Läsguide
Värmepumpar är på modet nuförtiden, särskilt i Europa, där vissa länder arbetar för att förbjuda installation av fossilbränslekaminer och pannor till förmån för mer miljövänliga alternativ, inklusive energieffektiva värmepumpar. (Ugnar värmer luft och distribuerar den genom rör i hela huset, medan pannor värmer vatten för att ge varmvatten eller ånguppvärmning.) I år började den amerikanska regeringen erbjuda skattelättnader för installation av värmepumpar, som brukar kosta mer i förväg än traditionella ugnar men är mycket effektivare i längden.
När det gäller nya energifordon, eftersom batterikapaciteten är begränsad, har det också fått industrin att vända sig till värmepumpar. Så det kanske är dags att snabbt lära sig vad värmepumpar betyder och vad de gör.
Vilken är den vanligaste typen av värmepump?
Med tanke på den senaste tidens buzz kan du bli förvånad över att höra att du redan använder envärmepump- du har förmodligen mer än en i ditt hem och mer än en i din bil. Du kallar dem bara inte för värmepumpar: du använder termerna "kylskåp" eller "luftkonditionering".
I själva verket är dessa maskiner värmepumpar, vilket innebär att de flyttar värme från en relativt kall plats till en relativt varm plats. Värme flödar spontant från varmt till kallt. Men om du vill vända den från kall till varm måste du "pumpa" den. Den bästa liknelsen här är vatten, som rinner nerför en kulle på egen hand, men som måste pumpas uppför backen.
När du pumpar värmen som finns i någon form av kylförråd (luft, vatten etc.) till varmförrådet blir kylförrådet kallare och varmförrådet varmare. Det är faktiskt vad ditt kylskåp eller luftkonditioneringsapparat handlar om – det flyttar värme från där den inte behövs till någon annanstans, och du bryr dig inte om du slösar bort lite extra värme.
Hur gör man en praktisk kylare med värmepump?
Nyckelinsikten som produceradevärmepumpar kom i början av 1800-talet, när ett antal uppfinnare, inklusive Jacob Perkins, insåg att de kunde kyla något på detta sätt utan att slösa bort de flyktiga vätskorna som avdunstat för att uppnå kylningen. Istället för att släppa ut dessa ångor i atmosfären, menade de, skulle det vara bättre att samla upp dem, kondensera dem till en vätska och återanvända den vätskan som kylvätska.
Det är vad kylskåp och luftkonditionering är till för. De avdunstar flytande köldmedier och använder den kalla ångan för att absorbera värme från insidan av ett kylskåp eller en bil. Sedan komprimerar de gasen, som kondenserar tillbaka till flytande form. Denna vätska är nu varmare än när den startade, så en del av värmen som den håller i kan lätt (eventuellt med hjälp av en fläkt) strömma ut i den omgivande miljön – oavsett om den är utomhus eller någon annanstans i köket.
Som sagt: du är mycket bekant med värmepumpar; Det är bara det att du fortsätter att hänvisa till dem som luftkonditioneringsapparater och kylskåp.
Låt oss nu göra ett annat tankeexperiment. Om du har fönsterluftkonditionering kan du till och med göra det som ett riktigt experiment. Installera baklänges. Det vill säga installera dess kontroller utanför fönstret. Gör detta i svalt, torrt väder. Vad kommer att hända?
Som du kan förvänta dig blåser den kall luft in i din trädgård och släpper ut värme till ditt hem. Så det transporterar fortfarande värme, vilket gör ditt hem mer bekvämt genom att värma det. Visst, det kyler luften utanför, men den effekten blir minimal när du väl är borta från Windows.
Du har nu en värmepump för att värma ditt hem. Det kanske inte är det bästavärmepump, men det kommer att fungera. När sommaren kommer kan du dessutom vända upp och ner på den och använda den som luftkonditionering.
