A cikksorozat harmadik részben a szerző a beépítési kérdéseket tárgyalja meg. Külön fejezetben foglalkozik a bivalens rendszerek alkalmazásának kérdéseivel. A cikksorozat következő, 4. részében a beüzemelés, üzemeltetés és szerviz témakörökről lesz szó.
A beépítés-szerelés általános kérdései
A hőszivattyú beépítésénél nem egyszerűen csak a központi fűtési rendszerhez való csatlakozásról van szó, hanem annak megfelelő telepítéséről is. Amennyiben osztott (split) készülék szerelése történik, akkor a szerelőcsapatnak hűtéstechnikai jogosultsággal kell rendelkeznie, továbbá fűtési rendszerek szerelési gyakorlatával. Ez két külön szakma, és a gyakorlat azt mutatja, hogy sok esetben a nem megfelelő kivitelezés miatt a rendszer nem megfelelően működik. Gyakori eset, hogy a központifűtés-hálózat megvalósítása ad hoc történik, és illesztése a hőszivattyúhoz nem átgondolt. Ugyan a hőszivattyú tulajdonképpen egy hűtőberendezés, ismernünk kell annak üzemi tulajdonságait. Magába a hőszivattyúba általában nem szükséges hűtéstechnikai oldalon beavatkozni (mono/kompakt kivitel), azonban az osztott készüléknél, ahol a kültéri és beltéri egység közötti csőhálózatot, csőhossztól függően hűtőközegtöltést, elektromos csatlakozást, vezérlést kell kiépíteni, szükséges a kalorikus beavatkozás. Két részre osztható a szerelés: hűtőközeg-csőhálózat és a központi fűtés csőhálózata. A hőszivattyúk kültéri egységének telepítése szabad térben valósulhat meg. Általában a családi házak fűtésére, hűtésére alkalmas eszközök max. 30 kW teljesítményűek, de léteznek nagyobb, akár ipari kivitelűek is. A cikk a családi házakhoz alkalmazott berendezésekkel foglalkozik.
Mielőtt a kivitelezés elkezdődne, fontos lépés az előkészítés. A szereléshez szükségesek az alábbi pontok: 1. a fűtési rendszer tervdokumentációja vagy felmérése, 2. helyszín kijelölése, 3. megfelelő rögzítés, alap biztosítása, 4. helyszíni áramellátás a berendezés áramfelvétele szerint, csatlakozási pontok a fűtési hálózathoz.
Telepítés
Lényeges szempont az elhelyezésüknél a zajterhelés figyelembevétele. A hőszivattyúk zajforrások, és a műszaki leírások tartalmazzák az egyenértékű hangteljesítmény szintjét [dB (A)], továbbá az oktávsáv középfrekvenciája szerinti hangteljesítmény-szinteket. A megfelelő védőtávolság vagy hanggátló fal létesítésével lehet a gép zajkibocsátását csökkenteni. A megengedhető zajemissziós értékeket övezetenként hatóságilag rögzítik (ipari, lakossági, kiemelt stb.). Az egyenértékű hangteljesítményszint mérését a készüléktől 1 méter távolságban és 1 méter magasság mellett végzik, de ez az érték csak jelzésértékű, jóval többet mond a frekvencia szerinti mérési adat (1. ábra).
Fordítás: oktávsáv középfrekvenciája (Hz) hangteljesítményszint (0 dB=10-6 μW/m2)
Kültéri egység elhelyezésénél ügyelni kell a megfelelő távolságok betartására a homlokfaltól, oldalsó irányokban és kifúvásnál a szilárd kerítéstől vagy hanggátló faltól. A 2.a ábra szerint ajánlatos telepíteni a kültéri egységet. Ha több kültéri egység telepítése történik társasház vagy kaszkádkapcsolás esetén, akkor például a 2.b ábra szerinti kiépítés javasolt.
Fordítás: Sunroof: előtető, fence or obstacle: kerítés vagy fal, service space: hozzáférés szereléshez, or more: vagy több.
Az eddig leírtak a mono/kompakt kültéri egységre is igazak.
A kültéri gép rögzítését betonalaptesthez, a talajszinttől legalább 350 mm magasságban végezzék (hóhatár). A betonalaptest a talaj fagyhatára alatt ér véget kb. 90-120 cm-re. Nem ajánlatos oldalfali konzolra rögzíteni a kültéri egységet a falnak átadott rezgések, vibráció miatt.
Osztott hőszivattyúk hűtéstechnikai szerelése
A hőszivattyúkat hűtőközeg alaptöltettel szállítják, amely a műszaki dokumentációjuk szerint a beltéri és kültéri egység közötti névleges csőhosszra és szintkülönbségre vonatkozik. A pótlólagos hűtőközeg-mennyiség értékét egy példában a 4. ábrán követhetjük.
