De pompindustrie staat niet stil en er ontstaan nieuwe technische oplossingen op basis van vertrouwde technologie. Marketeers die winst willen maken en de verkoop willen verhogen, proberen vaak de details van een product te verbergen door het als revolutionair en uniek aan te prijzen. Het meest opvallende voorbeeld – warmtepompen. In reclamemateriaal wordt noch het werkingsprincipe van dergelijke toestellen, noch de mate van efficiëntie voor woningverwarming beschreven. Om echter te begrijpen hoe alles werkt en hoe nuttig dit of dat systeem kan zijn, kunt u uit dit materiaal.
Wat is een warmtepomp, wat zijn de toepassingen?
De technische definitie van een warmtepomp is een apparaat voor het overbrengen van energie van de ene ruimte naar de andere, waarbij de prestaties worden verbeterd. Dergelijke mechanismen zijn gemakkelijk te illustreren. Stel je een emmer koud water en een glas heet water voor… Dezelfde hoeveelheid energie wordt gebruikt om ze te verwarmen vanaf een bepaald warmtepunt. De doeltreffendheid van de toepassing ervan varieert echter. Als tegelijkertijd de temperatuur van een emmer water met 1 graad wordt verlaagd, kan de ontvangen thermische energie een vloeistof in een glas praktisch aan de kook brengen.
Uiteindelijk krijgt de gebruiker, door een bepaalde hoeveelheid elektriciteit te verbruiken, twee warmtebronnen, waarvan één (de energie die uit de producten wordt gehaald) volledig gratis is.
Zo werkt een warmtepomp. Het apparaat heeft een omgekeerd functioneel ontwerp in vergelijking met een koelkast – in dit apparaat zijn de warmtewisselaar, het rooster en de warmtewisselaar nuttig en verantwoordelijk voor het uiteindelijke rendement. Alles werkt als volgt:
- het warmteafvoercircuit bevindt zich buiten de ruimte, omgeven door een stabiele temperatuursomgeving;
- Tijdens de werking van de warmtepomp wordt de temperatuur van het werklichaam door natuurlijke fysische processen onder de omgevingstemperatuur gedwongen;
- de warmte wordt onttrokken door het werkende lichaam, waarvan de intensiteit afhangt van het gecreëerde temperatuurverschil
- het werklichaam stroomt naar het staatsomzettingscircuit en de ruimte-warmtewisselaar;
- komt de energie vrij in de lucht of een ander medium;
- Het werklichaam wordt in de begintoestand naar het begin van een cyclus gevoerd (warmteafvoercircuit).
Een dergelijke verwarmingsregeling heeft een aantal voor- en nadelen. Onder optimale omstandigheden vertoont de warmtepomp echter Aanzienlijke besparingen. Het kost 70-80% minder om een huis te verwarmen in vergelijking met klassieke gas- en vaste brandstofketelsystemen.
Het uiteindelijke rendement van een warmtepomp hangt af van vele factoren. Sommige technologische oplossingen kunnen slechts een beperkt aantal taken oplossen. Andere betreffen een ingewikkelde warmtepompinstallatie.
Er zijn tegenwoordig een aantal huishoudelijke apparaten waarvan de eigenaars niet weten dat zij gebruik maken van innovatieve, revolutionaire ideeën om warmte aan de omgeving te onttrekken. En het kan zelfs gebeuren bij temperaturen onder nul buiten het raam… Dit is Airconditioners met verwarmingsfunctie, die in feite gebaseerd is op het mechanisme van een warmtepomp… De principes van deze lucht-lucht eenheden zullen later worden behandeld.
Een privéwoning verwarmen met een warmtepomp
De optimale opstelling van een warmtepomp voor de verwarming van een huis omvat opslagtank. In een notendop ziet het er als volgt uit:
Classificatie van warmtepompen volgens de kenmerken van het medium
De classificatie van warmtepompen is vrij uitgebreid. De toestellen zijn in groepen verdeeld naar gelang van het type werkmedium, het principe van de verandering van de fysische toestand, het gebruik van omzettingsmiddelen en de aard van de voor de werking benodigde energie. Als men bedenkt dat er modellen op de markt zijn met verschillende combinaties van indelingscriteria, is het duidelijk dat het moeilijk is ze allemaal op te sommen. De basisbeginselen van groepssplitsing kunnen echter worden beschouwd als.
De installatie, het ontwerp en de uiteindelijke prestaties van de warmtepomp hangen af van de parameters van de warmtebron en het ontvangende medium. Er zijn tegenwoordig verschillende soorten technische oplossingen beschikbaar.
Lucht-lucht
Lucht-lucht warmtepompen de meest voorkomende eenheden. Ze zijn compact en relatief eenvoudig. Dit type mechanisme bedient airconditioners voor huishoudelijk gebruik met verwarmingsmodus. Het werkingsprincipe is eenvoudig:
- koelt de buitenwarmtewisselaar af tot onder de luchttemperatuur en onttrekt warmte;
- Zodra de binnenkomende CFK in de radiator wordt samengeperst, neemt de temperatuur ervan sterk toe;
- een ventilator in de kamer, die op de warmtewisselaar blaast, verwarmt de kamer.
Het onttrekken van energie aan de omgeving gebeurt niet noodzakelijk door een externe warmtewisselaar. De lucht kan worden geïnjecteerd in een daarvoor bestemde eenheid in de ruimte. Zo werken sommige warmtepompen kanaalsystemen.
