AMI A HÁZAT ILLETI



A hőszivattyúzás rövid története


»  Heller László munkásságán keresztül bemutatva  «

 

Az 1980-ban elhunyt Heller László volt az, aki magyar mérnökként, de a világ teljes energetikai közvéleménye számára érvényesen, tudományosan foglalkozott a hőszivattyúnak az energetika egészébe való beillesztésével.

A hőszivattyú történelme

1852-ben alkotta meg az angol James Joule és William Thomson (Lord Kelvin) a hőszivattyú elméletét. A világ első ipari hőszivattyúját az osztrák Peter Ritter von Rittinger a francia Nicolas Leonard Sadi Carnot termodinamikai értekezéseit tanulmányozva alkotta meg.

A XVII. század végén - egy korábbi épület helyére - a folyó medrébe ásott cölöpökre épült zürichi városháza volt az első tartósan hőszivattyúval fűtött épület, amelynek hőforrását a Limmat folyó vize jelentette. Ebben a barokk épületben 1938-ban valósították meg a XXI. század fűtési technikáját Escher Wyss tervei alapján.

Zürich városháza a Zimmat folyón

Az épület belső korszerűsítésekor a szóba jöhető szén, olaj és elektromos áram közül a villanyáram fűtési célú fehasználására esett a választás.

Ebben az épületben egy 100kW-os kapacitású hőszivattyú valósult meg, ammóniagázos körrel, így tudták biztosítani a 60°C-osra tervezett előremenő vízhőmérsékletet a fűtési körben.

 

A hőszivattyú múltjának magyar vonatkozása

A Nagyváradon született Heller László 1931-ben szerezte meg gépészmérnöki diplomáját Zürichben, majd két évig szilárdságtani kutatói munkát végzett az egyetemen. 1948-tól az ő közreműködésével kidolgozott kompresszoros hőszivattyú áttörést jelentett e technológia történetében. Az ipari energetika kínálkozó lehetőségei és a hőszivattyúval kapcsolatos zürichi élményei is (a városháza fűtése hőszivattyúval) arra ösztönözték, hogy a hőszivattyú területén is új megoldásokat keressen.

Heller László

Heller László magyar gépészmérnök, feltaláló, egyetemi tanár, akadémikus
(1907. augusztus 6. Nagyvárad - 1980. november 8. Budapest)

 

A nemzetközi szinten is elismertté vált műegyetemi professzor, akadémikus 1948-ban védte meg doktori disszertációját Zürichben, amelynek témája a hőszivattyúk alkalmazásának technikai, gazdasági feltételei volt (Heller L.: Die Bedeutung der Warmepumpe bei thermischer Elektrizitätserzeugung, Universitätsdruckerei, Budapest, 1948), s mellyel elnyerte az ETH Dr.sc. techn. címet.

Disszertációjának bevezetőjében kiemeli, hogy az ipari termelésben meghatározó szerepe van a hatékony energiaszolgáltatásnak és felhasználásnak. Ennek egyik eszköze a hőszivattyú. Úgy ítéli, hogy szerencsés energetikai háttér esetén a technikai fejlődés akkori (1948-as) színvonala már lehetővé teszi - az elméletileg régóta ismert - hőszivattyús körfolyamat alkalmazásba vételét. Rámutat arra a tényre, hogy a villamos energiát nagyrészt vízi erőművekben megtermelő országok, ill. a villamos áramot hőerőművekben előállító országok helyzete a hőszivattyús technológia alkalmazásának gazdasági potenciálját tekintve jelentősen eltérnek egymástól. Munkásságát a kettős szemléletmód jellemzi. Egyrészről mint a Magyarországon dolgozó energetikus, másrészről a vízenergiában gazdag Svájcban tanult ember szemlélete ötvöződik tudományos tevékenységében.

Tanácsadó mérnök munkája során - a Goldberger Textilgyár energetikai korszerűsítésén dolgozva, már 1937-ben - Magyarországon elsőként javasolta a hőszivattyú alkalmazását.

1940 és 1942 között az Ajkai Erőmű hűtővízproblémáinak a megoldását keresve dolgozta ki azt az új eljárást, amely lehetővé teszi, hogy vízhiányos területeken a kondenzátor hűtését víz helyett tisztán levegővel lehessen megoldani. Az új technológia "indirekt léghűtésű kondenzáció", amely az erőművi szakmában "System" néven vált ismertté az egész világon. Szabadalmaztatta találmányát, majd 1950-ben Londonban a Word Energy Conference keretében a nyilvánosság előtt is megjelentette. Az ipari megvalósítást Forgó László hőcserélő szabadalmának a felhasználásával együtt dolgozták ki, ezért a technológiát Heller-Forgó-féle erőművi hűtőrendszernek hívják, amely széles körben alkalmazott rendszer napjainkban is.

Előretekintő elképzelései között szerepelt a Parlament és Műegyetem épületeinek Duna vizével történő fűtése is. A hőszivattyúk világméretű elterjedésével igazolódtak a gondolatai.

A hazai hőbányászattal foglalkozó szakértőink európai szintű elismerését jelenti, hogy 2003. május 25–30. között Szegeden tartották az Európai Geotermikus Konferenciát (European Geothermal Conference2003), ahol külön hőszivattyús szekció foglalkozott ezzel az utóbbi évtizedben rendkívül gyorsan fejlődő, környezetbarát technikával.

