Shutterstock
Warmtepompen worden een ware rage in een wereld die de COXNUMX-uitstoot snel moet terugdringen en tegelijkertijd de energiekosten moet verlagen. In gebouwen vervangen ze ruimteverwarming en waterverwarming – en als bonus zorgen ze voor koeling.
Een warmtepomp haalt warmte van buiten, concentreert deze (met behulp van een elektrische compressor) om de temperatuur te verhogen en pompt de warmte naar waar het nodig is. Inderdaad, miljoenen Australische huizen hebben al warmtepompen in de vorm van koelkasten en airconditioners met omgekeerde cyclus die zijn gekocht voor koeling. Ze kunnen ook verwarmen en besparen veel geld in vergelijking met andere vormen van verwarming!
Zelfs vóór de beperkingen op de Russische gaslevering, veel Europese landen waren warmtepompen aan het uitrollen – zelfs in koude klimaten. Nutsvoorzieningen, overheidsbeleid versnelt verandering. De Verenigde Staten, die de afgelopen jaren over zeer goedkoop gas beschikten, hebben zich bij de stormloop aangesloten: president Joe Biden heeft... gedeclareerd warmtepompen zijn "essentieel voor de landsverdediging" en de bevolen productie moet worden opgevoerd.
De overheid ACT stimuleert elektrificatie van gebouwen met warmtepompen en is rekening houdend met wetgeving dit verplicht te stellen bij nieuwbouwprojecten. De Victoriaanse regering lanceerde onlangs een Stappenplan voor gasvervanging en herformuleert zijn stimuleringsprogramma's voor warmtepompen. Andere staten en territoria herzien ook het beleid.
Hoe groot zijn de besparingen op de energiekosten?
In vergelijking met een elektrische luchtverhitter of traditionele elektrische warmwatervoorziening, bereken ik dat een warmtepomp 60-85% kan besparen op de energiekosten, wat een vergelijkbaar bereik is als Schattingen van de ACT-overheid.
Vergelijkingen met gas zijn lastig, omdat rendementen en energieprijzen sterk variëren. Meestal kost een warmtepomp echter ongeveer de helft van de kosten voor verwarming als gas. Als u, in plaats van uw overtollige zonne-energie op het dak te exporteren, deze gebruikt om een warmtepomp te laten draaien, bereken ik dat deze tot 90% goedkoper zal zijn dan gas.
Warmtepompen zijn ook goed voor het klimaat. Mijn berekeningen laten zien dat een typische warmtepomp die gemiddelde Australische elektriciteit van het net gebruikt, de uitstoot met ongeveer een kwart zal verminderen ten opzichte van gas, en driekwart ten opzichte van een elektrische ventilator of paneelverwarmer.
Als een hoogrendementswarmtepomp inefficiënte gasverwarming vervangt of voornamelijk op zonne-energie draait, kunnen de reducties veel groter zijn. De kloof wordt groter naarmate emissievrije hernieuwbare elektriciteit de opwekking van kolen en gas vervangt en warmtepompen nog efficiënter worden.
Gegevens: Roadmap voor gasvervanging in de staat Victoria 2022, CC BY
Hoe werken warmtepompen?
Warmtepompen die tegenwoordig beschikbaar zijn, bereiken een efficiëntie van 300-600% - dat wil zeggen, voor elke verbruikte eenheid elektriciteit produceren ze drie tot zes eenheden warmte. Warmtepompen kunnen ook in vrieskou werken.
Hoe is dit mogelijk, wanneer het maximale rendement van traditionele elektrische en gaskachels 100% is en koude lucht koude lucht?
Het is geen magie. Denk aan je koelkast, dat is een kleine warmtepomp. In de koelkast bevindt zich een koud paneel dat een verdamper wordt genoemd. Het absorbeert warmte van het warme voedsel en andere bronnen, omdat warmte op natuurlijke wijze van een warmer object naar een koeler object stroomt. De elektromotor onder de koelkast drijft een compressor aan die de warmte naar een hogere temperatuur concentreert, die hij in je keuken dumpt. De zijkanten en achterkant van een typische koelkast worden warm als dit gebeurt. Dus je koelkast koelt het eten terwijl je de keuken een beetje verwarmt.
Een warmtepomp voldoet aan de wetten van de thermodynamica, waardoor hij in theorie kan werken met rendementen van 200% tot meer dan 1,000%. Maar hoe groter het temperatuurverschil, hoe minder efficiënt de warmtepomp is.
Als een warmtepomp warmte uit de omgeving moet halen, hoe kan hij dan werken bij koud weer? Onthoud dat je koelkast het vriesvak koud houdt terwijl je warmte naar je keuken pompt. De wetten van de fysica zijn in het spel. Wat wij als koude temperatuur ervaren, is eigenlijk best heet: het is allemaal relatief.
De ruimte ligt dicht bij een temperatuur die bekend staat als het absolute nulpunt, nul graden Kelvin of –273?. Dus een temperatuur van 0? (waarbij water bevriest), of zelfs de aanbevolen vriezertemperatuur van -18?, is eigenlijk behoorlijk heet in vergelijking met de ruimte.
Het grootste probleem voor een warmtepomp bij "koud" weer is dat zich ijs kan vormen op de warmtewisselaar, omdat waterdamp in de lucht afkoelt en condenseert en vervolgens bevriest. Dit ijs blokkeert de luchtstroom die normaal gesproken de "hete" lucht naar de warmtepomp levert. Warmtepompen kunnen worden ontworpen om dit probleem te minimaliseren.
Hoe kiest u de juiste warmtepomp voor uw woning?
Het kiezen van een geschikte warmtepomp (beter bekend als een airconditioner met omgekeerde cyclus) kan lastig zijn, omdat de meeste adviseurs gewend zijn om gasopties te bespreken. Bronnen zoals: uwhuis.gov.au, keuze.com.au en de populaire Facebook-pagina Mijn efficiënte elektrische woning kan helpen.
Alle wooneenheden moeten een energielabel dragen (zie energierating.gov.au): hoe meer sterren, hoe beter. De onafhankelijke Fair Air webcalculator stelt u in staat om de verwarmings- en koelingsbehoeften van een huis in te schatten en de grootte die nodig is om het comfort te behouden.
Grotere warmtepompen zijn duurder, dus onnodige overdimensionering kan veel meer kosten. Bovendien kunt u door isolatie, tochtafdichting en andere maatregelen om het gebouw efficiënter te maken een kleinere, goedkopere warmtepomp kopen die nog minder energie verbruikt en meer comfort biedt.
Bij gebruik van een warmtepomp is het erg belangrijk om het filter om de paar maanden te reinigen. Een verstopt filter vermindert het rendement en het verwarmings- en koelvermogen. Als u een oudere warmtepomp heeft die niet meer zoveel warmte (of koeling) levert, heeft deze mogelijk wat koudemiddel verloren en moet deze worden bijgevuld.
Over de auteur
Alan Peren, Senior Industrieel Medewerker, RMIT University
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
