnyomás
V_e = V_a · e a víz tágulása
V_v = 0,5 % · V_a, legalább 3 l tartalékvíz
P_e = p_ny − 0,5 bar legnagyobb üzemi nyomás
V_n = (V_e + V_v)·(P_e + 1)/(P_e − P_0) névleges térfogat
V_a a rendszer víztartalma, l
e tágulás a 20.7. táblázatból
p_ny a biztonsági szelep nyitónyomása, bar; a 0,5 bar-os
tartalék a [KF] példájából – a gyártó mást is előírhat
P_0, P_e túlnyomás, bar; „+ 1”: átváltás abszolútra| Az előremenő és visszatérő max. hőmérsékletének átlaga | 40 °C | 50 °C | 60 °C | 70 °C | 80 °C |
|---|---|---|---|---|---|
| tágulás, e | 0,8 % | 1,2 % | 1,7 % | 2,2 % | 2,9 % |
20.7. táblázat. A víz tágulása a [KF] 2.5 táblázata szerint. Keresztellenőrzés a CoolProp vízmodelljével (10 °C-ról): 50 °C-ig 1,18 %, 70 °C-ig 2,24 % – egyezik ([C]).
Feladat. Egy hőszivattyús radiátoros rendszer víztartalma (a gép, a puffer és a hálózat együtt) 200 liter; a legnagyobb előremenő/visszatérő hőmérséklet 55/45 °C. A tágulási tartály bekötési pontja 5 m-rel van a rendszer legmagasabb pontja alatt; a biztonsági szelep nyitónyomása 3 bar (a feladat adatai). Mekkora előnyomás és tartálytérfogat kell, és mekkora nyomásra töltöd fel a rendszert?
Megoldás.
P_st = 5 m vízoszlop = 0,5 bar P_0 = 0,5 + 0,3 = 0,8 bar
átlaghőmérséklet (55 + 45) / 2 = 50 °C → e = 1,2 %
V_e = 200 · 0,012 = 2,4 l
V_v = 200 · 0,005 = 1,0 l → legalább 3 l, tehát V_v = 3,0 l
P_e = 3 − 0,5 = 2,5 bar
V_n = (2,4 + 3,0) · (2,5 + 1) / (2,5 − 0,8)
= 5,4 · 3,5 / 1,7 = 11,1 l
→ választás: a következő kapható méret, például 12 lA feltöltési nyomás. A feltöltött, hideg rendszerben a tartályban a 3 l tartalékvíznek kell lennie. A gázpárna ekkor 12 − 3 = 9 l-re nyomódik össze. A Boyle–Mariotte-törvény abszolút nyomással érvényes (2.2 pont):
(P_0 + 1) · V_n = (P_f + 1) · (V_n − V_v)
P_f = (0,8 + 1) · 12 / (12 − 3) − 1
= 1,8 · 12 / 9 − 1 = 2,4 − 1 = 1,40 bar
ellenőrzés a legnagyobb hőmérsékleten
(a gázpárna 12 − 3 − 2,4 = 6,6 l):
p_max = 1,8 · 12 / 6,6 − 1 = 2,27 bar < P_e = 2,5 bar ✓Értékelés. A rendszert hidegen 1,4 bar-ra töltöd, melegen legfeljebb kb. 2,3 bar lesz, a biztonsági szelep tehát nem fúj le. A [KF] ugyanezt a feltöltési nyomást túlnyomással számolja (Pf = Vn · P0 / (Vn − Vv)), ami fizikailag nem helyes: itt 1,07 bar-t adna 1,40 helyett. A forrás két képlete egymással sem konzisztens: a Vn képletében a „+ 1” abszolút nyomásra vált, a Pf képletében viszont túlnyomással számol (a forrás saját példájában ezért 1,28 bar helyett 1,08 bar adódik). A gáztörvényben mindig abszolút nyomással számolj. A gépbe épített tartály méretét és gyári előnyomását a gyártói útmutató adja meg – ha a rendszer víztartalma nagyobb, mint amire az elég, kiegészítő tartály kell.
Puffertároló és hidraulikus váltó
A puffertároló a hőtermelést és a felhasználást választja szét időben: a tárolóban rétegződés alakul ki, és több hőcserélős kivitel több hőforrás – köztük hőszivattyú – hőjét is fogadhatja ([KF] 2.3.5). A hőszivattyús rendszerben ezen felül a víztartalmat növeli, ami a leolvasztáshoz kell (20.6).
A hidraulikus váltó a hőtermelői (primer) és a hőleadói (szekunder) kört választja szét, hogy mindkettő a számára szükséges térfogatárammal üzemelhessen; elvileg méretezett rövidzár az előremenő és a visszatérő között. Alkalmazzák eltérő tömegáramú körökhöz, kevert körös vagy több hőtermelős rendszerekben, és hogy a primer és a szekunder szivattyú ne dolgozzon egymás ellen ([KF] 2.3.6). A mestervizsga-jegyzet szerint ha egy fűtési körben több szivattyú dolgozik, a vízáramukat hőcserélővel vagy hidraulikus váltóval kell függetleníteni ([K] V.6).
A [KF] gyakorlati előírásai: a váltóban kicsi az áramlási sebesség (méretezési határa 0,2 m/s), ezért iszap rakódhat le – az alján ürítő csonk kell; felül automatikus légtelenítő és a hőmérséklet-érzékelő csatlakozása; nagy felülete miatt mindig hőszigeteld ([KF] 2.3.6). Hogy a te rendszeredbe puffer, váltó vagy egyik sem kell, azt a gyártói kapcsolási vázlat és a terv dönti el.
Hogy a hidraulika rossz kialakítása mit okoz, azt a 17.5 pont 4. esete mutatta: egy folyadékhűtő áramlás- és alacsonynyomás-hibára állt ki, mert a fogyasztói szelepek zárásakor lecsökkent a vízáram és a keringő víz mennyisége; a megoldás többek között a hidraulikus váltó volt.
20.5 Szivattyú-jelleggörbe és munkapont; hidraulikai beszabályozás
Mennyi víznek kell áramolnia?
A vízoldal hőt szállít, és a szállított hő a 2.2 pont érzékelhető hőjének összefüggéséből adódik ([K] V.3; [KF] 2.5):
Q = c · ṁ · ΔT ṁ = Q / (c · ΔT) Q hőteljesítmény, kW c = 4,19 kJ/(kg·K), víz ṁ tömegáram, kg/s ΔT = t_előremenő − t_visszatérő, K 1 kg víz ≈ 1 liter (a [K] egyszerűsítése); 1 m³/h = 1000 l/h
A gép vízoldali hőmérséklet-különbségét a gyártó adja meg. A szabványos minősítő pontok 5 K-es (30 → 35 °C, 40 → 45 °C), illetve 8 K-es (47 → 55 °C) különbséggel dolgoznak (20.4. táblázat). A mestervizsga-jegyzet radiátoros kazánfűtésnél 20 K-t említ szokásos értékként ([K] V.3) – a hőszivattyús körben tehát lényegesen több vizet kell keringetni ugyanakkora hőhöz.
Feladat. Egy hőszivattyú 8 kW hőt ad le. Mekkora térfogatáram kell 5 K-es, illetve 8 K-es vízoldali hőmérséklet-különbségnél?
Megoldás.
