Werkingsprincipe warmtepomp

Een warmtepomp is een apparaat dat warmte verplaatst door middel van arbeid.

Alle soorten warmtepompen nemen bij lage temperatuur warmte op die bij hoge temperatuur weer wordt afgegeven. Volgens de Tweede Hoofdwet van de thermodynamica gaat dat niet vanzelf, zodat er een of andere vorm van arbeid aan te pas moet komen.

De meest voorkomende soorten (conventionele) warmtepompen werken door een vloeistof bij lage temperatuur te laten verdampen en de damp bij hoge temperatuur te laten condenseren. In het eerste geval moet het kookpunt dus worden verlaagd en/of in het tweede geval worden verhoogd. Het kookpunt kan worden verhoogd door de druk te verhogen met een compressor(pomp), aan de andere kant kan het kookpunt weer worden verlaagd door de druk te laten zakken in een turbine of (meestal) smoorventiel.

Het geheel van verdampen, comprimeren, condenseren en expanderen vormt een gesloten kringloop voor het rondstromend koudemiddel, de thermodynamische cyclus, maar niet voor de warmte en de arbeid: aan het systeem wordt netto arbeid toegevoerd (in de compressor) en er wordt warmte verplaatst van de verdamper naar de condensor. Daarnaast ontstaat er extra warmte, geluid en infraroodstraling; deze ongewenste bijproducten heten verlies en gaan ten koste van het rendement.

Er is energie nodig om de lage temperatuur-energie uit de bodem of omgevingslucht-energie naar een hoger niveau te brengen. Omdat de benodigde energie lager is dan de geleverde energie dragen warmtepompen bij aan een grote vermindering van de CO2-uitstoot. Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in COP (=geleverd energie/gebruikte energie; Engelse afkorting: Coefficient Of Performance) en bereikt waarden, afhankelijk van de toepassing, van 4,0 tot 4,6.

Thermische aandrijving

Een absorptiewarmtepomp is een warmtepomp die werkt zonder compressor, in sommige gevallen zelfs geheel zonder bewegende delen (behalve het stromende fluïdum uiteraard). Zulke warmtepompen zijn bijvoorbeeld te vinden in gasgestookte koelkastjes voor op de camping. Een ander type warmtepomp is de adsorptiewarmtepomp. Een adsorptiewarmtepomp is gebaseerd op dezelfde techniek als een absorptiewarmtepomp, alleen werkt de adsorptiewarmtepomp met een vaste stof terwijl de absorptiewarmtepomp met een vloeistof werkt.

Peltier-element

Een Peltier-element zet elektrische stroom direct om in een warmtestroom tegen een temperatuurverschil. Het is een elektrische component die gebruikt kan worden om warmte te verplaatsen van een koude naar een warme plek of om een elektrische stroom op te wekken uit een temperatuurverschil. Het is puur een elektrische warmtepomp, vernoemd naar het Peltier-effect en het Seebeck-effect die beide met dat element opgewekt kunnen worden. Met een Peltier-element kan een warmtepomp gerealiseerd worden zonder bewegende delen of vloeistoffen. Deze is daardoor zeer onderhoudsarm en in principe volkomen trillingsvrij.

Meer informatie ...