Självklart, gör faktiskt inte det. Om du provar det kommer det utan tvekan att misslyckas första gången det regnar och vatten kommer in i kontrollern. Istället kan du köpa dig en kommersiell "luftkälla" värmepump som använder samma princip för att värma ditt hem.
Problemet är förstås att vodka är dyrt, och du får snabbt slut på det för att kyla vinet. Även om du byter ut vodka mot en billigare rödsprit kommer du snart att klaga på utgiften.
Vissa av dessa enheter har vad som kallas omkastningsventiler, som gör att samma enhet kan utföra en dubbel roll: de kan pumpa värme från utsidan in eller inifrån och ut, vilket ger både värme och luftkonditionering, som beskrivs nedan.
Varför är värmepumpar effektivare än elvärmare?
Värmepumpar är mer effektiva än elvärmare eftersom de inte kräver el för att generera värme. Den el som används av envärmepumpgenererar viss värme, men ännu viktigare, det pumpar värme utifrån in i ditt hem. Förhållandet mellan värmen som frigörs i hemmet och energin som skickas till den elektriska kompressorn kallas prestandakoefficienten, eller COP.
En enkel elektrisk rumsvärmare som ger all värme som genereras av elvärmeelementet har en COP på 1. Å andra sidan kan COP för en värmepump vara en storleksordning högre.
COP för en värmepump är dock inte ett fast värde. Den är omvänt proportionell mot temperaturskillnaden mellan de två reservoarerna i vilka värme pumpas. Som sagt, om du pumpar värme från en inte för kall reservoar till en inte för varm byggnad, kommer COP att vara ett stort värde, vilket innebär att din värmepump är mycket effektiv på att använda el. Men om du försöker pumpa värme från en extremt kall reservoar in i en redan varm byggnad, sänks COP-värdet, vilket gör att effektiviteten blir lidande.
Resultatet är vad du intuitivt förväntar dig: det är bäst att använda det varmaste du kan hitta som en utomhusvärmebehållare.
Luftvärmepumpar, som använder utomhusluft som värmereservoar, är det sämsta alternativet i detta avseende eftersom utomhusluften är mycket kall under vintervärmesäsongen. Ännu bättre är bergvärmepumpar (även kända som bergvärmepumpar), för även på vintern är marken på medeldjup fortfarande ganska varm.
Vilken är den bästa värmekällan för värmepumpar?
Problemet med jordkällanvärmepumparär att du behöver ett sätt att komma åt denna nedgrävda värmereservoar. Om du har tillräckligt med utrymme runt ditt hem kan du gräva diken och gräva ner ett gäng rör på lagom djup, till exempel några meters djup. Du kan sedan cirkulera en vätska (vanligtvis en blandning av vatten och frostskyddsmedel) genom dessa rör för att absorbera värme från marken. Alternativt kan du borra djupa hål i marken och installera rör vertikalt i dessa hål. Allt detta kommer dock att bli dyrt.
En annan strategi tillgänglig för några lyckliga är att utvinna värme från en närliggande vattenmassa genom att doppa ett rör i vattnet på ett visst djup. Dessa kallas vattenvärmepumpar. Vissa värmepumpar använder den mer ovanliga strategin att utvinna värme från luften som lämnar byggnaden eller från solvarmvatten.
I mycket kalla klimat är det vettigt att installera en bergvärmepump om möjligt. Det är förmodligen därför de flesta värmepumpar i Sverige (som har en av de högsta antalet värmepumpar per capita) är av denna typ. Men även Sverige har en stor andel luftvärmepumpar, vilket motsäger det vanliga påståendet (åtminstone i USA) att värmepumpar endast lämpar sig för uppvärmning av bostäder i milt klimat.
Så var du än är, om du har råd med de högre initiala kostnaderna, nästa gång du står inför ett beslut om hur du ska värma ditt hem, överväg att använda en värmepump istället för en traditionell spis eller panna.
Posttid: 19-10-2023