ΔT = 5 K: ṁ = 8 / (4,19 · 5) = 0,382 kg/s
0,382 · 3600 ≈ 1375 l/h ≈ 1,37 m³/h
ΔT = 8 K: ṁ = 8 / (4,19 · 8) = 0,239 kg/s
≈ 859 l/h ≈ 0,86 m³/hÉrtékelés. 8 K helyett 5 K-nél 1,6-szor annyi víz kell; fele akkora különbséghez kétszer annyi. Ha a térfogatáram kisebb a gyártói előírásnál, a ΔT megnő, a kondenzációs hőmérséklet és a nyomás emelkedik, a COP romlik (20.2); ha túl kicsi, az áramláskapcsoló leállítja a gépet.
Jelleggörbék és munkapont
A víz súrlódik a csövek, a szelepek és a hőleadók falán, ez nyomásesést okoz; a nyomásesés a térfogatáram (az áramlási sebesség) négyzetével nő ([K] V.1; [KF] 2.3.1). A mestervizsga-jegyzet jellemző értékei: nyomásfokozás szivattyúnál 10–60 kPa; nyomásesés csővezetéken 5–20 kPa, szelepeken 5–15 kPa, fűtőtesten 5–10 kPa ([K] V.1).
- Szivattyú-jelleggörbe (pump curve): a szivattyú térfogatárama és szállítómagassága (emelőmagassága, nyomáskülönbsége) közötti kapcsolat állandó fordulatszámon.
- Csővezetéki (hálózati) jelleggörbe (system curve): a kör nyomásvesztesége a térfogatáram függvényében; zárt fűtési körben az origóból induló parabola.
- Munkapont (operating point): a két görbe metszéspontja – itt a szivattyú nyomásfokozása éppen fedezi a kör nyomásesését ([KF] 2.3.1; [K] V.3).
A valóságos szivattyú-jelleggörbe méréssel határozható meg: az elméleti görbéből a súrlódási, a diffúzor- és az iránytörési veszteségek levonásával adódik ([EMG] 4.5.1.3). A szerelő a gyártói adatlap görbéjével dolgozik.
Ugyanannak a szivattyúnak a fordulatszámát változtatva a hasonlósági (affinitási) törvények érvényesek, ha a hatásfok változásától eltekintünk ([EMG] 4.4.1):
Q_2 / Q_1 = n_2 / n_1 H_2 / H_1 = (n_2 / n_1)² P_2 / P_1 = (n_2 / n_1)³ Q térfogatáram · H szállítómagasság (nyomáskülönbség) P teljesítményfelvétel · n fordulatszám
Az egymásnak megfelelő üzemállapotok a H(Q) diagramban egy origón átmenő parabolán, az affin parabolán vannak ([EMG] 4.4.1). Zárt körben ez egybeesik a csővezetéki jelleggörbével – a fordulatszám-szabályozás tehát a munkapontot a kör saját görbéje mentén mozgatja.
Feladat. A tervező szerint a 20.d mintapélda körének nyomásesése 1,4 m³/h-nál 30 kPa. A beépített szivattyú jelleggörbéje az adott fokozaton jó közelítéssel H = 52 − 7 · Q² (H kPa-ban, Q m³/h-ban; a feladat adatai). Hol lesz a munkapont? Mekkora fordulatszám-arány adná a terv szerinti 1,4 m³/h-t, és mennyi lenne akkor a teljesítményfelvétel?
Megoldás.
csővezeték: Δp = k · Q², k = 30 / 1,4² = 15,3 kPa/(m³/h)²
metszéspont: 52 − 7 · Q² = 15,3 · Q²
Q² = 52 / 22,3 = 2,33 → Q ≈ 1,53 m³/h
Δp = 15,3 · 2,33 ≈ 35,7 kPa
fordulatszám-arány: n_2 / n_1 = 1,4 / 1,53 = 0,917
nyomáskülönbség: 35,7 · 0,917² = 35,7 · 0,84 ≈ 30,0 kPa
(= a terv szerinti érték)
teljesítmény: 0,917³ ≈ 0,77
→ kb. 23 %-kal kisebb felvételÉrtékelés. Az adott fokozaton a szivattyú a tervezettnél kb. 9 %-kal több vizet szállít. Ez itt nem baj, de pazarló: kisebb fordulatszámon ugyanazt a feladatot kb. negyedével kevesebb villamos teljesítménnyel látja el. Ha a hőleadók között egyenetlen az elosztás, azt a beszabályozás oldja meg (lásd alább), nem a fordulatszám.
A szabályozott szivattyú
A [KF] szerint célszerű, ha az üzemi térfogatáram a szivattyú legnagyobb térfogatáramának 50–70 %-a; ha üzem közben a térfogatáram csökken (radiátorszelepek zárnak), a munkapont balra tolódik, és az állandó fordulatszámú szivattyú nagyobb emelőmagassággal dolgozik ([KF] 2.3.1). A mestervizsga-jegyzet ugyanezt a termosztatikus radiátorszelepekre írja le: a szelepekre nagyobb nyomáskülönbség jut ([K] V.5). A szabályozott fordulatszámú szivattyú ezt kezeli: Δp–c módban állandó nyomáskülönbséget tart, Δp–v módban a térfogatárammal arányosan, a beállított érték és annak fele között változtatja; részterhelésen kisebb fordulatszámon, kisebb áramfelvétellel dolgozik ([KF] 2.3.1). Hogy a gépbe épített szivattyút melyik módban és fokozaton kell üzemeltetni, azt a gyártói útmutató adja meg.
A szivattyú szívóoldalán a nyomás nem eshet túl alacsonyra: ahol a folyadék nyomása a hőmérsékletéhez tartozó telítési gőznyomásra csökken, gőzbuborékok keletkeznek, majd a nagyobb nyomású helyen összeroppannak – ez a kavitáció, jellegzetes zajjal és a lapátok eróziójával ([EMG] 4.5.3). Zárt fűtési rendszerben a rendszer nyomását a tágulási tartály tartja – ezért fontos a helyes előnyomás és feltöltési nyomás (20.f).
Hidraulikai beszabályozás
Ha egy hőszivattyúhoz több fűtési kör (padlófűtési hurkok, radiátorok) csatlakozik, a víz nem aszerint oszlik meg, hogy hol mennyi hőre van szükség, hanem aszerint, hogy merre áramlik könnyebben: a kis ellenállású körön túl sok, a nagy ellenállásún túl kevés víz megy, az egyik helyiség túlfűtött, a másik hideg. Beszabályozással – a körök fojtásával – minden hőleadón az előírt vízmennyiséget állítod be; beszabályozás után a szivattyú nyomásfokozása és a kör nyomásesése egyenlő, és a kialakuló vízáram éppen a kívánt ([K] V.3–V.4). A felszállókat és a köröket ezért beszabályozó szelepekkel látják el; az azonos hosszúságú körökkel szerelt Tichelmann-rendszer a beszabályozást egyszerűsíti ([KF] 2.4).
20.6 Rendszer-víztartalom, vízminőség, fagyvédelem
Minimális rendszer-víztartalom
A hatósági tananyag esettanulmánya egy osztott rendszerű levegő-víz hőszivattyúról szól, amely fagypont közelében (+3 … −5 °C) nem tudta végigvinni a leolvasztást. Az ok: a vízkörbe nem építettek be megfelelő méretű puffertartályt vagy hidraulikus váltót; a leolvasztás alatt a rendszer túlzottan lehűlt, és a gép, hogy ne fagyassza le a lemezes hőcserélőt, idő előtt befejezte a leolvasztást, vagy leállt alacsony vízoldali hőmérsékletre. A megoldás a rendszertérfogat növelése volt. A forrás tanulsága: tervek nélkül nem szabad hőszivattyús rendszert építeni ([T] 7.9.6).
