Kútvizes/nyílt vizes hőszivattyú használati problémái

kútvizes hőszivattyú

A hőszivattyús rendszerek iránt érdeklődők mindegyike találkozik a kútvizes vagy nyílt vizes hőszivattyú nevével. Elsősorban azt hallja vagy olvassa róla, hogy ez a legjobb hatékonysággal – legmagasabb COP értékkel – működő rendszer. Ez így is van, de arról nem biztos, hogy tájékoztatást kapnak, melyek a kútvizes rendszer leggyakoribb problémái.

Kútvizes hőszivattyú működése

A kútvizes/nyílt vizes hőszivattyú is egy geotermikus hőszivattyú, amely rendszerint kútpáros hőnyerő oldalról nyeri a primer oldali hőenergiát. (A geotermikus hőszivattyú működését ide kattintva olvashatja.)

Ennek a más szóval nyitott kútpáros rendszernek is nevezett primer oldalnak alapvető komponensei a következők:

  • termelő kút,
  • nyelő kút,
  • hőcserélő,
  • primer oldali szivattyú,
  • szűrő.

A kútpáros primer körnek nagyon sok árnyoldala van, amiről az ilyen rendszer kiépítését vállalók ritkán – vagy egyáltalán nem – tájékoztatják az érdeklődőket.

Kútvizes hőszivattyú üzemeltetési szempontjai, feladatai

1. Kútpáros üzemeltetés hosszú távú bizonytalansága

Amennyiben talajvíz kutakra bízzuk egy épület hőellátását, azt is figyelembe kell venni, hogy a talajvíz szintje egyes területeken jelentősen megváltozhat, nemcsak szezonálisan – egy éven belül – hanem hosszabb távú, végleges változás is előfordulhat. Ilyen esetben, vagy más hőellátásra kell berendezkedni az épületben, vagy vállalni egy talajszondás rendszer utólagos létesítését, annak minden járulékos terhével (pl.: meglévő kert rongálódása, növények újratelepítése, fúrási költségek fedezése, stb.).

2. Termelőkút vízhozamának hosszú távú kiszámíthatósága

Ilyenről akkor beszélhetünk, ha a talajvíz szintje és pótlódása összefügg például egy közeli folyó vízállásával. Jellemzően a Duna és mellékágainak a közelsége adhat erre biztonságot. Előfordulhat egyébként kiváló hozamúnak tűnő kút vagy kútpár, ahol a talajvíz egy „lencse” jellegű képződmény, amely egy kisebb tavacska a föld felszíne alatt, amelynek vízpótlása bizonytalan. Ha valamely szomszéd a közelben intenzíven elkezdi locsolásra használni, akkor először a vízszint kezd csökkenni, majd később a vízhozam is. Fontos tudni, hogy egy 8-10 kW teljesítményű hőszivattyú vízigénye 2 m3/h, így hideg időben az átforgatott – nem elhasznált – vízmennyiség 40-50 m3 is lehet naponta. Ehhez a vízforgalomhoz jó hozamú, homokot és hordalékot nem szállító kút szükséges.

3. Termelőkút vízminősége, fizikai és kémiai összetevők kiszűrése

Előzetes vizsgálat – a kút létesítése előtt – nem lehetséges. Egy elkészült kút vagy kútpár vizét lehet vizsgálni, tesztelni. Amennyiben a vízminőség nem megfelelő – Magyarországon gyakori a „vasas” víz –, esetleg folyamatosan hordalékot (homokot vagy egyéb anyagokat) hoz fel a szivattyú, akkor szinte nincs is megoldás a víz folyamatos tisztítására. Ha van, akkor még kérdés, hogy ennek a költségét elbírja-e a projekt, hiszen várhatóan egy ismétlődő kiadással kell számolni az üzemeltetés folyamán.

4. A nyelőkút üzemének esetleges problémái

Ahol magas a talajvíz szintje – 1-2 méter a földfelszíntől –, ott gondot okozhat a nyelőkút környezetében a talajvíz szintjének megemelkedése. Volt rá példa, hogy kisebb tóvá változott a családi ház kertje, mert a nyelőkút nem volt képes visszafogadni a termelőkútból érkező vízmennyiséget.
Hordalékos víz esetén előfordulhat, hogy évekig jól működik a nyelőkút, de lassan romlik a nyelőképessége, és néhány év után jelentkezik a kert tó jelenség.