A hűtéstechnikai szerelés szigorú technológia szerint valósulhat meg. A cső anyaga nagy tisztaságú vörösréz, min. 1 mm falvastagsággal. A kötéseket peremes csatlakozókkal oldják meg. Amennyiben mód van rá, úgy a teljes hosszra egy szál csövet használjanak, hogy kötések csak a kültéri és beltéri egységnél legyenek. A csőhálózat szerelését követően tömörségi (szilárdsági) és vákuumpróbát kell elvégezni. Az ajánlott nyomáspróba értéke R410A esetén 38 bar, 12 óra időtartammal, nitrogén gázzal. Hőmérséklet-változás miatti kisebb eltérések megengedettek (környezeti levegő hőmérséklete). Ezt követően a vákuumpróba következik, vákuumszivattyúval. A vákuum tartása 0,5–0,8 torr (~90 Pa) értékénél már megfelelő, 1 óra időtaramra. Ha sikeres a próba, akkor a csőhálózat hő- és nedvességszigetelését (páradiffúzió a csőfaltól) zárt cellás szigetelő csőhéjjal végzik. Sikeres nyomáspróba után és a vákuumtesztet követően kerülhet sor a hűtőközegtöltésre, amennyiben szikséges. Hűtőberendezés szerelését csak arra jogosult személy végezheti. Az R410A a magas GWP-értéke miatt egyre inkább kiszorul az alkalmazási körből. Az újabban alkalmazott közeg az R32, ami viszont egyéb biztonságtechnikai kérdéseket vet fel. Az előző részben erről már részletesebben írtunk (korlátozottan tűzveszélyes), ami miatt külön igény jelentkezik a szerszámok kiválasztásánál, a belső tér minimális alapterülete (térfogat), a végzett munkálatok miatt (osztott berendezés). Természetesen a szereléstechnológiáról részletesebben lehetne írni, például a hűtőközeg-kezelés, tárolás, kötések kialakítása, azaz peremezés, forrasztás kapcsán, de ebben a cikkben erre nem térek ki.
Elektromos csatlakozás
A hőszivattyúk áramellátása lehet 1 fázisú 230 V/50 Hz vagy 3 fázisú 400V/50Hz forrásról. A készülékbe való bekötésig a hálózat kiépítését szakember (villanyszerelő) végezheti. Általában a berendezések kültéri egységét csatlakoztatják a hálózathoz, és split készülék estén a kültéri egységről kapja a villamos energiát a beltéri egység. Ha egyéb kiegészítő elemek is vannak, mint pl. fűtőbetét a beltéri egységben, avagy fűtőbetét a HMV-tartályban, úgy azt külön kell csatlakoztatni – a következő ábrák szerint.
Osztott (split) hőszivattyúk esetében, amennyiben csak a fűtés a cél, a 4. ábra szerint történik a bekötés.
Fordítás: ELCB: fi-relé, CB: kismegszakító, outdoor unit: kültéri egység, indoor unit: beltéri egység, switch box: kapcsolószekrény, DHW tank kit: HMV-szerelő készlet, sensor: termisztor, DHW tank: HMV-tároló fűtő csőkígyóval, power source: elkektromos hálózat, communication: vezérlőkábel
Mono/kompakt kültéri egység kapcsolása hasonlóan történik, mint a split berendezéseknél, de nincs szükség a beltéri-kültéri egység közötti elektromos betáp és kommunikáció kiépítésére.
A kapcsolószekrény kiépítése a mindenkori szabványok szerint készüljön (nedvesség elleni védelem). A fi-relé és kismegszakító (biztosíték) kiválasztása a hőszivattyú gépkönyve alapján történhet. Ajánlatos leválasztó kapcsolót beépíteni a hőszivattyú-csatlakozás előtt az esetleges meghibásodás miatti egyszerű szerviztevékenység érdekében.
A hőszivattyú rögzítése talajban elhelyezett betonalaptesten valósulhat meg. Biztosítani kell a rezgésmentes, stabil kivitelt, továbbá gondoskodni kell a cseppvízelvezetéséról. Szokásos zordabb viszonyok mellet (hegyvidéken) csepptálcafűtést alkalmazni, elkerülve a cseppvíz felfagyását a hőcserélő széléig.
Központifűtés-csatlakozás
A hőszivattyú csatlakozása a központi fűtési hálózathoz történhet már meglévő vagy új fűtési rendszerhez, a hőszivattyú telepítésével együtt. Igen fontos dolog figyelembe venni azt a tényt, hogy a meglévő központi fűtési rendszerek hőleadóit (általában radiátorok) nagy valószínűséggel hagyományos kazán hőtermelő egység alkalmazásához méretezték, vagyis magasabb fűtési előremenő hőmérsékletre – így „kevés” lesz a meglévő radiátorok hőleadó felülete. Hidraulikai szempontból pedig a meglévő fűtési csőhálózat elégtelensége is kiderülhet, mivel a hőszivattyúk tömegáramigénye 3-4-szer nagyobb, mint a kazánüzemű rendszerekben szükséges. A hőszivattyúk rendelkeznek saját beépített keringtetőszivattyúval, szennyszűrővel, automatikus légtelenítő szeleppel, zárt tágulási tartállyal, biztonsági szeleppel, elzáró és ürítő szerelvényekkel, áramlásőrrel (kapcsoló), vezérléssel.
