Sådan fungerer et jordvarmeanlæg - den tekniske forklaring
Et jordvarmeanlæg består i store træk af en varmepumpe og en jordslange. Jordslangen graves ned i haven, mens varmepumpen stilles op indendørs, typisk i et bryggers eller et fyrrum. Hovedprincippet i et jordvarmeanlæg er, at en frostfri væske transporterer jordens varmeenergi ind til varmepumpen, hvor varmen afgives og ”geares” op til en højere temperatur, således at vandet i husets varmtvandsbeholder kan blive opvarmet.
Jordslanger graves ned i havejorden. Her sker det med en maskine, der både lægger jordslangen ned i den udgravede rende og dækker renden til. Foto: IVT.
Det kan virke som det rene hokus-pokus, at en kold havejord kan gøre dine radiatorer varme og sørge for varmt vand i hanerne, men det er ganske naturlig fysik, og selve varmepumpen fungerer faktisk efter samme princip som et køleskab. I varmepumpen er det blot den varme side af processen, man udnytter.
Her er den detaljerede forklaring på jordvarmeanlæggets virkemåde:
1. Jordslangen, der er nedgravet i haven, rummer en frostsikker væske, en brine. Og brinen opvarmes af den omgivne jord.
2. Herefter pumpes brinen gennem jordslangen ind til varmepumpen. Jordslangen føres i varmepumpen ind i en varmeveksler med et kølemiddel, der har et lavt kogepunkt.
3. Varmen får kølemidlet til at fordampe, og dampen føres ind i en kompressor, der øger trykket i det fordampede kølemiddel. Derved stiger kølemidlets temperatur. Kompressoren bruger strøm, men typisk bruger varmepumpeanlægget 3-4 gange mindre energi, end det leverer.
4. Efter at tryk og temperatur er hævet i kompressoren føres det varme kølemiddel ind i en kondensator, hvor varmen afgives til en vandkreds, som er forbundet til brugsvandsbeholderen og/eller til radiator/gulvvarmesystemet.
Sådan fungerer jordvarmeanlægget: Væsken i jordslangen (1) afgiver sin varme til et kølemiddel, som fordamper (2). Kølemidlet sættes under tryk og opvarmes dermed kraftigt (3). Varmen afgives til en vandkreds, der er tilsluttet en varmtvandsbeholder (4). Det varme vand cirkuleres til centralvarmesystemet (5) og opvarmer husets brugsvand (6). Herefter passerer kølemidlet en ventil, hvor tryk og temperatur sænkes (7), inden det igen ledes ind i fordamperen, hvor processen så kan gentages. Illustration: Jaqueline Honore.
5. Vandet løber fra varmepumpen enten ind i varmtvandsbeholderen, hvor det afgiver sin varme til beholderens vand eller direkte ud i husets centralvarmesystem.
6. Fra varmtvandsbeholderen kan der tappes vand til vandhaner og brusere, .
7. Efter at kølemidlet har afgivet sin varme, ledes det gennem en ventil, hvor tryk og temperatur falder. Kølemidlet ledes herefter tilbage til varmeveksleren (fordamperen), hvor det på ny opvarmes.
8. Brinen i jordslangen cirkulerer og efter endt afkøling i fordamperen varmes det op ude i jorden, inden det igen ledes ind i fordamperen, hvor det afleverer sin varme til fordamperen.
Jorvarmeanlægget får sin varmeenergi fra en frostfri væske, en brine, som løber i en jordslange minimum 60 cm nede i jorden. Jordslangen ligger i slag, så den dækker mindst muligt areal. Foto: Energinord.
Jordvarmeanlægget kan fungere ved meget lave jordtemperaturer, men jo varmere havejorden er, des mere effektivt fungerer varmepumpen. Derfor måler man i dag jordvarmeanlæg og andre varmepumpe-anlæg efter en metode, hvor der tages højde for det danske klima og for temperaturudsving hen over året. Derved får man et tal for anlæggets normeffektivitet , som du kan læse mere om her.
Sådan fungerer en luft til vand-varmepumpe – den tekniske forklaring
I et luft til vand-anlæg udnyttes luftens varmeenergi til at opvarme boligen og til at give varmt vand i hanerne. I modsætning til et jordvarmeanlæg er varmepumpen placeret udenfor og sammenbygget med en ventilator, men princippet er i det store og hele det samme.
Sådan fungerer luft til vand-varmepumpen: Udeluften trækkes ved hjælp af en ventilator forbi et rør med kølemiddel, som fordamper (1). Kølemidlet sættes under tryk og opvarmes dermed kraftigt (2). Varmen afgives til en vandkreds, der er tilsluttet en varmtvandsbeholder (3). Det varme vand cirkuleres til centralvarmesystemet (4) og opvarmer husets brugsvand (5). Herefter passerer kølemidlet en ventil, hvor tryk og temperatur sænkes (6), inden det igen ledes ind i fordamperen, hvor processen så kan gentages. Illustration: Jaqueline Honore.
Her er den detaljerede forklaring på luft til vand-varmepumpens virkemåde:
1. En ventilator trækker udeluften forbi en varmeveksler, som indeholder kølemiddel, der har et lavt kogepunkt.
2.Varmen får kølemidlet til at fordampe, og dampen føres ind i en kompressor, der øger trykket i det fordampede kølemiddel. Derved stiger kølemidlets temperatur. Kompressoren bruger strøm, men typisk bruger varmepumpeanlægget 3-4 gange mindre energi, end det leverer.