5. Hőszivattyú elpárologtató hőcserélőjének védelme elfagyástól, eltömődéstől

A geotermikus hőszivattyú fűtőüzeme során hőt von el az átáramló vízből – gyűjtő szóval nyílt vizes rendszernek nevezzük ezeket a kialakításokat –, amelynek eredete lehet kút, illetve kútpár, tó vagy folyó. A minősítő intézetek mérése 10 °C-os bejövő és 7 °C-os távozó vízhőmérséklettel történik. A hazánkban szokásos kútvíz hőmérsékletek 11-13 °C értékkel bírnak, tehát optimális esetben magasabbak, ami jobb hatékonyságot (COP) eredményez.

Az elfagyás megelőzésére beépül egy áramláskapcsoló, amely a vízszivattyú hibája vagy a szűrő eltömődése esetén hibakód kíséretében letiltja a hőszivattyú működését. Ez az áramláskapcsoló egy elhagyhatatlan eszköz, de mégsem biztosít teljes védelmet. A vízáramba beépült érzékelő lemez és annak visszahúzó rugója elkorrodálódik, néha nyomtalanul el is tűnik, ilyen esetben megszűnik a védelem.

A hibátlanul működő áramláskapcsoló sem nyújt védelmet a veszélyesen alacsony vízhőmérséklet ellen. Amennyiben a bejövő víz hőmérséklete pl. +2 °C-ra csökken, akkor ez hibátlan áramlási mennyiség esetén is apró lépésekben belefagy a hőcserélőbe, először az áramlásban kevésbé részt vevő sarkokban, majd az egész áramlás keresztmetszet elzáródik a jég miatt. A megállítás ekkor megtörténik jó esetben, de ez nem ad megfelelő üzemeltetési biztonságot.

Mi történik elfagyáskor?

Elfagyási balesetek sajnos előfordulnak. Ilyenkor a jég miatt rendszerint átszakad a primer köri hőcserélő. Amennyiben a hőcserélő átszakadása a külső tér felé történik, akkor víztócsa mutatkozik a gép alatt. Ez komoly javítási költséget jelenthet, mivel hűtőközeg lefejtést, hőcserélő cserét, vákuumolást és más szükséges munkafolyamatot kell elvégezni ilyenkor.

Az ennél is rosszabb végkifejlet az, amikor az átszakadás a hűtőkör felé történik, mert ilyenkor víz kerülhet a kompresszorba is. Szerencsés eset, ha nem szükséges kompresszor csere, ami a legdrágább javítás egy hőszivattyúnál.
Jó megoldás egy második védelmi vonal kiépítése, egy elektronikus termosztáttal ellenőrizve a hűtőközeg elpárolgási hőmérsékletét, amely időben leállítja a veszélyessé váló üzemet. Létfontosságú ezeknek a védelmeknek az időszakos ellenőrzése, az éves karbantartás/szivárgásvizsgálat jó alkalom erre.
A szivárgásvizsgálat bizonyos hűtőközeg mennyiség felett már hatósági előírás is!

Elválasztó hőcserélő alkalmazása

A legmagasabb fagyvédelmi biztonságot az elválasztó hőcserélő jelenti. Ilyenkor a hőcserélő és a hőszivattyú közt egy fagyállós kör jön létre, amely magas fokú védelmet jelent a hőszivattyú irányában. Ennek megvannak a hátrányai is beruházási és üzemeltetési költségben is, viszont a hőszivattyú hőcserélőjébe már csak olyan folyadék kerülhet, amelynek esetleges elfagyása már nem okoz kárt, kiolvadás után – rendszerint másnap – újra üzembe helyezhető a hibás szivattyú cseréje vagy a szűrő tisztítás elvégzése után.
Az üzemeltetési költségben megjelenik a második primer szivattyú áramfogyasztása és a néhány fokos hőmérséklet vesztés – jó méretezés esetén nem több, mint 2 °C – okozta COP csökkenés.
Beruházási költségben a hőcserélő és a második szivattyú ára, valamint a kis mennyiségű fagyálló folyadék okozta többlettel kell számolni.

6. Kút szivattyú kiválasztása, visszatáplálás gravitációs megtakarítás

Szomorú látvány az olcsósított kivitelezéseken gyakran látható házi vízmű használata, a kútoldali tömegáram fenntartására. Ennek élettartama, hatékonysága erősen megkérdőjelezhető, 9 méternél mélyebbről pedig nem is képesek vizet szivattyúzni.
Sokkal jobb megoldás a búvárszivattyúk használata, ha lehetséges, három fázisút érdemesebb telepíteni. Szinte örök életű megoldás lesz, ha a kút vize nem szállít sok homokot (létezik ilyen, de ritka eset).