Minimális rendszer-víztartalom. Az a vízmennyiség, amelynek a gép üzeme közben ténylegesen a vízkörében kell keringenie – a leolvasztás hőjének fedezésére és a stabil üzemhez. Értékét a gyártó adja meg a telepítési útmutatóban ([GY]). A zárt zónaszelepek mögötti víz nem számít bele: ha a fogyasztói szelepek zárnak, a keringő víz mennyisége lecsökken (17.5, 4. eset).
Ha egy levegő-víz hőszivattyú fagypont körüli időben „nem melegít rendesen”, leolvasztás közben leáll vagy alacsony vízhőmérséklet-hibát jelez, előbb a vízkört nézd meg: mekkora a ténylegesen keringő víz mennyisége a gyártói minimumhoz képest, és zárnak-e közben a zónaszelepek ([T] 7.9.6). A hatósági tananyag esetében szereplő „16 kW-hoz legalább 100 liter” egy eset tanulsága, nem általános méretezési szabály (16 kW-hoz 100 l mindössze kb. 6,3 l/kW) – a kötelező érték mindig a gyártói minimum.
Feladat. Tegyük fel, hogy egy leolvasztás 5 percig tart, és ezalatt a gép 4 kW-tal vonja el a hőt a fűtővízből (szemléltető adatok; a valós értéket a gép vezérlése határozza meg). Mennyit hűl a keringő víz, ha 40, 100, illetve 200 liter vesz részt a leolvasztásban?
Megoldás.
elvont hő: Q = 4 kW · 300 s = 1200 kJ Δt = Q / (c · m): 40 l: 1200 / (4,19 · 40) ≈ 7,2 K 100 l: 1200 / (4,19 · 100) ≈ 2,9 K 200 l: 1200 / (4,19 · 200) ≈ 1,4 K
Értékelés. Ugyanaz a leolvasztás kis vízkörből közel 7 K-t „szív ki” – egy alacsony hőmérsékletű padlófűtésnél ez a lemezes hőcserélő védelmi határáig hűtheti a vizet. Nagy víztartalomnál a lehűlés jelentéktelen. Ezért ír elő a gyártó minimális víztartalmat, és ezért van szerepe a puffernek.
Vízminőség
A lemezes hőcserélő szűk járatai a vízoldali szennyeződésre érzékenyek (5.3); a hatósági tananyag a víz hőforrású hőszivattyúk elpárologtatójánál az eltömődött járatot fagyveszélynek is tekinti ([T] 3.6.2). A vízminőség védelmének lépései:
- Átöblítés. A fűtési rendszert a gép csatlakoztatása előtt alaposan át kell öblíteni a szerelési maradványok eltávolítására ([GY]). A vízvezeték-szerelő mestervizsga-jegyzet is a csőrendszer belső tisztítását (mosatását) írja elő a nyomáspróbák előtt ([VV] 2.2.4), és a hatósági tananyag szerint a csöveket beépítés előtt akkor is meg kell tisztítani, ha gyárilag dugóval zártak ([T] 3.5.1.3).
- Szennyfogó a gyártó által előírt helyen (20.4).
- A töltővíz ellenőrzése. Az egyik gyártói útmutató feltöltés előtt a fűtővíz kinézetének, mágneses szennyeződésének (magnetit) és pH-jának ellenőrzését írja elő ([GY]). A keménység, a pH és a többi jellemző határértékét a gyártó adja meg.
- Zárt rendszer. A zárt tágulási tartállyal kialakított rendszerbe nem jut oxigén, így elkerülhető a korrózió ([KF] 2.3.2).
- Fagyálló adalékkal feltöltött körben a hatósági tananyag szerint a glikololdatokból oxigén hatására szerves savak képződhetnek, ezért inhibitor ajánlott; a sóoldatok kémhatását rendszeresen ellenőrizni kell ([T] 2.6.2).
Fagyvédelem
A monoblokk vízköre a szabadban kezdődik: a kültéri egységben és a hozzá vezető csövekben víz van. Ha ez megfagy, szétrepesztheti a lemezes hőcserélőt vagy a csövet. Egy gyártói tudástár szerint minél távolabb van az egység az épülettől, annál nagyobb a kockázat; a csöveket szigetelni kell, és az egységet a lehető legközelebb kell elhelyezni ([régi 19]).
A mestervizsga-jegyzet szabálya: ha a várható környezeti hőmérséklet alacsonyabb, mint a rendszerben lévő folyadék fagyáspontja, le kell engedni a rendszert, vagy fagyálló folyadékkal (víz és fagyálló keverékével) kell feltölteni; a keverési arányt a legalacsonyabb várható hőmérséklethez, de a legkisebb még biztonságos aránnyal kell megválasztani, mert a fagyálló jelentősen rontja a hőcserélők hőátbocsátását és ezzel a teljesítményt ([K] 7.3). A fagyálló fajtáit és a fagyáspontok eltérő forrásadatait a 7.4 pont (7.4. táblázat) mutatja be. A hatósági tananyag a közvetítőközegtől kis viszkozitást és nagy fajhőt vár; a propilénglikol nem mérgező, de nagyobb a viszkozitása ([T] 2.6) – ezt a szivattyú munkapontjánál is figyelembe kell venni.
A fagyvédelem lehetséges eszközei:
| Megoldás | Hogyan véd? | Korlát | Forrás |
|---|---|---|---|
| leürítés | nincs víz, ami megfagyhat | csak hosszabb leállásnál; a kör újratöltése és légtelenítése munka | [K] 7.3 |
| fagyálló keverék | a fagyáspont a várható legalacsonyabb hőmérséklet alatt van | rontja a hőátadást; arány a gyártó táblázatából | [K] 7.3; 7.4 |
| keringtetéses fagyvédelem a gép vezérlésével | hideg víznél bekapcsolja a szivattyút | áramkimaradáskor nem véd | [GY] |
| fagyvédő szelep | áram nélkül is működő, a gyártói útmutató szerinti szerelvény | gépenként eltér | [GY] |
| a csövek hőszigetelése, rövid külső csőszakasz | lassítja a lehűlést | önmagában nem véd tartós fagyban | [T] 3.5.1.2; [régi 19] |
20.8. táblázat. A vízkör fagyvédelmének eszközei.
Ha a fagyvédelem csak arra épül, hogy a gép vezérlése hideg víznél keringeti a vizet, egy téli áramkimaradáskor vagy ha valaki „spórolásból” áramtalanítja a gépet, a kültéri vízkör megfagyhat. Az egyik gyártói útmutató ezért glikolos feltöltést vagy fagyvédő szelepet ír elő ([GY]). Az átadáskor mondd el az üzemeltetőnek, hogy a gépet télen nem szabad áramtalanítani – ez a betanítás része (20.8, 12. lépés).
A leolvasztáskor keletkező olvadékvíz elvezetésére is gondolni kell: a hatósági tananyag szerint az ilyen vezetékeknél vízzárat kell kialakítani, fagyveszély esetén pedig fűteni kell őket ([T] 3.5.1.2).
