Värmepumpar använder avancerad teknik för att du ska få billig och enkel värme.Hur fungerar en värmepump?
En värmepump flyttar värme, men värmen komprimeras också. En värmepump kan på så vis ge flera gånger så mycket värme som den energi som går åt för att driva processen. Den utvinner helt enkelt gratis energi från naturen.
Vad är egentligen en värmepump?
En värmepump används för att värma upp hus (och tappvatten). Värmepumpar bygger på två grundprinciper:
- Värmepumpen hämtar värme från en kallare plats till att värma upp en annan yta.
- Mängden värme (termisk energi) man får ut är större än mängden el (energi) man matar in.
1. Flytta energi för att värma eller kyla
För att värma något kan man tillföra energi; för att kyla måste man flytta bort energi. Kylskåp och frysar är egentligen också värmepumpar – för att kyla insidan av kylen flyttar man ut värme och därför blir kylen varm på baksidan.
Detta innebär också att man kan flytta bort energi från något som man inte bryr sig om temperaturen på (t.ex. utomhusluft, ventilationsluft eller mark) till en plats som man vill värma. Det är detta som utnyttjas i en värmepump.
2. Få ut mer energi än vad som förbrukas
I värmepumpen får man ut mer energi i form av värme, än den energi man matar in i form av el. Detta beror delvis på föregående princip – att värmepumpen flyttar värme; värmen produceras inte ur tomma intet.
I värmepumpen finns ett köldmedium och värmepumpen manipulerar med köldmediets kokpunkt och temperatur, genom att ändra trycket på köldmediet. Denna teknik, som förklaras närmare i följande avsnitt, ligger bakom hur värmepumpen kan flytta värme från en kallare plats till en varmare.
De fysiska principerna bakom värmepumpstekniken
- I värmepumpens förångare tar köldmediet upp värme och övergår till gasform
- I kompressor ökas trycket på köldmediet med följden att temperaturen stiger ytterligare.
- I kondensorn lämnar köldmediet ifrån sig värme. Eftersom köldmediets temperatur minskar, övergår det återigen till flytande form.
- I expansionsventilen minskas trycket igen och köldmediets temperatur sjunker ytterligare.
Termodynamiken
Termodynamik är ”läran om värmets natur och dess omvandling till andra energiformer” (Källa: NE).
Termodynamikens första och andra huvudsats:
- Energi kan varken skapas eller förstöras, den kan endast byta form.
- Värme kan inte av sig själv gå från ett kallare föremål till ett varmare.
Genom att värmepumpen är aktiv kan den ”bryta mot” termodynamikens lagar och:
- Ge mer energi till huset än den utnyttjar i form av el.
- Flytta värme från en kallare plats till en varmare.
Kompressorns roll i värmepumpen
Kompressorn är värmepumpens hjärta. Den fungerar som en pump och driver cirkulationen av köldmediet i systemet. Kompressorn har två huvudsakliga funktioner:
-
Den ökar trycket på köldmediet, vilket gör att dess temperatur stiger ytterligare.
-
Den ser till att köldmediet förs vidare till kondensorn där värmen avges och används för att värma upp huset.
Utan kompressorn skulle värmepumpen inte kunna förstärka och förflytta värmen på ett effektivt sätt.
Problem med kompressorn
Om värmepumpen slutar fungera kan det bero på en felaktig kompressor. Kompressorer har en livslängd på ungefär 15 år, men kan gå sönder tidigare. Vid problem bör en felsökning göras för att avgöra om det räcker att byta kompressorn eller om hela värmepumpen bör bytas ut.
Tryckförhållanden påverkar temperatur och kokpunkt
Värmepumpens funktion bygger på tryckförändringar som styr köldmediets kokpunkt. Genom att höja och sänka trycket kan värmepumpen flytta värme från en kallare plats till en varmare.
- Förångaren: Här är trycket lågt, vilket gör att köldmediet kokar även vid mycket låga temperaturer.
- Kompressorn: Trycket höjs, kokpunkten ökar och köldmediet kondenseras, vilket avger värme.