 

Hőszivattyús technológia a nagyvilágban

Megvalósult példaként mutatható be a berlini Bundestag épületének a fűtése és hűtése, ahol a beépített hőszivattyús berendezés megfelelő átkapcsolással télen fűtő-, nyáron pedig hűtőberendezésként üzemel.

A Bundestag fűtése és hűtése talajszondák segítségével

A berlini Bundestag épületének hőszivattyús rendszerű fűtése
300 m mély kútpárról, hűtése 60 m mély kútpárról történik

A Bundastag épülete

Az épület alatt 300 méteres mélységben egy olyan geológiai réteg található, mely igen jól felhasználható hőtárolásra. Nyáron az ebben a mélységben természetesen jelenlévő 19-20°C-os vizet kiszivattyúzzák és az épület üzemeltetése során termelődő hőfelesleggel felmelegítik, majd az így nyert kb. 60°C-os vizet egy 280 méterre lévő másik kúton keresztül sajtolják vissza. Ez  a kiszivattyúzás-visszasajtolás maximum 100 m³/h sebességgel történik. A fűtési idény kezdetére a kőzetben eltárolt  hőenergia még kb. 55°C hőmérsékleten kitermelhető, így biztosítva az épület gazdaságos fűtését.
A nyári hűtési szükségletet pedig a téli hideg levegő hőenergiájának az elraktározásával biztosítják egy 60 m mély kútpár és hőcserélő segítségével. Ez a folyamat egész télen, a hideg évszak befejeztéig tart. Kora nyárra kb. 6°C-ra hül le a talaj hőmérséklete a hűtő kútpár mélységében. Erről a kora nyári kezdeti 6°C-ról az épület passzív hűtése során a hőmérséklet visszaemelkedik a természetes 11°C-ra. Ha az épületben további hűtési igény is van, azt más épületgépészeti megoldásokkal, például hőszivattyúval oldják meg a már korábban említett 300 m mély kútpárról.

 További, megvalósult hőszivattyús rendszer kiemelt fontosságú középületben az USA-ban Idaho állam kapitóliumi épületében található, ahol a berlini parlamentéhez hasonlóan oldották meg a hőszivattyús rendszer kiépítését. Ezek a megvalósult rendszerek a széleskörű elterjesztés érdekében példamutató referenciának is tekinthetőek.

 Az utóbbi évtizedben következett be a földhős hőszivattyúk számának erőteljes növekedése a világon. Piaci megfontolások alapján világszerte felismerték, hogy a hőszivattyú egyre inkább gazdaságossá válik, mert az üzemeltetés költsége alacsonyabb, mint a hagyományos rendszereké, így széles körben terjedhet el. A beruházáskor jelentkező többletköltséget belátható időn belül az üzemeltetésből származó energiamegtakarítás fedezi, vagy meg is haladja azt. A világon üzemben lévő összes hőszivattyú száma mára már meghaladja a 100 milliót.

 

Az utóbbi 10 évben a fenti okok hatására a hőszivattyúk beépítési kapacitása 600%-kal növekedett.

 "A hőszivattyúk a XXI. század mindennapjainak gépei.... Végül, de nem utolsósorban, vegyük tudomásul, hogy a hőszivattyú a környezet eddig értéktelennek tartott, ingyenes és kimeríthetetlen - tehát megújuló - termikus energiakészletét hasznosítja" - írja többek között prof. dr. Jászay Tamás okl. gépészmérnök, professzor emeritus, a műszaki tudományok kandidátusa a "Hőszivattyús rendszerek. Heller László születésének centenáriumára" című könyv előszavában.

 

A Heller László terv

A "Heller László terv, egy munkahelyteremtő kezdeményezés" című programjavaslat lényeges eleme, hogy a földgáztüzelésű kazánokat, vízmelegítőket, különösen a villanybojlereket, továbbá az ún. "energiafaló légkondikat" minél előbb váltsák fel a tömegigényeket kielégítő, különböző kivitelű és üzemmódú hőszivattyús rendszerek.

- A földhős (másnéven geotermikus) hőszivattyús rendszerek elterjesztését tartom a legcélszerűbbnek. De az adott területen, térségben bármelyik meglévő megújuló energiahordozó hasznosításának lehetőségét meg kell vizsgálni, és el kell bírálni az ott lévő körülmények figyelembevételével. Megfelelő közgazdasági feltételek kialakításával ezen energiaforrások előnyösen hasznosíthatók az ott élő emberek javára. - írja Komlós Ferenc okleveles gépészmérnök, épületgépész, ny. minisztériumi vezető-főtanácsos a "Vízből hőt hőszivattyúval" című értekezésében.

 

A szöveg irodalmi forrásai:

Komlós Ferenc, Fodor Zoltán, Kapros Zoltán, Dr. Vajda József, Vaszil Lajos - Hőszivattyús rendszerek. Heller László születésének centenáriumára http://www.hidrologia.hu/vandorgyules/26/7szekcio/Komlos_FerencOK.htm

http://komlosferenc.info/doc/heller.pdf

Vajda György: Energiahasznosítás, Akadémia Kiadó, Budapest, 2004

oldal tetejére




 
 Jogi nyilatkozat   /   Adatvédelmi nyilatkozat   /   Szállítási feltételek  /   Cégünkről 
 
 © PERMANENT kft. - 1993-2017 - Minden jog fenntartva!