20.7 HMV-készítés
A használati melegvíz (HMV) a mestervizsga-jegyzet szerint a hazai gyakorlatban 45 °C-os, de a legionella baktériumok elleni védekezés miatt 60 °C körüli hőmérséklet lenne indokolt. A HMV-rendszer fő elemei: a HMV-termelő (átfolyós készülék, kazán vagy hőcserélő), a HMV-tároló, a HMV-hálózat (melegvíz- és cirkulációs vezeték) és a cirkulációs szivattyú; az előállítás lehet átfolyós vagy tárolós ([K] V. (HMV)).
Hőszivattyús rendszerben jellemzően indirekt fűtésű tárolót használnak: a hőtermelő osztó-gyűjtőjére csatlakozó HMV-kör a tároló csőkígyóján át fűti a vizet ([KF] 2.4). Hogy a fűtővíz a fűtési körbe vagy a tároló csőkígyójába menjen, azt a váltószelep dönti el (20.4).
A HMV a hőszivattyú számára nehéz feladat. A hatósági tananyag szerint HMV-készítésnél a hőleadás magas hőmérsékleten történik, ami nagyobb nyomásviszonnyal és magas kompresszió-véghőmérséklettel jár, nő az energiafogyasztás, és a kompresszor működését is veszélyezteti ([T] 3.1.3.4). A 20.3. táblázat ugyanezt mutatja: minél magasabb a kívánt hőmérséklet, annál kisebb a COP.
A tároló hőcserélője is ehhez igazodik. A hőcserélőn átadott hő a hőátadó felülettel és a közepes hőmérséklet-különbséggel arányos (7.6 pont); a hőszivattyú előremenője alacsonyabb, mint egy kazáné, tehát kisebb a hőmérséklet-különbség a fűtővíz és a tárolóban lévő víz között. Ugyanakkora fűtőteljesítményhez ezért nagyobb felület kell – a tárolót a hőszivattyúhoz, a gyártó előírása szerint kell választani.
A legionella elleni védekezésről a vízvezeték-szerelő mestervizsga-jegyzet (2014) azt írja, hogy a baktérium számára kb. 40 °C-os víz az ideális; a nagy tárolókban 60 °C fölé melegítéssel a víz legionellamentessé tehető, termikus fertőtlenítésnél 70 °C-on legalább 3 percig ([VV] 2.3.6). A forrás idején a forrás szerint nem volt rá hatályos hazai előírás; a jelenlegi szabályozást ellenőrizni kell.
Feladat. Egy 200 literes tárolót 10 °C-ról 50 °C-ra kell felfűteni egy 6 kW fűtőteljesítményű hőszivattyúval (a feladat adatai; a veszteségeket hanyagold el). Mennyi hő kell, és mennyi ideig tart?
Megoldás.
Q = c · m · Δt = 4,19 · 200 · (50 − 10) = 33 520 kJ 33 520 kJ / 3600 = 9,31 kWh t = 9,31 kWh / 6 kW = 1,55 h ≈ 1 óra 33 perc
Értékelés. Ennyi ideig a gép nem fűt – ezért kell a HMV-igényt (a felkészítő jegyzet szerint tájékoztatásul 0,25 kW/fő teljesítményigény; [RF] 2.3.9) a kiválasztásnál figyelembe venni. A 60 °C fölötti hőmérséklethez jellemzően kiegészítő fűtés kell, amelynek a COP-ja 1 (20.b).
A háztartási hőszivattyús HMV-termelő egység (a kompakt, saját hőszivattyúval szerelt melegvíztároló) az egyetlen hőszivattyús berendezés, amely kivétel a telepítési tanúsítvány alól ([J458] 28. § (1) be)).
20.8 Üzembe helyezés lépésről lépésre a gyártói telepítési utasítás szerint; ellenőrzés
A 12. kompetencia azt kéri, hogy a vízoldali követelményeket a gyártók előírása, telepítési utasítása szerint ellenőrizd ([P] 8.1). A mérvadó tehát mindig a te gépedhez tartozó útmutató. A lenti lépéssor azt mutatja, mit tartalmaz egy ilyen útmutató, és milyen sorrendben – a forrásainkban szereplő általános követelményekkel kiegészítve.
1. Előkészítés. Legyen kéznél a terv, a gyártói telepítési útmutató és a kezelési utasítás; a hatósági tananyag szerint a próbaüzem is csak a szükséges dokumentáció megléte esetén kezdhető meg ([T] 4.7). Ellenőrizd a gép adattábláját és a szállítás során keletkezett sérüléseket.
2. A hely és az elhelyezés. A kültéri egység helyét a gyártói útmutató szerint választod ki: szabad légbeszívás és -kifúvás, termikus rövidzár elkerülése, hóhatár fölé emelés, karbantarthatóság, rezgéscsillapított alátámasztás, zaj (15.4); a leolvasztási olvadékvíz elvezetése; éghető közegű gépnél a gyártói védőzóna (20.1). A vízkör fagyvédelme miatt az egység legyen közel az épülethez (20.6).
3. A vízoldali csővezeték. Előremenő és visszatérő vezeték, elzárókkal, a szennyfogóval és a gyártói kapcsolás szerinti elemekkel (20.4). A víz- és közvetítőközeg-vezetékek kötése acélcsőnél menetes vagy karimás, rézcsőnél a hűtőközeg-vezetékekhez hasonló (15.3), műanyag és többrétegű csőnél a csőrendszer saját, speciális kötéstechnikája ([T] 3.5.1.3) – például préskötés ([VV] 2.2.4) – a gyártója szerint. Az egyik gyártói útmutató a csővezetéket a falátvezetésben kifelé lejtéssel vezeti a géphez ([GY]). A külső szakaszt és a kültéri vezetékeket hőszigeteléssel látod el – de csak a tömörségi próba után (lásd 6. lépés; [T] 3.5.1.3).
4. Átöblítés. A fűtési rendszert a gép csatlakoztatása előtt átöblíted (20.6).
Ha a szerelési szennyeződés (forgács, sorja, forrasztási salak, iszap) a gép lemezes hőcserélőjébe jut, eltömítheti a járatokat: csökken a vízáram, romlik a hőátadás, és fagyveszély alakulhat ki ([T] 3.6.2). Ezért a gyártói útmutató szerint a fűtési rendszert a gép csatlakoztatása előtt kell átöblíteni, és szennyfogót kell beépíteni ([GY]). Régi rendszerre kötött gépnél ez különösen fontos.
5. A tágulási tartály előnyomása. Az előnyomást feltöltés előtt, terheletlen tartályon méred és állítod be (20.f mintapélda; [KF] 2.3.2; [GY]). Ezért ez a lépés megelőzi a vizes nyomáspróbát is: a próba vízzel tölti fel a kört, és utána a tartály már nem terheletlen.
6. Vízoldali tömörségi (nyomás-) próba. A tömörséget nyomáspróba-szivattyúval, folyadékrendszernél általában vízzel ellenőrzöd; víznél a hibahelyen kifolyó csepp jól látható, és a nyomás azonnal esik ([VV] 2.2.4). A próbanyomást a tervező, a gép gyártója, illetve a csőrendszer (présrendszer) gyártója írja elő. Két korlátot mindig vegyél figyelembe: a próbanyomás nem érheti el a beépített biztonsági szelep nyitónyomását (különben lefúj), és nem lépheti túl egyetlen beépített elem megengedett nyomását sem – ha ennél nagyobb próbanyomás kell, a gyártói útmutató szerint választod le az érintett elemeket. Egy példa a préskötésű vízvezeték-rendszerek gyakorlatából: a vízvezeték-szerelő jegyzet szerint ott az üzemi nyomás 1,3-szorosán, de annál legalább 1 bar-ral nagyobb nyomáson próbáznak, és 24 óra alatt a nyomás legfeljebb 0,2 bar-t eshet, szivárgás nélkül ([VV] 2.2.4) – a fűtési körre a fenti előírók értékei érvényesek. A 15.8 pont gáztörvényes hőmérséklet-korrekciója itt nem alkalmazható: az a nitrogénnel töltött körre vonatkozik, folyadékra az állapotegyenlet nem érvényes (2.2 pont). Ha fagyveszély van, a próba után a vizet le kell üríteni ([VV] 2.2.4).