- Expansionsventilen: Trycket sänks igen, vilket gör att köldmediet återgår till gasform och cykeln kan börja om.
Genom att styra tryckförhållandena kan värmepumpen effektivt ta upp och avge värme. Luft-luftvärmepumpar sprider värmen via en fläkt, medan andra värmepumpar värmer vatten för husets vattenburna system.
Värmeväxlare – en grundbult i värmepumpstekniken
- Värmepumpens kondensor och förångare fungerar som värmeväxlare.
En värmeväxlare utnyttjar termodynamikens andra huvudsats, nämligen att temperaturskillnader utjämnas. I en värmeväxlare överförs värme från ett varmare till ett kallare medium. Ett exempel på en värmeväxlare är en vanlig radiator – det varma vattnet avger värme, och rummets temperatur ökar. Om medierna flödar i varsin riktning, kan man överföra nästan all värme från det varmare mediet till det kallare (motflödesvärmeväxlare eller plattvärmeväxlare).
Skillnad mellan olika värmepumpar
I luftvärmepumpen och luft-vattenvärmepumpen är dessa processer uppdelade mellan värmepumpens utedel och innedel. Förångare och kompressor sitter i utedelen, medan kondensorn och expansionsventilen sitter i innedelen. I frånluftsvärmepumpar och bergvärmepumpar sitter allt i själva värmepumpen.
Värmepumparna har också olika energikällor och sätt att sprida värmen i hemmet:
Luftvärmepump eller Luft-luftvärmepump
Energikälla: Köldmediet tar upp värme från utomhusluften i värmepumpens utedel.
Värmespridning: Värmen överförs från värmepumpens innedel till inomhusluften.
» Läs mer om hur luftvärmepumpar fungerar
Luft-vattenvärmepump
Energikälla: Köldmediet tar upp värme från utomhusluften i värmepumpens utedel.
Värmespridning: Värmen överförs från värmepumpen till husets vattenburna uppvärmningssystem och tappvatten.
» Läs mer om hur luft-vattenvärmepumpar fungerar
Frånluftsvärmepump
Energikälla:Ventilationskanaler för den varma ventilationsluften till frånluftsvärmepumpen.
Värmespridning:Värmen överförs från värmepumpen till husets vattenburna uppvärmningssystem och tappvatten.
» Läs mer om hur luftvärmepumpar fungerar
Bergvärmepump
Energikälla: En kollektorslang hämtar upp värme från berggrunden och för den till värmepumpen.
Värmespridning: Värmen överförs från värmepumpen till husets vattenburna uppvärmningssystem och tappvatten.
» Läs mer om hur bergvärmepumpar fungerar
Hur fungerar värmepumpens avfrostning?
Luft-luftvärmepumpar och luft-vattenvärmepumpar har också en avfrostningsprocess. Vi uppvärmning bildas kondens i värmepumpens utedel. När det är kallt, fryser kondensen. Därför finns inbyggd avfrostning. Avfrostningen kan vara behovsstyrd eller tidsinställd.
Hur fungerar köldmedium i värmepump?
Köldmedium är ett ämne som kan transportera värme. Ett köldmedium skall växla mellan flytande form och gasform vid lämpliga temperaturer och tryckförhållanden, vilket gör att man kan flytta värme från en kall plats till en varm, med hjälp av en kompressor och en expansionsventil, som ändrar tryckförhållandena.
Många köldmedium är dock skadliga för miljön, om de läcker ut. Om köldmediet i en värmepump läcker ut, motsvarar det stora utsläpp av koldioxid. Dessutom är det skadligt för människor. Det är därför viktigt att köldmedier handskas av certifierad kyltekniker.
Vad gör en värmeväxlare i värmepump?
I en värmeväxlare överförs värme från ett varmt medium till ett kallt. Det finns några olika principer, men den mest effektiva är att låta medierna flöda motflödes. Det är denna princip som används i värmepumpar. I värmeöverföringen kan man komma upp i en verkningsgrad på så mycket som 90 %. Dessa värmeväxlare kallas också för plattvärmeväxlare eller korsströmsvärmeväxlare.