In the heat source system, the absorbed environmental heat flows to the evaporator. There it encounters the liquid refrigerant. This refrigerant evaporates even at very low temperatures. This allows the heat pump to absorb heat from the environment even in frosty conditions. The refrigerant absorbs heat from the environment and becomes gaseous.
Hogyan működik a hőszivattyú
Kérjen ingyenes konzultációtTémák áttekintése
Hogyan működik a hőszivattyú?
A hőszivattyú a hűtőszekrényhez hasonlóan működik - csak fordítva. Míg a hűtőszekrény a hőenergiát az élelmiszerből, azaz a hűtőszekrény belsejéből vonja el és vezeti ki a külvilágba, addig a hőszivattyú ennek ellenkezőjét teszi: Hőenergiát von el az épületen kívüli környezetből, és azt a belső tér fűtésére hasznosítja. A hőszivattyú a beltéri vagy kültéri levegőn kívül a talajvízből és a földből is képes hőenergiát megcsapolni. És mivel a kinyert hő hőmérséklete általában nem elegendő az épület fűtéséhez vagy a használati melegvíz előállításához, termodinamikai folyamatokat alkalmaznak a hőmérséklet emelésére.
Important facts at a glance:
- A heat pump extracts up to three quarters of the energy it needs from the environment (air, ground, or water) and only one quarter from electricity.
- The core components are the evaporator, compressor, condenser, and expansion valve, which work together in a closed circuit.
- Heat pumps function reliably even at very low outdoor temperatures and can be used to cool rooms in addition to heating them.
Structure and operating principle of the heat pump
Regardless of the tapped environmental energy source, the heat pump system consists of three parts:
Heat source system: extracts energy from the environment
Heat pump: Makes environmental heat usable
Heat distribution and storage system: distributes and stores heat in the building
A hűtési ciklus folyamata - a hőszivattyú elvének lényege
Függetlenül attól, hogy milyen hőforrást használunk a hőtermeléshez, a négy lépésből álló hűtőkörfolyamat mindig része a hőszivattyú működési módjának.
The refrigerant, now in gaseous form, enters the compressor. This requires electricity and greatly increases the pressure of the gas. The increase in pressure also raises the temperature of the gas to the level required for heating. The compressor is the central component that uses electrical energy to convert environmental heat into usable heating energy.
Interesting fact: This principle can be observed not only in the functioning of heat pumps. If the opening of a bicycle pump is closed and the air is compressed, the cylinder of the air pump heats up.
The hot, gaseous refrigerant flows into the condenser. There, it releases heat to the heating system by warming the heating water. During this process, the gas cools down and becomes liquid again. The released heat energy is then distributed to the rooms via the heating distribution system (e.g., underfloor heating). Some of it can also be stored in a buffer or hot water tank for later use.
The refrigerant, which is now liquid again but still under pressure, is passed through an expansion valve (also known as a pressure relief valve). This causes the pressure to drop significantly, the refrigerant cools further, and the entire heat pump process begins again.
Ezután egy második hőcserélő (kondenzátor) továbbítja a felmelegített gőz energiáját a fűtési körbe (padlófűtés, radiátorok, fűtési puffer és/vagy használati melegvíz-tároló). Ennek során a még mindig nyomás alatt lévő hűtőközeg lehűl és újra cseppfolyósodik. Mielőtt visszaáramolhatna a körbe, a hűtőközeget először egy tágulási szelepen kitágítják. Amint elérte a kiindulási állapotát, a hűtési ciklus újraindulhat.
Egyszerűen elmagyarázva: A hőszivattyú
A hőszivattyú elve egy léghőszivattyú példáján keresztül
A folyamatot legegyszerűbben egy léghőszivattyú példáján keresztül lehet elmagyarázni: A léghőszivattyú egy vagy két egységből állhat. Mindkét esetben egy beépített ventilátor aktívan beszívja a környezeti levegőt, és egy hőcserélőhöz vezeti. A hőcserélőn keresztül hűtőközeg áramlik, amely nagyon alacsony hőmérsékleten megváltoztatja fizikai állapotát. A környezeti levegővel érintkezve a hűtőközeg felmelegszik, és fokozatosan gőzszerűvé válik. A keletkező hőt egy kompresszor segítségével növelik a kívánt hőmérsékletre. Ez összenyomja a gőzt, és növeli a hűtőközeg gőzének nyomását és hőmérsékletét.
A folyamat folyamatos ismétlése
Ezek a folyamatok a hőszivattyúban zárt körben zajlanak. A hő továbbításához folyadékot (hűtőközeget) használnak, amely nagyon alacsony hőmérsékleten elpárolog. A folyadék elpárologtatásához hőenergiát használnak fel, például a földből vagy a kültéri levegőből. Még a mínusz 20 Celsius-fokos hőmérséklet is elegendő az energiaellátáshoz. A hideg, például -20 Celsius-fokos hűtőközeggőzt ezután nagymértékben összenyomják. Ennek során akár 100 Celsius-fokos hőmérsékletre is felmelegszik. Ez a hűtőközeggőz lecsapódik, és leadja a hőt a fűtési rendszerbe. Ezt követően a folyékony hűtőközeg nyomása nagymértékben csökken. Ennek hatására a folyadék hőmérséklete visszaesik a kiindulási szintre. A folyamat kezdődhet elölről.
