Leseveiledning
Varmepumper er på topp i disse dager, spesielt i Europa, hvor enkelte land jobber med å forby installasjon av ovner og kjeler med fossilt brensel til fordel for mer miljøvennlige alternativer, inkludert energieffektive varmepumper. (Ovner varmer luft og distribuerer den gjennom rør gjennom hele huset, mens kjeler varmer opp vann for å gi varmt vann eller dampoppvarming.) I år begynte den amerikanske regjeringen å tilby skatteinsentiver for installasjon av varmepumper, som pleier å koste mer på forhånd enn tradisjonelle ovner men er mye mer effektive i det lange løp.
Når det gjelder nye energikjøretøyer, fordi batterikapasiteten er begrenset, har det også fått industrien til å henvende seg til varmepumper. Så kanskje det er på tide å lære seg raskt hva varmepumper betyr og hva de gjør.
Hva er den vanligste typen varmepumpe?
Gitt den siste buzz, kan du bli overrasket over å høre at du allerede bruker envarmepumpe- du har sannsynligvis mer enn én i hjemmet og mer enn én i bilen. Du kaller dem bare ikke varmepumper: du bruker begrepene «kjøleskap» eller «klimaanlegg».
Faktisk er disse maskinene varmepumper, noe som betyr at de flytter varme fra et relativt kaldt sted til et relativt varmt sted. Varmen strømmer spontant fra varmt til kaldt. Men hvis du vil snu den fra kald til varm, må du "pumpe" den. Den beste analogien her er vann, som renner ned en bakke på egen hånd, men som må pumpes opp bakken.
Når du pumper varmen som ligger i et slags kjølelager (luft, vann osv.) til varmelageret, blir kjølelageret kaldere og varmelageret varmere. Det er faktisk det kjøleskapet eller klimaanlegget ditt handler om – det flytter varme fra der den ikke er nødvendig til et annet sted, og du bryr deg ikke om du kaster bort litt ekstra varme.
Hvordan lage en praktisk kjøler med varmepumpe?
Nøkkelinnsikten som gavarmepumper kom på begynnelsen av 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, hevdet de, ville det være bedre å samle dem, kondensere dem til en væske og gjenbruke den væsken som kjølevæske.
Det er det kjøleskap og klimaanlegg er til for. De fordamper flytende kjølemedier 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 (eventuelt ved hjelp av en vifte) strømme ut i miljøet rundt – enten det er utendørs eller andre steder på kjøkkenet.
Når det er sagt: du er godt kjent med varmepumper; Det er bare det at du fortsetter å referere til dem som klimaanlegg og kjøleskap.
La oss nå gjøre et nytt tankeeksperiment. Hvis du har vindusklimaanlegg, kan du til og med gjøre det som et ekte eksperiment. Installer baklengs. Det vil si, installer kontrollene utenfor vinduet. Gjør dette i kjølig, tørt vær. Hva kommer til å skje?
Som du forventer, blåser den kald luft inn i hagen din og slipper varme inn i hjemmet ditt. Så det transporterer fortsatt varme, noe som gjør hjemmet ditt mer komfortabelt ved å varme det opp. Jada, det kjøler ned luften utenfor, men den effekten blir minimal når du er borte fra Windows.
Du har nå en varmepumpe for å varme opp boligen din. Det er kanskje ikke det bestevarmepumpe, men det vil fungere. Når sommeren kommer, kan du dessuten snu den opp ned og bruke den som klimaanlegg.
Selvfølgelig, ikke gjør det. Hvis du prøver det, vil det utvilsomt mislykkes 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 boligen din.
Problemet er selvfølgelig at vodka er dyrt, og du vil fort gå tom for det for å avkjøle vinen. Selv om du erstatter vodka med en billigere rødsprit, vil du snart klage på utgiftene.
Noen av disse enhetene har det som kalles reverseringsventiler, som lar den samme enheten utføre en dobbel rolle: de kan pumpe varme fra utsiden og inn og ut, og gir 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 krever strøm for å generere varme. Elektrisiteten som brukes av avarmepumpegenererer litt varme, men enda viktigere pumper den varme utenfra inn i hjemmet ditt. Forholdet mellom varmen som slippes ut i hjemmet og energien som sendes til den elektriske kompressoren kalles ytelseskoeffisienten, 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 for en varmepumpe være en størrelsesorden høyere.
COP for en varmepumpe er imidlertid ikke en fast verdi. Den er omvendt proporsjonal med temperaturforskjellen mellom de to reservoarene som varme pumpes i. Når det er sagt, hvis du pumper varme fra et ikke for kaldt reservoar til en ikke for varm bygning, vil COP være en stor verdi, noe som betyr at varmepumpen din er veldig 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 et utendørs varmereservoar.
Luftvarmepumper, som bruker uteluft som varmereservoar, er det verste alternativet i denne forbindelse fordi uteluften er veldig kald i vinterfyringssesongen. Enda bedre er bergvarmepumper (også kjent som geotermiske varmepumper), for selv om vinteren er bakken på middels dyp fortsatt ganske varm.
Hva er den beste varmekilden for varmepumper?
Problemet med jordkildevarmepumperer at du trenger en måte å få tilgang til dette nedgravde varmereservoaret. Hvis du har nok plass rundt hjemmet ditt, kan du grave grøfter og grave ned en haug med rør på en rimelig dybde, for eksempel noen få meters dyp. 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 tilgjengelig for noen heldige er å trekke ut varme fra en nærliggende vannmasse ved å dyppe et rør i vannet på en viss dybde. Disse kalles vannkildevarmepumper. Noen varmepumper bruker den mer uvanlige strategien med å hente ut varme fra luften som forlater bygningen eller fra solvarmevann.
I svært kaldt klima er det fornuftig å installere en bergvarmepumpe hvis mulig. Dette er sannsynligvis grunnen til at de fleste varmepumper i Sverige (som har en av de høyeste antall varmepumper per innbygger) er av denne typen. Men selv Sverige har en stor andel luftvarmepumper, noe som motsier den vanlige påstanden (i hvert fall i USA) om at varmepumper kun er egnet for oppvarming av boliger i mildt klima.
Så uansett hvor du er, hvis du har råd til de høyere forhåndskostnadene, bør du vurdere å bruke en varmepumpe i stedet for en tradisjonell komfyr eller kjele neste gang du står overfor en beslutning om hvordan du skal varme opp hjemmet ditt.
Innleggstid: 19. oktober 2023