7. Feltöltés és légtelenítés. A töltővizet feltöltés előtt ellenőrzöd (20.6); ha a terv fagyálló keveréket ír elő, azt töltöd be. A rendszert fokozatosan töltöd fel, miközben a légtelenítő szelepek nyitva vannak ([K] 7.3), a feltöltési nyomásig (20.f). Légtelenítés után a nyomás esik – utántöltés és ismételt légtelenítés, amíg a kör légmentes.
8. Villamos bekötés és hidegüzemi próbák. A leválasztó kapcsolót, a túláramvédelmet és az áram-védőkapcsolót a gyártói előírás szerint választod és kötöd be (9.3, 9.7). A hatósági tananyag szerint az első üzembe helyezéskor el kell végezni az érintésvédelmi vizsgálatot, és ellenőrizni kell a forgó gépek, a szabályozó és védelmi berendezések, valamint a villamos fűtések működését ([T] 4.1).
9. Indítás előtti ellenőrzések. Az egyik példagép gyártói útmutatója alapján a mestervizsga-jegyzet ezeket sorolja fel: a villamos csatlakozások megfelelők és rögzítettek; a hálózati feszültség ingadozása a megengedett határon belül van (a példagépnél ±5 %); ellenőrizted a hűtőközeg-szivárgást (lásd a lenti figyelmeztetést); a vízkör előírásszerű; a szivattyú szabadon forog; a vízkör légmentes; a burkolatok a helyükön vannak ([K] 7.3).
10. Beszabályozás. Beállítod a vízoldali térfogatáramot, illetve ellenőrzöd a ΔT-t a gyártói érték szerint (20.5), elvégzed a hidraulikai beszabályozást, és ellenőrzöd az áramláskapcsoló és a fagyvédelem működését ([T] 4.8). A szabályozón beállítod a fűtési görbét ([GY]).
Fűtési görbe. A szabályozó beállítása, amely az előremenő vízhőmérsékletet a külső hőmérséklet függvényében határozza meg: hidegebb időben magasabb, enyhébb időben alacsonyabb előremenőt ad. A hatósági tananyag szerint a vízhőmérséklet-szabályozók hőszivattyú-üzemben az előremenő melegvíz hőmérsékletét szabályozzák ([T] 1.6.2.1); a görbét a gyártói utasítás szerint, a hőleadókhoz igazítva állítod be.
11. Próbaüzem. A próbaüzem feladata az üzemi hőmérsékletek beállítása és annak ellenőrzése, hogy a berendezés üzemi körülmények között megfelelően működik; közben üzemeltetési naplót vezetsz ([T] 4.7). Hőszivattyúnál ellenőrzöd a fűtő- (és ha van, a hűtő-) üzemet, a HMV-üzemet és a váltószelep átváltását, és ha az idő engedi, a leolvasztást (20.3). A méréseket a 20.10 pont mutatja be.
12. Dokumentálás, betanítás, tanúsítvány. Az üzembe helyezés teljes folyamatáról jegyzőkönyv vagy üzemnapló készül ([T] 4.9); a kitöltését a 19.2 pont tárgyalja. Az új hűtőrendszer üzembe helyezése előtt az üzembe helyezésért felelős személy gondoskodik arról, hogy a kezelőszemélyzet betanítást kapjon (MSZ EN ISO 5149-4:2025, 4.2), az üzemeltető pedig naprakész naplót vezet, amelybe a karbantartások és javítások is bekerülnek ([S4] 4.3). A telepítési tanúsítványt a telepítést végző képesített személy – klímagázt tartalmazó gépnél – legkésőbb 8 napon belül kitölti, és tájékoztatja a telepíttetőt ([J458] 28. § (7)–(8); 20.1). A gyártói útmutatók a funkcionális próbát (üzembe helyezést) és a felhasználó betanítását a telepítés kötelező részének tekintik ([GY]).
A vizsgafeladat így szól: „Mérést, szivárgásvizsgálatot végez.” ([P] 10.3.5). Monoblokknál ez a vízoldali kötések tömörségének ellenőrzését jelenti (6. lépés, szemrevételezés és nyomástartás). A gyárilag zárt hűtőkör szivárgásvizsgálata – akkor is, ha nem jár beavatkozással – a 458/2024. Korm. rendelet szerint klímagázt tartalmazó alkalmazásnál kizárólag megfelelő kategóriában képesített személy feladata, képesített vállalkozás alkalmazottjaként ([J458] 24. § (1)); ez az R-290-es gépre is áll, mert a propán klímagáz, és klímagázt tartalmazó alkalmazás szivárgásvizsgálatát a törvény szerint kizárólag képesítéssel rendelkező vállalkozás végezheti ([KTV] 1. melléklet 5.3. pont, 10. § (4)). A [J458] 1. mellékletének sorai szó szerint mást neveznek meg (14.28. táblázat): a H–I. sor a „klímagázokat tartalmazó”, a H–II. sor kifejezetten a „fluortartalmú üvegházhatású gázokat és szénhidrogéneket tartalmazó” berendezéseket, a H–IV. sor csak az (EU) 2024/573 I. mellékletében és II. melléklet 1. szakaszában felsorolt F-gázt (HFC, HFO) tartalmazókat – szénhidrogént nem. Hogy egy R-290-es gép szivárgásvizsgálatára melyik kategória jogosít, azt a rendelet szövege nem dönti el egyértelműen; ez hatósági értelmezés kérdése. A 9. lépés „hűtőközeg-szivárgás ellenőrzése” tehát a megfelelően képesített kollégáé – a módszereket a 15.10 pont tárgyalja.
20.9 Az (EU) 2018/2001 IV. melléklet 6. c) pontjának ismeretkövetelményei
A programkövetelmény 4. pontja szerint a szakember az (EU) 2018/2001 irányelv IV. mellékletének 6. pont c) alpontjában a hőszivattyúk üzembe helyezésére meghatározott ismeretekkel és kulcskompetenciákkal összhangban szerel hőszivattyús rendszert ([P] 4.). Az irányelv IV. melléklete a telepítők tanúsítását szabályozza: elméleti és gyakorlati képzés, gyakorlati értékelést is tartalmazó vizsga, határozott idejű tanúsítvány ([RED]). Forrásmegjegyzés: a 6. c) alpont tartalmát egy angol nyelvű jogszabály-adatbázisból, egyetlen forrásból foglaltuk össze; a hivatalos magyar szöveggel és a későbbi módosításokkal nem vetettük egybe. A táblázat tehát nem idézet, és a hatályos szöveg ettől eltérhet.