A meglevő szennyszűrő mellett jobb hatékonyságú szűrő beépítése is javasolt, erre a célra a mágneses iszapleválasztók a legalkalmasabbak.
A beépített zárt tágulási tartály egy adott víztöltetig megfelelő, de amennyiben a teljes fűtési hálózat víztöltete ezt meghaladja, akkor egy másik beépítése szükséges. A zárt tágulási tartály kiválasztása a teljes víztöltet ismeretében történhet, szakember közreműködése erősen javasolt. Ügyelni kell, hogy az újonnan beépített tartály a keringtetőszivattyú (szekunder szivattyú) szívócsonkja közelében legyen. A nem megfelelő elhelyezés üzemzavart, meghibásodást okozhat: áramlási zaj, kavitáció. A 7. ábra a zárt tágulási tartály helyes beépítését mutatja, a teljes csőhosszon láthatóan a fűtési vízhálózat nyomása biztonságosan az atmoszférikus nyomás fölötti értéket mutatja.
A mono/kompakt kivitelű készülékek tartalmazzák a hidraulikai blokkot (beltéri egység), és így tulajdonképpen egy folyadékhűtőhöz hasonlóak. Az ilyen kivitelű hőszivattyú a központi fűtés hidraulikai rendszeréhez csatlakozik, és az kapcsolódhat közvetlenül, illetve hőcserélő alkalmazásával különválasztva a fűtési hálózathoz. Mivel a berendezés külső térben szerelt, ezért gondoskodni szükséges a fagyásvédelemről. Fagyálló-víz keverék alkalmazásával akár -20 °C külső hőmérséklet mellett is biztonságosan üzemelhetnek. A fagyálló-víz keverék termodinamikai, áramlási tulajdonságai kedvezőtlenebbek, mint a tiszta vízé, és teljesítménycsökkenést, a szivattyúmunka növekedését okozzák. A 8. ábra a fagyálló-víz keverék hatását mutatja, mégpedig a leadott hőteljesítményt csökkentő tényezőt, a keverési arány függvényében. A metanol és etilénglikol nem alkalmazható, csak a propilénglikol megengedett.
Fordítás: correction factor: módosító tényező, antifreeze % by wt: fagyálló-víz keverék % összetétellel, metanol, etilénglikol, propilénglikol.
Fagyállót tartalmazó keveréket hidraulikailag ajánlatos leválasztani a központi fűtési hálózatról. A leválasztás lemezes hőcserélővel valósítható meg. A hőcserélő ugyan a fűtési rendszerben hatékonyságcsökkenést okoz, de kisebbet, mintha nélküle a teljes töltet fagyállókeveréket tartalmazna. Az osztott (split) berendezéseknél a fagyveszély nem jelent gondot, mivel a kültéri és beltéri egység hűtőközeg-csőhálózattal csatlakozik. A továbbiakban az illesztés fontosságára hívnám fel a figyelmet. A gyártók megadják a hidraulikai blokkban integrált keringtetőszivattyú ∆p/V (nyomásnövelés/térfogatáram) és P/V (teljesítményfelvétel/térfogatáram) jelleggörbéjét, a hőcserélő nyomásveszteségét és a belső csőhálózat súrlódási ellenállását. A 9.a ábra mutatja egy adott készülék keringtetőszivattyújának jelleggörbéjét, a 9.b ábra pedig a szivattyú-csőhálózat jelleggörbéket, a munkaponttal. A munkapont értékei szerint üzemel a szivattyú, ezt kell illeszteni a központi fűtési hálózat rendszeréhez.
Fordítás: LPM: liter/perc, Q-H chart: Q–H-jelleggörbe.
Az alkalmazástól függően lehet figyelembe venni a szivattyú szerepét. Lehet csak a hőszivattyú keringtetőszivattyúját használni a fűtési hálózatban, de ezt ritkábban alkalmazzák.
