Hoe werkt een warmtepomp?

De basis van een warmtepomp bestaat uit een gesloten circuit, wat gebruikt maakt van natuurkundige processen, aan de condensor zijde van gas naar vloeistof (condensatie), resulteert in temperatuur verhoging (bij condensatie komt energie vrij) en aan de verdamper zijde, van vloeistof naar gas(verdampen, kost energie), geeft temperatuur verlaging. Als je tijdens de temperatuur verlaging warmte toevoegt, komt die extra toegevoegde warmte bij de condensatie weer vrij. Een proces wat Carnot heeft bedacht, als het Carnot-proces.

Koelmiddel
Het koelmiddel (damp aan verdamperzijde) wordt aangezogen door een compressor. Deze zorgt ervoor dat de druk van het gasvormige koelmiddel veel hoger wordt. Daarbij stijgt ook de temperatuur (door het samenpersen). Door deze hogere druk is het mogelijk om het koelmiddel-gas weer vloeibaar te maken bij een hogere temperatuur in een condensor. Tijdens het condenseren komt de in de verdamper toegevoegde warmte weer vrij samen met de door de compressor geleverde energie. De condensor is ook een (platen) warmtewisselaar, die de vrijkomende warmte afgeeft aan het CV water. Het nu vloeibare koelmiddel stroomt vanuit de condensor via een expansieventiel weer terug naar de verdamper. Door het expansieventiel krijg je een druk verlaging. Daardoor kan het koelmiddel in de verdamper verdampen,(vaak een R407 gas) als een vloeistof verdampt naar een gas krijg je temperatuur verlaging. De verdamper is ook een (platen) warmtewisselaar, doordat de temperatuur nu lager is dan de vloeistof die uit de aarde komt, kan het gas warmte opnemen. Wat weer naar de compressor gaat. Voor dit proces moet de compressor arbeid verrichten. De verhouding tussen in de condensor afgegeven warmte en de energie die wordt opgenomen door de compressor-motor noemen we de coëfficiënt of performance oftewel de COP.

Uit welke onderdelen bestaat een warmtepomp?

Een warmtepompsysteem kunnen we onderverdelen in drie hoofdcomponenten: bronsysteem, de warmtepomp zelf (ook wel ‘omzetsysteem’ genoemd) en het afgiftesysteem. Het bronsysteem maakt gebruik van grondwater(het kan ook een horizontale of verticale wisselaar zijn), het omzetsysteem is een elektrisch aangedreven compressiewarmtepomp en het afgiftesysteem is uitgevoerd als vloerverwarming, maar je kan hem evt. ook omschakelen naar een boiler. De werking van de gesloten mechanisch aangedreven compressiewarmtepomp hebben we al eerder uiteengezet. De temperatuurlift ligt in de praktijk meestal tussen 20 en 60°C. De COP varieert dan tussen 6 en 2,5.

Verschillende soorten koudemiddelen
Er zijn zeer veel werkmiddelen (=koudemiddelen) beschikbaar voor warmtepompen.
Bij warmtepompen tot 50°C is de keuze zeer groot. Bij hogere temperatuur warmtepompen wordt deze sterk teruggebracht i.v.m. de maximale systeemdruk. Warmtepompen, die hun warmte uit de buitenlucht halen, hebben bij vorst een beduidend lagere COP. Ook de verschillende compressortypes hebben nog invloed op de COP. De keuze voor een bepaald compressortype zal in de praktijk echter meer afhangen van technische beperkingen. Kleine warmtepompen gebruiken vaak een scrollcompressor, grotere schroefcompressoren of zuigercompressoren en in heel grote machines worden ook wel turbocompressoren toegepast. Klik hier voor meer algemene informatie over warmtepompen.