Leseguide
Varmepumper er veldig populære i disse dager, spesielt i Europa, hvor noen land jobber for å forby installasjon av ovner og kjeler som bruker fossilt brensel til fordel for mer miljøvennlige alternativer, inkludert energieffektive varmepumper. (Ovner varmer opp luft og distribuerer den gjennom rør i hele huset, mens kjeler varmer opp vann for å gi varmtvann eller dampoppvarming.) I år begynte den amerikanske regjeringen å tilby skatteinsentiver for installasjon av varmepumper, som pleier å koste mer i utgangspunktet enn tradisjonelle ovner, men er mye mer effektive i det lange løp.
Innenfor nye energikjøretøyer har batterikapasiteten også fått industrien til å vende seg til varmepumper fordi den er begrenset. Så kanskje det er på tide å raskt lære hva varmepumper betyr og hva de gjør.
Hva er den vanligste typen varmepumpe?
Med tanke på den siste tidens oppstyr, kan det hende du blir overrasket over å høre at du allerede bruker envarmepumpe– du har sannsynligvis mer enn én hjemme og mer enn én i bilen. Du kaller dem ikke varmepumper: du bruker begrepene «kjøleskap» eller «klimaanlegg».
Faktisk er disse maskinene varmepumper, som betyr at de flytter varme fra et relativt kaldt sted til et relativt varmt sted. Varme strømmer spontant fra varmt til kaldt. Men hvis du vil snu den fra kaldt til varmt, må du "pumpe" den. Den beste analogien her er vann, som renner ned en bakke på egenhånd, men må pumpes opp bakken.
Når du pumper varmen som finnes i en slags kjølelager (luft, vann osv.) til det varme lageret, blir det kalde lageret kaldere og det varme lageret varmere. Det er faktisk det kjøleskapet eller klimaanlegget ditt handler om – det flytter varme fra der det ikke trengs til et annet sted, og du bryr deg ikke om du kaster bort litt ekstra varme.
Hvordan lage en praktisk kjøler med varmepumpe?
Den viktigste innsikten som produsertevarmepumper kom tidlig på 1800-tallet, da en rekke oppfinnere, inkludert Jacob Perkins, innså at de kunne kjøle ned noe på denne måten uten å kaste bort de flyktige væskene som fordampet for å oppnå kjølingen. I stedet for å slippe disse dampene ut i atmosfæren, argumenterte de for at det ville være bedre å samle dem opp, kondensere dem til en væske og gjenbruke væsken som kjølemiddel.
Det er det kjøleskap og klimaanlegg er til for. De fordamper flytende kjølemidler og bruker den kalde dampen til å absorbere varme fra innsiden av et kjøleskap eller en bil. Deretter komprimerer de gassen, som kondenserer tilbake til flytende form. Denne væsken er nå varmere enn da den startet, så noe av varmen den holder på kan lett (muligens ved hjelp av en vifte) strømme ut i omgivelsene – enten utendørs eller andre steder på kjøkkenet.
Når det er sagt: du er veldig kjent med varmepumper; det er bare det at du stadig omtaler dem som klimaanlegg og kjøleskap.
La oss nå gjøre et nytt tankeeksperiment. Hvis du har klimaanlegg i vinduet, kan du til og med gjøre det som et ekte eksperiment. Installer det baklengs. Det vil si, installer kontrollene utenfor vinduet. Gjør dette i kjølig, tørt vær. Hva kommer til å skje?
Som forventet blåser den kald luft inn i hagen din og frigjør varme inn i hjemmet ditt. Så den transporterer fortsatt varme, noe som gjør hjemmet ditt mer komfortabelt ved å varme det opp. Jada, den kjøler ned luften utenfor, men den effekten blir minimal når du er borte fra Windows.
Nå har du en varmepumpe til å varme opp hjemmet ditt. Det er kanskje ikke den bestevarmepumpe, men det vil fungere. Dessuten, når sommeren kommer, kan du også snu den opp ned og bruke den som et klimaanlegg.
