Családi ház 10kW Chofu hőszivattyú, Thermomax Inka 24 gázkazán, padlófűtés 300 liter HMV

• Az alulméretezett hőszivattyú támogatása a fűtésben.

• Az alsó és felső szint közötti hőmérséklet-különbség csökkentése (a felső szint tetőtér).

• HMV hőszivattyú elektromos fütőbetét támogatással.
  

• Helyszűke miatt hidraulikus váltó nélküli megoldás.

• Hűtés segítése kánikulai napokon.

• Automatikus redőnyvezérlés
  

Az épület szerkezete és fűtési rendszere

Az épület 1992-ben épült Porotherm 38 falazóelemekből, hőszigetelő vakolattal. 2006-ban 8 cm vastag Dryvit utólagos hőszigetelést kapott. Az épület jelenlegi U-értéke körülbelül 0,25-0,35 W/m²K, figyelembe véve a kb. 25%-os üvegfelületet.

Fűtési rendszer fejlődése

• Eredeti rendszer (1992): Egy 50 kW-os Thermomax nyílt égésterű gázkazán biztosította a fűtést.
• Felújítás (2006): A kazánt egy Thermomax Ink24 kondenzációs kazánra cserélték, amely padlófűtést lát el.
• Hőszivattyú telepítés (2024): Egy Chofu 10 kW-os levegő-víz hőszivattyú került beépítésre.

A hőszivattyú méretezésének indoklása

Az alulméretezés szándékos volt, figyelembe véve:

• A meglévő elektromos hálózat korlátait (1 fázis, 32A),
• A gazdasági racionalitást – nem lett volna érdemes drágább eszközt vásárolni a téli néhány napnyi 10 kW feletti fűtési igény miatt.

Hidraulikai megoldások

A helyhiány miatt nem lett kialakítva primer és szekunder fűtési kör, amelyhez egy jelentős méretű hőcserélő és egy minimum 40-60 literes puffer tartály is szükséges lett volna. Ehelyett:

• Hidraulikus váltó helyett motoros szelepek biztosítják a szükséges hidraulikus útvonalakat az üzemmódok szerint.

Fűtési vezérlés

A fűtés elsősorban a hőszivattyú feladata. A rendszer dual üzemmódban működik: a gázkazán csak akkor kapcsol be, ha az aktuális célhőmérsékletnél 1°C-kal hidegebb van. Ez jellemzően -1, -2°C külső hőmérséklet alatt következik be, ha egész nap tartósan hideg van. Ha napközben 2-3°C fölé melegszik az idő, a hőszivattyú képes elegendő hőt termelni, így nincs szükség a gázkazán bekapcsolására, vagy ha mégis, akkor is csak hajnalban, rövidebb időre (1-2 óra

Hőforrások időjáráskövető vezérlése

Mind a hőszivattyú, mind a gázkazán esetében az előremenő vízhőmérséklet automatikus beállításra lett állítva a saját vezérlőszoftverükben, 35–42°C közötti tartományban.

Ez azt jelenti, hogy az eszközök a saját külső hőmérséklet-érzékelőik alapján automatikusan igazítják az előremenő vízhőfokot, így:

• Alkalmazkodnak az időjárás változásaihoz,
• Segítik a teljesítményszabályozást,
• Optimalizálják a fűtési rendszer hatékonyságát.

Alternatív megoldások és elvetett lehetőségek

Felmerült az egyedi teljesítményszabályozás, például ModBus kommunikáción keresztül.

Ennek azonban több akadálya volt:

• Nem minden készülék támogatja,
• A gyártók eltérő protokollokat használnak, így minden eszköznél külön illesztés lenne szükséges,
• Kompatibilitási problémák miatt az integráció túl bonyolult lenne.

Ezért végül a beépített önszabályozó rendszer megtartása mellett döntöttünk, mivel az szinte ugyanolyan hatékony, miközben elkerüli a bonyolult illesztési problémákat.

Előnyök a hagyományos vezérléssel szemben

A rendszer egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy alkalmazkodik a várható külső hőmérséklethez, ezzel optimalizálva a felületfűtés működését.

A padlófűtés nagy hőtehetetlensége miatt hagyományos vezérléssel gyakran előfordul:

• Reggeli, délelőtti túlmelegedés, ami felesleges energiaveszteség.
• Esti késleltetett felfűtés, ami komfortproblémát okoz.
  
  

Előrelátó hőmérséklet-szabályozás

A rendszer nagy napi hőingadozás esetén az előrejelzett hőmérséklet alapján dinamikusan módosítja a fűtési-hűtési célértéket.

• Az előrejelzés alapján a rendszer 3 órás időtávban, 1°C-os lépésekben igazítja a célhőmérsékletet.
• Ezzel jelentősen csökkenti a túlfűtés és a túlzott hűtés mértékét.
  
  

Példa: esti előrelátó felfűtés

Tegyük fel, hogy januárban délután 4°C a kinti hőmérséklet, de 3 óra múlva várhatóan 0°C lesz.

• Hagyományos vezérlés esetén

  • A fűtés megvárja, míg a benti hőmérséklet lehűl 21,5°C-ra, és csak akkor kapcsol be.
  • A külső hőmérséklet csökkenése miatt a belső hőmérséklet akár 20,5-20,8°C-ra is lecsökkenhet, mire a fűtés visszafűti a házat.
  • A komfortérzet romlik, és csak késő este (10:30–11:00 körül) érné el újra a beállított hőmérsékletet.