| A 6. c) alpont tartalma (összefoglalás) | Hol tanulod a jegyzetben? |
|---|---|
| Elméleti rész: a hőszivattyúk piaci helyzete | a jegyzet nem tárgyalja; a forgalomba hozatali tilalmak: 14.11 |
| geotermikus energiaforrások, régiónkénti talajhőmérséklet, a talaj- és kőzetfajták hővezető képessége, a geotermikus energia használatának szabályozása | csak áttekintés: 20.1 (20.1. táblázat); a szakképesítés fókusza a levegő-víz gép |
| a hőszivattyú épületbeli alkalmazásának megvalósíthatósága, a megfelelő rendszer kiválasztása és műszaki követelményei | 20.1 (rendszerválasztás, monoblokk és split), 20.3 (méretezési alapadatok) |
| biztonság, levegőszűrés, hőforrás-csatlakozások, rendszer-elrendezés | 20.1 (éghető közeg), 20.4 (vízoldali rendszer), 20.8 (elhelyezés); hőcserélők tisztítása: 5.8, 7.7 |
| a hőszivattyúkra vonatkozó európai szabványok és nemzeti, uniós jogszabályok | 20.1 ([J458]), 20.2 (MSZ EN 14511-2, MSZ EN 14825), 14.11 |
| 1. kulcskompetencia: a fizikai és működési elvek; a hőleadó és a hőforrás hőmérsékletének kapcsolata a hatásfokkal; a COP és az SPF számítása | 2.5–2.6; 20.2 (20.a, 20.b mintapélda) |
| 2. kulcskompetencia: a hűtőkör elemei és működésük – kompresszor, expanziós szelep, elpárologtató, kondenzátor, szerelvények, kenőolaj, hűtőközeg, túlhevítés, utóhűtés, a hűtőkör teljesítőképessége | 2.4, 4–8. fejezet, 14. fejezet |
| 3. kulcskompetencia: az elemek kiválasztása és méretezése – az épület és a HMV hőigénye, a hőszivattyú teljesítménye, az épület hőtároló tömege, a megszakítható áramellátás, a puffertartály méretezése, a kiegészítő fűtés integrálása | 20.3 (hőigény, bivalens pont), 20.4 (puffer), 20.6 (víztartalom, 20.g), 20.7 (HMV) |
20.9. táblázat. Az (EU) 2018/2001 IV. melléklet 6. c) alpontjának tartalma és a jegyzet megfelelő helyei ([RED]; tartalmi összefoglalás).
A 3. kulcskompetencia két tétele összetartozik. Ha a hőszivattyú villamos ellátása időszakosan megszakítható, a kiesés idejére a hőt valaminek tárolnia kell: az épület szerkezetének (a hőtároló tömegnek) vagy egy puffertárolónak. A 20.g mintapélda számítása ugyanígy alkalmazható: a tároló víztömege és a megengedett lehűlés megadja, mennyi hő vehető ki belőle. Hogy egy adott rendszerben mekkora kiesési idővel kell számolni, azt a villamos szolgáltatási szerződés és a terv adja meg.
20.10 Gyakorlat: monoblokkos hőszivattyú üzembe helyezése, vízcsatlakozás
A projektvizsga ezen blokkját ugyanaz a tíz szempont értékeli, mint a hűtőköri blokkot ([P] 10.3.5). A 20.10. táblázat azt mutatja, mit jelentenek a szempontok ennél a feladatnál.
| # | Értékelési szempont ([P] 10.3.5) | Mit jelent a monoblokk üzembe helyezésénél? | Lásd |
|---|---|---|---|
| 1 | a megfelelő szerszámok kiválasztása, szakszerű használata | csőszerszámok (vágó, sorjázó, menetkészítő vagy présszerszám), nyomáspróba-szivattyú, manométer, nyomásmérő a tágulási tartályhoz, hőmérők, villamos mérőműszerek | 20.8; 11. |
| 2 | a megfelelő anyagok és segédanyagok kiválasztása, alkalmazása | csövek, idomok, tömítőanyag, szennyfogó, elzárók, szigetelés, töltővíz vagy fagyálló | 20.4, 20.6 |
| 3 | a technológiai fázisok sorrendjének betartása | öblítés a gép előtt; előnyomás a feltöltés előtt; próba a szigetelés előtt; légtelenítés az indítás előtt | 20.8, 20.12. ábra |
| 4 | gépek, berendezések helyének meghatározása, kialakítása, elhelyezése | kültéri egység: légáram, olvadékvíz, védőzóna, közel az épülethez; tartály, szűrő, légtelenítő a kapcsolás szerint | 20.1, 20.6, 20.8 |
| 5 | kötések pontos kialakítása | tömör, feszültségmentes vízoldali kötések; helyes áramlási irány a csonkokon és a szűrőn | 20.8 |
| 6 | tömörségi próba helyes elvégzése | vízoldali próba a megadott próbanyomáson, a biztonsági szelep nyitónyomása alatt, jegyzőkönyvvel | 20.8, 6. lépés |
| 7 | vezérlés bekötés, beüzemelés, beszabályozás végrehajtása | villamos bekötés, áramláskapcsoló, szivattyú-fokozat, ΔT, fűtési görbe | 20.5, 20.8 |
| 8 | mérések elvégzése, jegyzőkönyvek kitöltése | nyomás, előremenő és visszatérő hőmérséklet, térfogatáram, villamos teljesítmény; hőteljesítmény és COP számítása | 20.1 gyakorlat |
| 9 | méretpontosság, takarékos anyaghasználat | méret szerint szabott csövek, kevés hulladék | 15.3 |
| 10 | az elvégzett feladat kialakításának esztétikai szempontjai | egyenes, rögzített, párhuzamos csövek; rendezett szigetelés és kábelezés | 15.4 |
20.10. táblázat. A projektvizsga értékelési szempontjai a monoblokkos feladatnál. A szempontokat a vizsgabizottság mindig az adott feladathoz igazítja ([P] 10.3.5); a munkavédelmet és a munkaterület rendjét külön, 5–5 %-kal értékelik (12. fejezet).
Egy gyakorló monoblokkos levegő-víz hőszivattyút kell egy előre szerelt fűtési körre (két radiátoros kör és egy 120 literes puffertároló) rákötni és üzembe helyezni. A feladat adatai: a gép névleges fűtőteljesítménye 6 kW; a gyártói útmutató szerint a vízoldali ΔT 5 K, a minimális rendszer-víztartalom 60 l, a gépbe épített tágulási tartály 8 literes, gyári előnyomása 1,0 bar, a biztonsági szelep nyitónyomása 3 bar; a rendszer legmagasabb pontja 4 m-rel van a gép csatlakozása fölött; a rendszer teljes víztartalma 180 l; a legnagyobb előremenő/visszatérő hőmérséklet 45/40 °C; a tervező a vízoldali tömörségi próbát 2,5 bar-on, 30 percig írja elő.
- a) Állítsd össze a szükséges szerszámok, műszerek és anyagok listáját!
- b) Írd fel a munka lépéseit a csővezeték bekötésétől az átadásig! Jelöld, melyik lépés után nem léphetsz tovább, amíg egy feltétel nem teljesül.
- c) Ellenőrizd a tágulási tartályt a 20.f mintapélda módszerével: elég-e a 8 literes tartály, mekkora előnyomásra kell átállítani, és mekkora nyomásra töltöd fel a rendszert?
- d) Mekkora térfogatáramot kell beállítanod a névleges teljesítményen?
- e) A próbaüzemben ezeket méred (állandósult állapot): térfogatáram 1150 l/h, előremenő 35,2 °C, visszatérő 30,1 °C, a gép villamos teljesítményfelvétele 1,62 kW, külső hőmérséklet 6 °C. Számítsd ki a leadott hőteljesítményt és a pillanatnyi COP-t (ρ ≈ 1 kg/l)! Értékeld az eredményt!