Selvfølgelig, ikke gjør det. Hvis du prøver det, vil det utvilsomt feile første gang det regner og vann kommer inn i kontrolleren. I stedet kan du kjøpe deg en kommersiell «luftkilde»-varmepumpe som bruker samme prinsipp for å varme opp hjemmet ditt.
Problemet er selvsagt at vodka er dyrt, og du vil fort gå tom for den til å kjøle ned vinen. Selv om du erstatter vodka med en billigere isopropanol, vil du snart klage over utgiftene.
Noen av disse enhetene har det som kalles reverseringsventiler, som gjør at den samme enheten kan utføre en dobbel rolle: de kan pumpe varme utenfra og inn eller innenfra og ut, og gi både varme og klimaanlegg, som beskrevet nedenfor.
Hvorfor er varmepumper mer effektive enn elektriske varmeovner?
Varmepumper er mer effektive enn elektriske varmeovner fordi de ikke trenger strøm for å generere varme. Elektrisiteten som brukes av envarmepumpegenererer noe varme, men enda viktigere er det at det pumper varme utenfra og inn i hjemmet ditt. Forholdet mellom varmen som slippes ut i hjemmet og energien som sendes til den elektriske kompressoren kalles effektfaktoren, eller COP.
En enkel elektrisk romvarmer som gir all varmen som genereres av det elektriske varmeelementet har en COP på 1. På den annen side kan COP-en til en varmepumpe være en størrelsesorden høyere.
COP-verdien til en varmepumpe er imidlertid ikke en fast verdi. Den er omvendt proporsjonal med temperaturforskjellen mellom de to reservoarene der varmen pumpes. Når det er sagt, hvis du pumper varme fra et ikke for kaldt reservoar til en ikke for varm bygning, vil COP-verdien være en høy verdi, noe som betyr at varmepumpen din er svært effektiv til å bruke strøm. Men hvis du prøver å pumpe varme fra et ekstremt kaldt reservoar inn i en allerede varm bygning, reduseres COP-verdien, noe som betyr at effektiviteten lider.
Resultatet er det du intuitivt forventer: det er best å bruke det varmeste du kan finne som utendørs varmereservoar.
Luftvarmepumper, som bruker uteluft som varmelager, er det dårligste alternativet i denne forbindelse fordi uteluften er veldig kald i vinteroppvarmingssesongen. Enda bedre er jordvarmepumper (også kjent som geotermiske varmepumper), fordi selv om vinteren er bakken på middels dyp fortsatt ganske varm.
Hva er den beste varmekilden for varmepumper?
Problemet med jordkildenvarmepumperer at du trenger en måte å få tilgang til dette nedgravde varmereservoaret. Hvis du har nok plass rundt huset ditt, kan du grave grøfter og grave ned en rekke rør i en rimelig dybde, for eksempel noen få meter dypt. Du kan deretter sirkulere en væske (vanligvis en blanding av vann og frostvæske) gjennom disse rørene for å absorbere varme fra bakken. Alternativt kan du bore dype hull i bakken og installere rør vertikalt i disse hullene. Alt dette vil imidlertid bli dyrt.
En annen strategi som er tilgjengelig for noen få heldige er å utvinne varme fra et nærliggende vannmasse ved å dyppe et rør ned i vannet på en viss dybde. Disse kalles vannkildevarmepumper. Noen varmepumper bruker den mer uvanlige strategien med å utvinne varme fra luften som forlater bygningen eller fra solvarmet vann.
I svært kalde klimaer er det fornuftig å installere en jordvarmepumpe hvis mulig. Dette er sannsynligvis grunnen til at de fleste varmepumper i Sverige (som har et av de høyeste antallet varmepumper per innbygger) er av denne typen. Men selv Sverige har en stor andel luft-til-luft-varmepumper, noe som motsier den vanlige påstanden (i hvert fall i USA) om at varmepumper bare er egnet for oppvarming av boliger i milde klimaer.
Så uansett hvor du er, hvis du har råd til de høyere startkostnadene, bør du vurdere å bruke en varmepumpe i stedet for en tradisjonell ovn eller varmtvannsbereder neste gang du står overfor en avgjørelse om hvordan du skal varme opp hjemmet ditt.
Publisert: 19. oktober 2023