3. Efter at tryk og temperatur er hævet i kompressoren føres det varme kølemiddel ind i en kondensator, hvor varmen afgives til en vandkreds, som er forbundet til brugsvandsbeholderen og/eller til radiator/gulvvarmesystemet.
4. Vandet løber fra varmepumpen enten ind i varmtvandsbeholderen, hvor det afgiver sin varme til beholderens vand eller direkte ud i husets centralvarmesystem.
5. Fra varmtvandsbeholderen kan der tappes vand til vandhaner og brusere.
6. Efter at kølemidlet har afgivet sin varme ledes det gennem en ventil, hvor tryk og temperatur falder. Kølemidlet ledes herefter tilbage til varmeveksleren (fordamperen), hvor det på ny opvarmes.
Luft til vand-varmepumpen optager varme fra luften (1). Varmen overføres via en vandkreds til husets varmtvandsbeholder (2), som giver varmt vand i hanerne (3) samt varme i gulvvarmesystem (4) eller radiatorer (5). Illustration: B og V.
Luft til vand-varmepumpen kan fungere ved meget lave luft temperaturer, men jo varmere luften er, des mere effektivt fungerer varmepumpen. Derfor måler man i dag et luft til vand-anlæg og andre varmepumpe-anlæg efter en metode, hvor der tages højde for det danske klima og for temperaturudsving hen over året. Derved får man et tal for anlæggets normeffektivitet , som du kan læse mere om her.
Det behovsstyrede anlæg
Kernen i en varmepumpe er kompressoren. Det er her, temperaturen i fremløbsvandet kan reguleres, og temperaturen har stor betydning for økonomien i en varmepumpe. I dag benytter nogle varmepumper behovsstyrede kompressorer, der reguleres i forhold til varmebehovet. Med en behovsregulerende styreelektronik på kompressoren undgår man, at den får hyppige, energikrævende start og stop (on/off-styring). Desuden giver en jævn, reguleret fart kompressoren længere levetid end ellers.
Varmepumper med en behovsstyret kompressor er dyrere i indkøb end traditionelle varmepumper, men merudgiften vil normalt blive mere end vundet tilbage, fordi varmepumpens løbende elforbrug falder.
Behovsstyrede kompressorer går ligeledes under betegnelser som frekvensstyret kompressor eller moduleret kompressor.
Man kan også supplere husets varmtvandsbeholder med en buffertank, der kan rumme ekstra varmt vand til spidsbelastninger. Buffertanken er ikke gratis, men på plussiden tæller, at du så måske kan slippe for periodevis, supplerende opvarmning fra en elpatron, og at en kompressor uden behovsstyring får nedsat antallet af start- og stop-situationer. Lad den uddannede og erfarne installatør beregne, om det kan betale sig at investere i en ekstra buffertank.
Sådan beregnes varmepumpens effektivitet – begrebet normeffektivitet
Der er stor forskel på, hvor effektive varmepumper er, altså hvor meget varme du får ud af hver krone, som du betaler i el for at drive varmepumpen. Normalt møder du to måder at angive denne effektivitet på: COP og normeffektivitet. COP er en europæisk norm, som giver et øjebliksbillede af varmepumpens effektivitet. Men det er bedre at vide, hvor effektiv en aktuel varmepumpe er set hen over et helt år, i et typisk dansk hus og i et dansk klima. Energistyrelsen har i samarbejde med Teknologisk Institut udviklet en sådan norm for effektivitetsmålinger af varmepumper – også kaldet normeffektivitet.
På Go' Energis hjemmeside findes lister over Go' Energimærkede varmepumper, hvor der angives en normeffektfaktor for hver varmepumpe. Den indikerer en ”årsmiddel-virkningsgrad” for produktet – altså forholdet mellem den energi, som varmepumpen afgiver, og den elektricitet, som varmepumpen forbruger over året. Eller med andre ord: Hvor meget varme får man for pengene? Jo større normeffektivitet – des mere varme får man for pengene!
Normeffektfaktoren for varmepumper er bestemt ud fra testdata og ud fra en beregningsmodel, som benytter meteorologiske data fra Københavnsområdet.
Der er foretaget bestemmelse af normeffektfaktorer for både radiatordrift og for gulvvarmedrift for hver varmepumpe. Normeffektfaktoren for gulvvarmedrift er altid lidt større end normeffektfaktoren for radiatordrift. Fremløbstemperaturen er lavere ved gulvvarmedrift, og dermed er varmepumpens effektivitet større.
Normeffektfaktorerne er retningsgivende og kan benyttes til sammenligning af forskellige varmepumper, men siger selvfølgelig ikke noget helt præcist om, hvor effektiv den pågældende varmepumpe er i præcis dit hus. Det må du få din installatør til at beregne. Find den tekniske model for beregning af normeffektfaktorer her.
På Energistyrelsens hjemmeside findes desuden beskrevet kravene til varmepumpers normeffektivitet samt en beregner for normeffektiviteten.
Som beskrevet ovenfor har nogle varmepumper behovsstyring (også kaldet frekvensstyring). Disse varmepumper har erfaringsmæssigt en lidt bedre ydelse ved dellast end varmepumper med on/off-styring. Dette er ikke fuldt afspejlet i den anvendte beregningsmodel for normeffektivitet, men Energistyrelsens liste over energimærkede varmepumper indeholder oplysninger om, hvorvidt varmepumpen er frekvensstyret.