- f) Ki végzi és hogyan a „szivárgásvizsgálatot” ennél a feladatnál? Mit kell az üzemeltetőnek az átadáskor elmondanod?
- g) Töltsd ki az alábbi jegyzőkönyv-vázlatot a saját (vagy a tanárod által megadott) adataiddal!
| Tétel | Adat |
|---|---|
| Berendezés típusa, gyári száma, hűtőközeg és töltet (adattábla) | |
| Öblítés (dátum, módszer); a szennyfogó helye | |
| Tágulási tartály előnyomása (feltöltés előtt) | |
| Vízoldali tömörségi próba: próbanyomás, időtartam, kezdő és záró nyomás, eredmény | |
| Feltöltési nyomás; töltőközeg és vízminőség; légtelenítés | |
| Villamos bekötés, védelmek, hidegüzemi próbák; szivattyú-fokozat vagy szabályozási mód | |
| Mért értékek (tk, t₁, t₂, V, p, P) és számított értékek (ΔT, Q, COP) | |
| Áramláskapcsoló és fagyvédelem ellenőrizve; beállított fűtési görbe | |
| Betanítás megtörtént; átadott dokumentumok | |
| Dátum, a vizsgálatot végző neve, aláírása |
(Megoldás: B. függelék.)
Egy monoblokkos hőszivattyú átadás előtti ellenőrzésekor ezeket tapasztalod, illetve olvasod a munkalapon:
- a gépet a régi, radiátoros rendszerre kötötte, öblítés nélkül, „mert a radiátorok tiszták voltak”;
- a vízoldali vezetékeket a nyomáspróba előtt leszigetelte;
- a tömörségi próbát 3,5 bar-on végezte, a gép biztonsági szelepe 3 bar-os;
- a tágulási tartály előnyomását a feltöltött, meleg rendszeren mérte;
- a fagyvédelemre csak a gép keringtető funkcióját állította be, a kültéri csőszakasz 8 m hosszú;
- a jegyzőkönyvbe „szivárgásvizsgálat: hűtőkör rendben, saját ellenőrzés” került, a szerelőnek nincs klímagáz-képesítése;
- a fűtési görbét „biztos, ami biztos” alapon a legmagasabbra állította.
Mi a hiba az egyes pontokban, mi lehet a következménye, és hogyan kellett volna csinálni? Adj meg minden ponthoz forrást a fejezetből!
(Megoldás: B. függelék.)
Két levegő-víz hőszivattyú adatlapja: az „A” gépé szerint COP = 4,6 (külső levegő 7 °C, víz 30 → 35 °C); a „B” gépé szerint COP = 3,4 (külső levegő 7 °C, víz 47 → 55 °C).
- a) Melyik gép a jobb? Összevethető-e a két szám?
- b) A 20.3. táblázat alapján becsüld meg, hány százalékkal kisebb az elméleti COP 55 °C-os, mint 35 °C-os előremenőnél, 7 °C-os külső levegőnél! Mit jelent ez a két adatlapra nézve?
- c) Milyen adatot kérnél még a döntéshez?
(Megoldás: B. függelék.)
Összefoglalás
- A hőszivattyú hőszállító gép: Qk = Q0 + P, ezért leadott hője a felvett villamos teljesítmény többszöröse lehet. A szakképesítés a levegő-víz gépre összpontosít.
- A monoblokk hűtőköre gyárilag zárt, a helyszínen vízoldalt kötsz; a split hűtőköri kötései hűtőköri telepítést jelentenek. Klímagázt tartalmazó gépnél mindkettő telepítési tanúsítvány-köteles: telepítését és beüzemelését képesített vállalkozás képesített alkalmazottja végzi, a tanúsítványt 8 napon belül kitölti ([J458] 28. §). Ez a propános (R-290-es) gépre is áll, mert a propán klímagáz ([KTV] 1. melléklet).
- A COP pillanatnyi és hőmérsékletpárhoz kötött; minél nagyobb a hőforrás és az előremenő közti különbség, annál kisebb. Összehasonlítani csak azonos ponton lehet (például 7 °C levegő, 30 → 35 °C víz). A SCOP szabványos idényre számított, az SPF mért – mellé mindig oda kell írni a mérési határt.
- Fűtésben a kültéri hőcserélő deresedik; leolvasztáskor a fűtővíz adja a hőt. A bivalens hőmérséklet alatt kiegészítő fűtés kell, amelynek a COP-ja 1.
- A vízoldal elemei – szivattyú, tágulási tartály, biztonsági szelep, áramláskapcsoló, szennyfogó, légtelenítő, puffer vagy hidraulikus váltó, váltószelep – együtt működnek; a tágulási tartályt és a biztonsági szelepet együtt méretezik, a gáztörvénnyel abszolút nyomással.
- A munkapont a szivattyú- és a csővezetéki jelleggörbe metszéspontja; a fordulatszámmal a térfogatáram arányosan, a nyomás négyzetesen, a teljesítmény köbösen változik. A beszabályozás minden körre az előírt vízáramot adja.
- A minimális rendszer-víztartalmat a gyártó adja meg; ha kevés a víz, a leolvasztás nem fut le. A vízkört öblíteni, szűrni, fagy ellen védeni kell – a keringtetéses védelem áram nélkül nem véd.
- Az üzembe helyezés sorrendje kötött: öblítés → előnyomás → tömörségi próba → feltöltés, légtelenítés → villamos bekötés → beszabályozás → próbaüzem → dokumentálás, betanítás, tanúsítvány. A hűtőkör szivárgásvizsgálata képesített személy feladata.
Ellenőrző kérdések
- Hogyan lehet, hogy egy hőszivattyú több hőt ad le, mint amennyi villamos energiát felvesz? Írd fel az energiamérleget!
- Miben különbözik a monoblokk és a split levegő-víz hőszivattyú szerelése? Miért kell a monoblokk telepítéséhez is képesített személy?
- Miért romlik a COP, ha az előremenő hőmérséklet nő? Mi következik ebből a hőleadók választására és a fűtési görbe beállítására?
- Mi a különbség a COP, a SCOP és az SPF között? Mire figyelsz, ha egy rendszer SPF-jét méréssel határozod meg?
- Mit jelent a bivalens hőmérséklet? Hogyan szerkeszted meg a bivalens pontot?
- Sorold fel a vízoldali rendszer elemeit és funkcióikat! Hogyan működik együtt a tágulási tartály és a biztonsági szelep, illetve a szivattyú és az áramláskapcsoló?
- Miért kell elegendő rendszer-víztartalom egy levegő-víz hőszivattyúnál? Mi a jellegzetes hibajelenség, ha kevés?
- Sorold fel az üzembe helyezés lépéseit! Melyik három lépés sorrendjét nem szabad felcserélni, és miért?
Tudáspróba
1. Egy hőszivattyú 9,0 kW hőt ad le, és 2,0 kW villamos teljesítményt vesz fel. Mekkora a COP?
- a) 3,5
- b) 4,5
- c) 5,5
- d) 0,22
2. Melyik állítás igaz egy gyárilag zárt, R-290-es (propános) fűtési monoblokk hőszivattyú telepítésére?
- a) Klímagáz-képesítés nem kell hozzá, mert a propán nem F-gáz, és a szerelő csak a vízoldali csöveket köti be.