Fontos és energiahatékony megoldás a gravitációs visszatáplálás a nyelőkútnál, aminek két oka is van. Amennyiben a víz szintje felett csobogtatjuk vissza a lehűtött vízáramot, akkor olyan levegőztetőt alakítunk ki, mint amilyet az akváriumoknál is használnak. Ilyenkor a talajvizet dúsítjuk oxigénnel, amely nem természetes állapot abban a mélységben és kiváló életteret biztosít az algák számára. Történt olyan eset, amikor az elszaporodó barna algák miatt fel kellett számolni a kutas hőszivattyús rendszert és átállni gázfűtésre!

A vízszint alá történő visszatáplálás másik célja a gravitációs „húzóerő” kihasználása, amikor a lefelé haladó vízoszlopra ható erő megpróbál vákuumot kialakítani a szivattyú nyomóoldalán. 10-12 méter mélységű visszatáplálásnál még nem történik meg a vízoszlop szétszakadása, viszont a búvárszivattyút terhelő emelőmagasság csökken, ezzel az energiafogyasztása jótékonyan csökken. Különösen jól kihasználható ez a jelenség, ha frekvenciaváltóval optimalizáljuk a kútköri energiafogyasztást. Ezzel a módszerrel elérhető, hogy a szivattyú megállása után a két kút közti csőrendszer nem ürül le, megtartja a vizet, így az újra induláskor nem kell ismét kilégtelenedni a csőrendszernek.

Ideális körülmények esetén és kellő hozzáértéssel elérhető, hogy a kútkör szivattyúzási energiafogyasztása hasonló lesz egy zárt rendszeréhez.

7. Megmarad a szondákhoz képest melegebb primer hőmérséklethez tartozó magasabb COP kútvizes hőszivattyús rendszer esetén?

Az a szomorú tapasztalat, hogy nem, vagy csak nagyon ritkán. A családi házas kútvizes hőszivattyús rendszerek egy részét megbélyegzi a takarékosságra való törekvés. Megtörtént eset az is, hogy méretezés és bármilyen hozzáértés nélkül megveszi a tulajdonos a barkácsáruházban a nagynyomású mélykút szivattyút, amelynek az energiafogyasztása összemérhető a kompresszoréval. Az eredő COP 50 %-os érték lesz az elérhetőhöz képest. Ha a tökéletes védelmet biztosító hőcserélős elválasztás is megépül az ehhez tartozó újabb szivattyúval együtt, akkor alig kapunk jobb hatékonyságot, mint egy jól működő szondás hőszivattyús rendszernél.

Fontos figyelembe venni ha a víz-víz hőszivattyúk adatlapját tanulmányozzuk, hogy a szondaüzemnél (B0/W35, vagyis nulla fokos bejövő hőfok és 35 fokos fűtési előremenő) megadott COP érték szinte sohasem fordul elő megfelelő szondaméretezés esetén. A bejövő hőmérséklet a tél nagy részében magasabb – leggyakrabban 3-4 °C – és ilyenkor a COP érték is magasabb lesz, közelít a kutas üzemhez megadott (W10/W35, vagyis 10 fokos bejövő és 35 fokos előremenő) értékhez.

Ahol törekedni akarunk a magasabb szondaköri hőmérsékletre, ott a primerkör (szondaoldal) racionális túlméretezésével is közelebb kerülhetünk a kutas üzem látványosabb COP értékeihez.

A műszaki nehézségek kellő hozzáértéssel sem minden helyszínen kezelhetőek, de van még egy komoly akadály, a létesítéshez tartozó vízjogi engedélyek beszerzése és azok költsége.

Mindezen szempontok figyelembe vételével ma már nem javasoljuk a kútvizes hőszivattyús rendszerek tervezését, kiépítését ügyfeleinknek.

szerző: Kardos-Kunszt Ferenc

Érdekelheti a geotermikus hőszivattyús rendszer? Keresse a Kardos Labor Kft. munkatársait! Elérhetőségeinket megtalálja a https://kardoslabor.hu/kapcsolat oldalra kattintva!

Kiemelt kép – illusztráció – forrás: pixabay.com

Subscribe
Visszajelzés
guest
0 hozzászólás
Inline Feedbacks
View all comments
0
Elmondaná a véleményét? Tegye meg!x
()
x