• Előrelátó vezérlés esetén

  • A rendszer már előre emeli a célhőmérsékletet 21,8°C-ra, amikor még 4°C van kint.
  • A fűtés 1-1,5 órával korábban bekapcsol, így 3 óra múlva a belső hőmérséklet stabilan 21,3-21,5°C marad, elkerülve a túlhűlést.
    
    

Példa: reggeli túlfűtés elkerülése

Reggel 6:00-kor még 21,6°C van bent, de 9:00-ra 5°C külső hőmérséklet várható.

• Hagyományos vezérlés esetén

  • A fűtés tovább működik, míg a benti hőmérséklet el nem éri 21,8°C-ot.
  • A nagy hőtehetetlenség miatt a felfűtött beton 9:00 körül akár 23-23,5°C-ra is felmelegítheti a helyiséget – feleslegesen.

• Előrelátó vezérlés esetén

  • Már 6:00-kor elkezdi csökkenteni a célhőmérsékletet 21,1°C-ra.
  • 9:00-ig fokozatosan visszaemeli 21,5°C-ra, így elkerüli a túlfűtést.
  • A tapasztalatok szerint a tényleges benti hőmérséklet nem emelkedik 21,6-21,8°C fölé, megakadályozva az energiaveszteséget.

Összegzés

Az előrelátó vezérlés hatékonyabbá és komfortosabbá teszi a fűtési rendszert:

• Csökkenti a felesleges energiafelhasználást (pl. túlfűtés és késleltetett reakciók elkerülésével).
• Javítja a hőkomfortot (elkerüli a túlhűlést és a túlfűtést).
• Figyelembe veszi a külső hőmérséklet változásait, így optimalizálja a padlófűtés működését.

HMV készítés

• 10°C alatt csak az elektromos fűtőpatron működik, hogy a hőszivattyút ne vonjuk el az épület fűtésétől.

• 10°C felett automatikusan átvált a hőszivattyús HMV-készítésre.

• Hetente egyszer a fűtőpatron 50°C-ra melegíti a tartályt a fertőtlenítés érdekében.

HMV tartály és hőszivattyús melegvíz-készítés vezérlése

A padlástérben elhelyezett 300 literes HMV tartály a beépített hőcserélőn keresztül hőszivattyúval és/vagy elektromos fűtőpatronnal melegíthető.

Hőszivattyú és fűtőpatron közötti váltás

Külső hőmérséklet alapján:

• ≥ 10°C → Hőszivattyú készíti a melegvizet.
• < 10°C → Csak a fűtőpatron működik.

Időzített hőmérséklet-emelés:

• Az adott nap legmelegebb 6 órás időszakában a tartály hőmérséklete 40°C-ról 43°C-ra emelkedik.
• Ez lehetővé teszi, hogy a hőszivattyú hatékonyabb időszakban dolgozzon, minimalizálva a fűtés hiányából adódó problémákat.

Hőszivattyú hatékonysági szempontok

A levegő-víz hőszivattyúk hatékonysága (COP) jelentősen függ a külső hőmérséklettől:

• Minél magasabb a külső hőmérséklet, annál kevesebb elektromos energiával állít elő azonos hőmennyiséget.
• A tartály nagy mérete és a viszonylag kis hőcserélő felülete miatt a melegvíz-készítés 1–1,5 órát is igénybe vehet.

Ez alatt nincs fűtés az épületben, ami a nagy fűtött tér és a kis teljesítményű hőszivattyú miatt hideg időben pótolhatatlan hőveszteséget okozna.

• Ezért a gázkazán bekapcsolása elkerülendő, mivel gazdasági és környezetvédelmi szempontból kedvezőtlen lenne.

Egészségügyi célú fertőtlenítő felfűtés

Hetente egyszer a tartályt 55°C-ra fűtjük a legionella baktériumok elpusztítása érdekében.
Váltó üzemmódban történik a felfűtés:

1. ≤ 45°C → Ha a külső hőmérséklet ≥ 10°C, akkor a hőszivattyú dolgozik.
2. 45°C elérése után → Átvált csak elektromos fűtésre, mert
   • A kis hőcserélő-felület miatt a hőszivattyú már nagyon lassan tudná elérni az 55°C-ot.
   • Így a felfűtés hatékonyabb és gyorsabb.

Összegzés

✅ A hőszivattyú előnyben részesítése energiahatékonysági szempontból.
✅ Az optimális időszakokban végzett felfűtés csökkenti a fűtési rendszer terhelését.
✅ Az elektromos fűtőpatron szükség szerinti használata segít minimalizálni a gázkazán bekapcsolását.
✅ Heti fertőtlenítő felfűtés váltó üzemmódban biztosítja a víz higiénikus állapotát.

Két szint közötti hőmérséklet-kiegyenlítés

Az alsó és felső szint osztógyűjtője közé beépített keringetőszivattyú lehetővé teszi a hőmérséklet-különbség csökkentését, amikor nincs aktív fűtés vagy hűtés.

• A felső szint egy emelt parapetes tetőtér, amely nyáron hajlamos a túlmelegedésre.

• Az alsó szint viszont az átmeneti időszakban (tavasz-ősz) nehezebben melegszik fel.

• A keringetés normál üzemen kívül is bekapcsolható, így jelentősen több hőenergia szállítható a megfelelő irányba, minimális elektromos áramfelhasználás mellett.