Ajánlatos hidraulikailag elválasztani a hőszivattyút a központi fűtéstől, hidraulikai váltó beépítésével. Ebben az esetben a primer kör (hőszivattyú) egy rövidebb csőhálózatot, hűtőközeg-víz hőcserélőt és hidraulikai váltót tartalmaz, a szükséges szerelvényekkel. A váltó alkalmazására ügyelni kell a megfelelő primer és szekunder térfogatáramok beállításánál. Az optimális megoldás szerint a primer kör víztérfogatárama kevéssel nagyobb vagy egyenlő legyen a szekunder hálózat térfogatáramával. A 10. ábra a hidraulikai váltó elvi kapcsolását mutatja. A hőszivattyúk leolvasztáskor hűtési üzembe kapcsolnak, és amennyiben a fűtési rendszerben a víztöltet kevesebb, úgy a hőcserélőben (beltéri egység) fagydugók jöhetnek létre, majd a fűtési mód újra indításánál a hőcserélő járatai átszakadnak. Vannak olyan megoldások, amikor a hidraulikai váltó egy nagyobb térfogatú tároló tartály, vagy sorosan kapcsolt puffertároló, amely a biztonságos üzemet is támogatja. Alkalmazásánál ügyelni kell a megfelelő méret kiválasztására.
HMV és fűtés együtt működésére is lehetőség van. Legegyszerűbb megoldás az indirekt fűtésű tárolós rendszer, ahol a HMV-termelés előnykapcsolással valósul meg, váltószelep segítségével. A váltószelep motoros vagy mágnes szelep, amely az átkapcsolási jelet a hőszivattyú vezérlésétől kapja, a HMV-tároló víztöltet-hőmérsékletének függvényében. A HMV-termelés nem jelent különösebb gondot a fűtésnél, mert viszonylag rövid ideig tart, és egy családi ház esetén a felfűtés a kora reggeli, illetve éjszakai időben történik. Előnyös padlófűtéssel (felületfűtéssel) együtt működve. Egyéb kapcsolás is megvalósítható: lemezes hőcserélő és tárolótartály recirkulációs keringtetőszivattyúval. A kapcsolásokat a 11./a és 11./b ábra mutatja. További lehetőség napkollektor alkalmazása, amelynek üzemét a hőszivattyú képes felügyelni.
A hőszivattyúk hűtésre is alkalmasak nyári szezonban. Alkalmazható klímakonvektor (fan-coil) vagy felülethűtési rendszer. Fan-coil esetében a hőfoklépcső 7/12 °C, felületi hűtőpanel esetén 19/22 °C. A felületi hűtés legelőnyösebben mennyezeti elemekkel oldható meg, ügyelve a párakicsapódás elkerülésére. Harmatpont-érzékelő beépítése szükséges a falsarokban. A padlóhűtés nem szerencsés megoldás a komfortérzeti feltételek miatt. Az elosztó csőhálózatot zárt cellás hő- és nedvességszigeteléssel kell ellátni, hasonlóan a hűtőközeg-hálózathoz.
Bivalens rendszerek alkalmazásának kérdései
A hőszivattyúk saját elektromos fűtőbetétjei is a bivalens rendszer kiegészítő hőtermelésének számítanak, de ez külön gondot nem jelent a vezérlésnél. A kiegészítő hőtermelő általában gázkazán. A vezérlés a külső hőmérséklet alapján kapcsol. A két hőtermelőt hidraulikailag le kell választani hőcserélő vagy hidraulikai váltó beépítésével. A 12. ábra a helyes kialakítást mutatja osztott kivitelű hőszivattyú alkalmazásával, kiegészítő hőtermelő (bivalens kapcsolás) igénybevétele esetén. Hidraulikai váltó helyett lemezes hőcserélő beépítésével oldható meg a kazánköri hálózat leválasztása.
A 13. ábra Mono kivitelű hőszivattyú beépítési példáját mutatja HMV-termeléssel, fan-coillal és padlófűtés-hálózattal. A rendszer sorosan kapcsolt tároló (puffer) tartályt is tartalmaz.
Még számos kapcsolási lehetőség ismert, megvalósításuk a telepítési adottság függvényében szakember (tervező) feladata. A nem megfelelően kivitelezett fűtési hálózati illesztés súlyos gondokat okozhat. Például előfordulhat emiatt hőcserélő-elfagyás, kompresszormeghibásodás. A jó minőségű kiegészítő szűrő mágneses iszapleválasztóval, és a megfelelő helyeken beépített automatikus légtelenítők biztosítják a gondtalan üzemet.
Összefoglalás
A leírtak a beépítés, telepítés és szerelés kérdéseit taglalják. Amennyiben osztott (split) berendezés szerelésére kerül sor, azt csak F-gáz-szerelői jogosultsággal rendelkező személy végezheti. Adott hűtőközegtöltet tömege alapján a megvalósult telepítést kötelezően regisztrálni kell a Nemzeti Klímavédelmi Hatóságnál, ami a hűtőközeg fajtától is függ (R410A, R32). Különös gonddal szükséges illeszteni a csatlakozó fűtési rendszereket. Javasolt tervezőt igénybe venni a megvalósítás részleteinek tisztázására.
Gáti György