Refrigerant: Essential for the heat pump to function
A special refrigerant is essential for a heat pump to function. A key feature is its extremely low boiling point. This allows the liquid to turn into a gas even at very low temperatures – sometimes as low as minus 20 °C. This is why a heat pump works reliably even in winter when outside temperatures are low.
Incidentally, the latest generation of Viessmann heat pumps use the natural refrigerant propane (R290), which is in no way inferior to conventional refrigerants in terms of its properties.
A tömörítéshez elektromos áram szükséges
A hűtőkör lényeges eleme a kompresszor. Ennek oka, hogy kompresszió nélkül a kimeneti hőmérséklet túl alacsony ahhoz, hogy az épületet kellemes hőmérsékletre lehessen fűteni - még inkább a nagyon hideg, kétszámjegyű mínuszokkal jellemezhető napokon.
Heat pump for heating and cooling
The heat pump functions reliably even at very low outdoor temperatures. Water-to-water and brine-to-water heat pumps are particularly efficient at supplying heat, as the ground and groundwater maintain constant temperatures throughout the year. However, air-to-water heat pumps also operate at temperatures below freezing. Viessmann heat pumps, such as the Vitocal 250-A, remain reliable even at low outdoor temperatures (below -10 °C).
Thanks to their reversible function, heat pumps can also cool in summer
The operating principle of a heat pump is reversible. This means that rooms can not only be heated, but also cooled with a heat pump, provided that the technical requirements are met. There are two different cooling methods:
- Natural cooling: The heat pump remains switched off. The cooler temperature of the environmental heat source (ground, groundwater) is used to cool the rooms via a heat exchanger.
- Active cooling: The function of the heat pump is actively reversed so that the heat is transported from the rooms to the outside. This mode of operation is similar to that of a refrigerator.
You can read about the detailed process of the cooling functions in our guide to natural and active cooling.
Reversing the function of the heat pump for cooling
The principle of operation of the heat pump is reversible. For this reason, rooms can not only be heated, but also cooled - if the technical requirements are met. A distinction must be made between Natural and Active Cooling. While in the latter the function of the heat pump is actively reversed, it remains switched off in passive or natural cooling.
FAQ – Frequently asked questions about how heat pumps work
The power consumption of a heat pump depends, among other things, on its efficiency (annual performance factor) and the required heating capacity. Most of the heating energy comes from the environment; the electricity is mainly needed to operate the compressor.
Yes, most modern heat pumps can generate hot water for the household in addition to heating rooms. There are also standalone hot water heat pumps specifically designed for hot water production, which efficiently heat drinking water all year round. These can either use exhaust air from the house (e.g., from the basement or laundry room) or extract heat from the outside air. You can find out more about this special type of heat pump in our guide to hot water heat pumps.
Yes, Viessmann offers heat pumps that reach high flow temperatures (e.g., 70 °C) and can therefore also be used in well-insulated existing buildings with conventional radiators.
You can read more about this in our guide to heat pumps in older buildings.
The combination of a heat pump and a PV system is ideal. The solar power generated during the day can be used directly to operate the heat pump, which further reduces operating costs and increases independence.
A geothermal heat pump uses the heat stored in the ground. There are two main methods used for this:
- Ground probes: These are drilled vertically up to 100 meters deep into the ground. They require little space and are particularly efficient.
- Ground collectors: These are laid horizontally and over a large area at a shallow depth. They are cheaper to install but require a larger garden area.
The most suitable method depends on the conditions of your property. You can find more details in our guides to ground collectors and geothermal probes.
A gyakorlatban többféle kompresszort használnak, például dugattyús vagy spirálkompresszorokat, amelyek mindegyike elektromos meghajtású. A kompresszorok energiafogyasztása számos tényezőtől függ. Ezek közé tartozik a hőigény, a kompresszor technológiája és nem utolsósorban a hőforrás és a fűtési rendszer közötti hőmérsékletkülönbség. Általános szabályként: Minél nagyobb a hőmérsékletkülönbség a hőforrás és az áramlási hőmérséklet között, annál többet kell dolgoznia a kompresszornak.
A hőszivattyú villamos energiája javítja a hőszivattyú életciklus-értékelését
Az áramszolgáltatók egy ideje már speciális hőszivattyús tarifákat kínálnak a végfelhasználók számára kedvezőbb feltételekkel. Ebben az esetben a rendszertulajdonosok kétszeresen is jól járnak. Ezek a tarifák segítenek minimálisra csökkenteni a fűtési költségeket. Ugyanakkor a villamos energiát általában megújuló energiákból állítják elő. Az energia "tiszta", ami tovább javítja a hőszivattyú amúgy is pozitív életciklus-értékelését.
