Varmepumpe

En varmepumpe kan pumpe termisk energi fra et varmereservoir (f.eks. koldt) til et andet varmereservoir (f.eks. varmt). Det vil sige, at den kan anvendes til køling (køleskabe) og/eller opvarmning af boligen.

Hvor effektiv en varmepumpe er, kan beskrives ved effektfaktoren, . Effektfaktoren fortæller, hvor meget arbejde, der skal bruges for at tilføre en varmemængde på 1 Joule. Carnot udledte en formel til at beregne den teoretisk maksimale effektfaktor: , hvor  er temperaturen målt i Kelvin.

Det overraskende er, at der via en ideel og praktisk varmepumpe bliver pumpet mere varmeenergi, end der tilføres af (mekanisk) energi. F.eks. vil en ideel varmepumpe kunne pumpe cirka 9 gange så meget varme, som der tilføres mekanisk, når Tkold = -10 °C og Tvarm = 20 °C, svarende til, at effektfaktoren her er 9. Med stempelkompressor-baserede varmepumper er det almindeligt med en faktor mellem 2 til 3. En normaleffektivitet på over 3 er i dag normal.

Varmen, der pumpes, fås f.eks. fra omgivelserne, men kan f.eks. også være et forholdsvis termisk lukket indre rumfang af et køleskab.

Man får derfor mere varme ved at pumpe med en varmepumpe end ved at omsætte energi direkte til varme (brødrister, el-radiatorer, olie- og gasfyr,...).

En varmepumpe til husbrug kan med fordel også vendes til et aircondition-anlæg. Fordelen er så, at man kan pumpe varme ind i huset om vinteren og pumpe varme ud af boligen om sommeren.

Varmepumpetyper 
 Termoelektrisk – Peltier-effekt Peltier-element
 Gaskompressionsvarmepumpe
 Termoakustisk varmepumpe
 Stirlingmotor (reversibel)
 termoakustisk Stirlingmotor
 Faseskiftvarmepumpe – anvendes i køleskabe med freon eller ammoniak.
 Absorptionsvarmepumpe
 Adsorptionsvarmepumpe

Anvendelse: Vandkogning på havet 
En ideel varmepumpe kan pumpe cirka 3,7 gange så meget varme, som der tilføres mekanisk, når  og , idet 3,7

Man skal dog huske på, at ved opvarmning af et varmereservoir fra en lavere til en højere temperatur, f.eks. opvarmning af vand fra 10 °C til kogepunktet omkring 100 °C, så vil start-effekfaktoren være højere end slut-effekfaktoren, når destinationsvarmereservoiret har nået en temperatur af cirka 100 °C. Derfor vil effekfaktoren for hele opvarmningen ligge mellem start- og slut-effekfaktoren.

Typer

Små varmepumper til den private husstand 
Der findes mange forskellige muligheder med varmepumpens brug. En af disse er for at give varme i husstanden, ofte 2-15 kW. Her varmer blandt andet luft til luft varmepumper og luft til vand varmepumper. Grunden til at varmepumpen er populær er dens energieffektivitet. 
Luft til luft varmepumpen bruges ofte i danske sommerhuse, da den kan holde disse varme hele året rundt uden at huset oplever frostskader.

Luft til vand varmepumpen er den klassiske varmepumpe for den danske familie. Denne er meget populær i helårsboliger da den kan dække de flestes behov og bruges hele året.

Større varmepumper 
Store varmepumper findes i op til 2 MW, som bruges i fjernvarme og industri med temperatur op til 100 grader Celsius. Arbejdsmediet kan være  eller ammoniak.

Hvordan virker varmepumper 

Grundlæggende virker alle varmepumper ens. 

Der sendes kølemiddel ind i en fordamper, her flyttes energi fra en ekstern del. Det kan være et jordanlæg eller en udendørs blæser. Energi flyttes via en varmeveksler. Kølemidlet har nu en højere temperatur end før, og føres igennem en kompressor, hvorved der genereres mere energi i form af varme. Det opvarmede kølemiddel sendes til en kondensator, hvor det via en varmeveksler igen afgiver varmen til inderdelen. Den kan bestå af en vandbåret del (jord-til-vand eller luft-til-vand) eller luftbåret del (luft-til-luft). Til sidst sendes kølemidlet igennem en drøvleventil, som ophæver kompressionen, således at der sker et energi/varmetab, og processen kan starte forfra.

Uanset hvilken af de ovenfor nævnte typer varmepumper der anvendes, så fungerer kernen i dem på denne måde. De eksterne dele, bestående at yderdelen og inderdelen, kan således variere.

Hvor meget larmer varmepumper? 
Når varmepumper skal arbejde på høj tryk, betyder det ofte at både inde- og yderdel larmer mere, end når varmepumpen kører på nominel effekt/drift. På mange moderne varmepumper larmer en indedel ikke mere end 18-22 dB. Det er et støjniveau, der svarer til lidt mere end normal hvisken. Anderledes er det dog med varmepumpens yderdel. Her kan et støjniveau godt ramme 45-55 dB, hvilket svarer til at have en normal samtale. I mange situationer er det derfor vigtigt at tænke over placeringen af udedelen. Placeres den tæt på et soveværelse, kan de være til gene om natten. Placeres den tæt på en nabo, kan den være til gene for naboen og samtidig overstige de støjgrænser der findes for boligområder. 

Som hovedregel kan der trækkes 3 dB fra pr. meter man kommer væk fra delen der afgiver støjen/larmen. På denne måde er det muligt at tage højde for sig selv og naboen. Energistyrelsen har lavet en støjberegner til varmepumper.

Eksterne henvisninger 

 Sparenergi.dk er energistyrelsen information om varmepumper
 Sådan fungerer varmepumpen 

Pumper
Energiteknik
Transducere
Køleteknik