Water/water-warmtepompen onderscheiden zich door hun hogere vermogen en hoge efficiëntie. De reden is de hogere warmtecapaciteit van de vloeistof. De waterlaag waarin de sonde of warmtewisselaar zich bevindt, geeft snel energie af, en dankzij het enorme volume vermindert het zijn eigenschappen slechts in geringe mate, wat bijdraagt tot de stabiele werking van het systeem. Ook de water-naar-water apparatuur is anders verhoogde efficiëntie.
Advies! Onder bepaalde voorwaarden kan een water/water-systeem zonder tussenliggende componenten in de vorm van een buffervat voor het verwarmingscircuit. Door een juiste beoordeling van de bestaande klimatologische omstandigheden en de keuze van de capaciteit van de installatie wordt een warmtepompboiler in het huis geïnstalleerd en een efficiënt vloerverwarmingssysteem georganiseerd.
water-lucht, lucht-water
Combinatiesystemen moeten met bijzondere zorg worden gekozen. De bestaande klimaatomstandigheden worden zorgvuldig geëvalueerd. Een water/lucht-warmtepompcyclus bijvoorbeeld heeft een goed rendement voor verwarming in gebieden met veel vorst. Een lucht-watersysteem in combinatie met vloerverwarming en een tweede opslagtank voor warm water kan maximale resultaten opleveren in termen van ruimtebesparing, waar de luchttemperatuur zelden onder -5 komt…-10 graden.
Een systeem dat zich aanpast aan de kenmerken van de omgeving is gebaseerd op een thermopomp, ventilatorconvector of hittekanon van elke klasse. Bij vrij hoge buitentemperaturen (tot -5…-10 graden Celsius) werkt de warmtepomp in normaal bedrijf en levert voldoende vermogen voor verwarming. Een bijzonder kenmerk van het systeemontwerp is de plaatsing van de externe warmtewisselaar in een afzonderlijk ventilatiekanaal. Als de buitentemperatuur onder de optimale temperatuur zakt, wordt de aangevoerde lucht verwarmd met een verwarmingspistool (diesel, elektrisch of gas).
Speciale opmerking: de meeste regelingen voor aanpassing of stabilisatie van de luchttemperatuur voor de werking van warmtepompen worden toegepast voor lucht-lucht- en lucht-waterapparaten. Bij andere systemen is een externe, in de grond of in het water geïsoleerde warmtewisselaar niet geschikt voor een dergelijke “broeikas”-werking.
Basiskenmerken en berekening van de warmtepompcapaciteit
De algemene rationaliteit van de installatie van een warmtepomp voor woningverwarming wordt eerst en vooral beoordeeld, in termen van financiële kosten. Deze omvatten:
- de aankoopprijs van de apparatuur
- de kosten van de installatie, die de grondwerken kunnen omvatten;
- terugkerende onderhoudskosten;
- Geschatte kosten van het elimineren van frequente storingen.
Keuze van het model per capaciteit, zoals hierboven vermeld, is gebaseerd op de totale warmtevraag. Een geschatte berekening voor een huis met één verdieping van 10×10 m (300 kubieke meter volume) ziet er ongeveer zo uit:
- wordt rekening gehouden met de maximale negatieve wintertemperatuur (-20);
- worden gedefinieerd door een verschil tussen de kamer en de omgeving (20 -20 = 40);
- De warmteverliezen van muren worden berekend volgens de referentiegegevens van het materiaal (voor bakstenen is de tabelwaarde 1, het warmteverlies van 1x300x40 is 12000 kilocalorieën per uur of 13,5 kW).
Het cijfer is een indicatie van het minimale vermogen van de warmtepomp dat voldoende is om het huis te verwarmen. Om het beste model te selecteren moet de specificatie met ten minste 50% worden verhoogd. Dit is te wijten aan het feit dat de warmtepomp in de winter onder niet-optimale omstandigheden zou moeten werken, dicht bij het onderste punt van het rendement van de nul-omgevingstemperatuur. In het onderhavige voorbeeld is ongeveer 20 kW verkregen.
Het tweede deel van de berekening is de keuze van de opslagcapaciteit. Aanbevolen wordt dit deel van het systeem zo te installeren dat de warmtepomp slechts een beperkt aantal cycli per dag kan werken. De aanbevelingen voor het volume van de thermische opslagtank voor een bepaalde cyclustijd staan in de productdocumentatie. Het gemiddelde is 30 liter per kilowatt voor 3 starts, 20 liter voor 5 starts. Zo zou een huis in het voorbeeld een opslagtank van minstens 400 liter nodig hebben voor vijf warmtepompcycli per dag.
Conclusie
Indien op grond van een analyse van het klimaat, de beschikbare energiebronnen en de aard van de bodem is besloten een warmtepomp voor verwarming aan te schaffen – verdient het aanbeveling de planning van het systeem toevertrouwen aan professionals. De optimale keuze van het model is niet alleen gebaseerd op de kenmerken van de apparatuur en de werking ervan. Specialisten houden rekening met het warmteverlies van de bodem, kiezen een gecombineerde regeling met een goed rendement, berekenen de beste optie voor de grond. Daarom zal het verwarmingssysteem met een warmtepomp, ontwikkeld door professionals, u niet voor verrassingen en spijt van uw keuze stellen.
Is het eigenlijk noodzakelijk om een warmtepomp te gebruiken om het huis te verwarmen, of zijn er ook andere efficiënte oplossingen beschikbaar? Omdat ik me afvraag of een warmtepomp de meest kosteneffectieve en milieuvriendelijke optie is.