- b) Csak akkor kell képesítés, ha a gép töltete 3 kg-nál több.
- c) A telepítési tanúsítványt a gyártó tölti ki a gyárban, a szerelőnek nincs vele dolga.
- d) Tanúsítvány-köteles; képesített vállalkozás képesített alkalmazottja telepíti.
3. Melyik a levegő-víz hőszivattyúk alacsony hőmérsékletű alkalmazásának szabványos fűtési minősítő pontja az MSZ EN 14511-2:2023 szerint?
- a) kültéri levegő 7 °C (nedves hőmérő 6 °C), víz 30 °C-ról 35 °C-ra
- b) kültéri levegő 2 °C (nedves hőmérő 1 °C), víz 47 °C-ról 55 °C-ra
- c) kültéri levegő −7 °C (nedves hőmérő −8 °C), víz 40 °C-ról 45 °C-ra
- d) kültéri levegő 12 °C (nedves hőmérő 11 °C), víz kilépő 35 °C, alkalmazási pont
4. Mit jelent a bivalens hőmérséklet?
- a) Azt a külső hőmérsékletet, amely alatt a gép már semmilyen fűtőteljesítményt nem tud leadni, ezért le kell állnia.
- b) A méretezési külső hőmérsékletet, amelyen az épület hőigénye a hőszükséglet-számítás szerint 100 %.
- c) A legalacsonyabb külső hőmérsékletet, amelyen a gép kiegészítő fűtés nélkül fedezi a teljes hőigényt.
- d) Azt a hőmérsékletet, amelyen a leolvasztás elindul.
5. A tágulási tartály bekötési pontja 4 m-rel van a rendszer legmagasabb pontja alatt. Mekkora előnyomást állítasz be a [KF] szabálya szerint?
- a) 0,6–0,7 bar
- b) 0,4 bar
- c) 1,4 bar
- d) 4 bar
6. Állandó fordulatszámú keringtető szivattyúnál a radiátorszelepek egy része bezár. Mi történik a munkaponttal?
- a) A térfogatáram nő, a nyomáskülönbség csökken.
- b) A munkapont balra tolódik: kisebb a térfogatáram, nagyobb a nyomáskülönbség.
- c) A munkapont nem változik, mert állandó fordulatszámon a szivattyú mindig ugyanannyi vizet szállít, a szelepek állásától függetlenül.
- d) A térfogatáram és a nyomáskülönbség is a felére csökken.
7. Miért kell egy levegő-víz hőszivattyús rendszerben elegendő víztartalom?
- a) Hogy a tágulási tartályra ne legyen szükség.
- b) Hogy a biztonsági szelep ne nyisson ki nyáron.
- c) Mert a nagyobb víztartalom a hőszivattyú névleges, adatlapi COP-ját is növeli, így kisebb gép is elég.
- d) Mert leolvasztáskor a gép a fűtővízből veszi el a hőt, és kis víztartalomnál a víz túlzottan lehűl.
8. Mekkora térfogatáram kell 6 kW hőteljesítményhez 5 K-es vízoldali hőmérséklet-különbségnél (c = 4,19 kJ/(kg·K), 1 kg ≈ 1 l)?
- a) kb. 290 l/h
- b) kb. 5000 l/h
- c) kb. 1030 l/h
- d) kb. 1,2 l/h
(Megoldások: B. függelék.)
A fejezet forrásai
| Jel | Forrás |
|---|---|
| [T] | Nemzeti Klímavédelmi Hatóság: Gyakorlati hűtéstechnikai ismeretek. Hatósági tananyag, Budapest, 2020. |
| [K] | Korbacska Ákos: Hűtő és szellőzőrendszer szerelő – mestervizsgára felkészítő jegyzet. MKIK, Budapest, 2021. |
| [RF] | Rabi Zsolt: Hűtő-, klíma- és hőszivattyú-berendezés-szerelő mestervizsgára felkészítő jegyzet. MKIK, Budapest, 2017. |
| [KF] | Péter Imre – Jacsó Krisztián: Központifűtés- és gázhálózat rendszerszerelő mestervizsgára felkészítő jegyzet. MKIK, Budapest, 2014. |
| [VV] | Rácz László – Rabi Zsolt: Vízvezeték- és vízkészülék-szerelő mestervizsgára felkészítő jegyzet. MKIK, Budapest, 2014. |
| [EMG] | Szabó Szilárd: Erő- és munkagépek I. Előadásvázlat. Miskolci Egyetem, 2005. |
| [P] | 07134001 Hűtő-, klíma- és hőszivattyú berendezés-szerelő programkövetelmény, 2024.06.26., v2. |
| [J458] | 458/2024. (XII. 30.) Korm. rendelet a klímagázokkal kapcsolatos tevékenységek végzésének feltételeiről – a 2026. február 1-jétől hatályos szöveg. |
| [KTV] | 2024. évi LXXXVII. törvény a klímagázokról, a 2026. január 2-től hatályos szöveg (Nemzeti Jogszabálytár, njt.hu; letöltve 2026-10-15). |
| [S-14511] | MSZ EN 14511-2:2023 Villamos kompresszoros helyiségfűtő és -hűtő légkondicionálók, folyadékhűtők és hőszivattyúk, valamint technológiai hűtők. 2. rész: Vizsgálati feltételek. Magyar Szabványügyi Testület, 2023. február (az MSZ EN 14511-2:2018 helyett; a hatályos kiadás ellenőrizendő). |
| [S-14825] | MSZ EN 14825:2022 Villamos kompresszoros helyiségfűtő és -hűtő légkondicionálók, folyadékhűtők és hőszivattyúk … Részterhelési feltételek melletti vizsgálat és értékelés, valamint a szezonális teljesítőképesség számítása. Magyar Szabványügyi Testület, 2022. december (az MSZ EN 14825:2019 helyett; a hatályos kiadás ellenőrizendő). |
| [S-12831] | MSZ EN 12831-1:2017 Épületek energetikai teljesítőképessége. Hőszükséglet-számítási módszer. 1. rész. Magyar Szabványügyi Testület, 2017. november. |
| [S4] | MSZ EN ISO 5149-4:2025 Hűtőrendszerek és hőszivattyúk. Biztonsági és környezetvédelmi követelmények. 4. rész. Magyar Szabványügyi Testület, 2025. december. |
| [RED] | Az Európai Parlament és a Tanács (EU) 2018/2001 irányelve a megújuló energiaforrásokból előállított energia használatának előmozdításáról, IV. melléklet 6. c) – tartalmi összefoglalás angol nyelvű jogszabály-adatbázisból, egy forrásból; a hivatalos magyar szöveggel nem egyeztetve. |
| [GY] | Két R-290-es levegő-víz monoblokk gyártói telepítési útmutatója: Vaillant aroTHERM plus VWL 105/125 A S2 (0020330792_03) és Samsung EHS Mono AE***CXYB** (DB68-12498B-01); a régi Klíma-jegyzet kutatási anyagában feldolgozva, modellspecifikus adatok; kiadási adat nem ellenőrzött. |
| [régi 19] | Gyártói tudástár a monoblokk és a split levegő-víz hőszivattyúról; egyforrásos, kiadási adat nem ellenőrzött. |
| [C] | CoolProp 8.0.0 nyílt forráskódú anyagjellemző-könyvtár – a számított értékek forrása (20.3. táblázat, 20.3. ábra, 20.7. táblázat keresztellenőrzése). |