Wat is een warmtepompsysteem? Wat te weten

Als je niet bekend bent met warmtepompen, er is geen tijd zoals het heden om dat te veranderen. In 2023 treden federale prikkels in werking om de aankoop en installatie van een budget te vergemakkelijken. En in 2030 begint Californië met uitfaseren gas ovens.

Omdat warmtepompen 50 procent minder energie verbruiken dan elektrische weerstandsovens volgens de Milieubeschermingsagentschap (EPA), zijn ze klaar om de meest economische verwarmingsoptie te worden voor Californiërs, evenals mensen in andere staten die het voorbeeld van Californië volgen.

Dus wat is dit huishoudelijke apparaat dat "warmte pompt?" Het idee is niet exotisch. Draai uw raam-airconditioner om en hij zou kunnen functioneren als een rudimentaire warmtepomp. Maar zoals je zou verwachten, zijn echte warmtepompen geavanceerder dan dat.

Wat is een warmtepompsysteem?

Een warmtepomp is een elektrisch apparaat dat warmte van buiten naar binnen overbrengt, en vice versa.

De meeste warmtepompen hebben omkeerkleppen waardoor ze ook als airconditioners kunnen functioneren. De belangrijkste werkende onderdelen zijn een compressor, die een koelmiddel door een systeem van koperen spoelen laat circuleren, en een ventilator om lucht in de leefruimte te laten circuleren.

Warmtepompsystemen bestaan ​​meestal uit twee units, een buiten en een binnen, verbonden door koperen buizen die door de muur van het gebouw lopen. De compressor staat meestal buiten.

Hoe werkt een warmtepomp?

Het koelsysteem bestaat uit twee spoelen (condensor en verdamper) gescheiden door een expansieventiel waardoor een koelmiddel continu circuleert. In de condensorspiraal zet de compressor het koelmiddel onder druk om het tot een vloeistof te condenseren. Omdat bij dit proces warmte vrijkomt, is de condensorbatterij altijd heet.

De onder druk staande vloeistof drukt tegen een expansieventiel aan het einde van de batterij. Wanneer de druk hoog genoeg is, gaat de klep open en spuit het koelmiddel in de verdamperspiralen, waar de plotselinge drukverlaging het koelmiddel in damp verandert.

Verdamping haalt energie uit het omringende medium (lucht, grond of water). Dit gaat terug naar de condensorspiraal om als warmte vrij te komen wanneer het koelmiddel weer onder druk komt.

Soorten warmtepompsystemen

Het is mogelijk om te categoriseren warmtepompen volgens het medium waar ze warmte uitwisselen.

Een lucht-bron pomp haalt warmte uit de omgevingslucht. A grond-bron (of geothermische) pomp haalt het uit de grond, en a waterbron pomp uit een nabijgelegen waterlichaam. Grond- en waterwarmtepompen profiteren van de stabiele temperatuuromstandigheden ondergronds of in een waterlichaam. Ze werken beter in koude klimaten dan luchtbronmodellen.

Een andere manier om warmtepompen te categoriseren is op grootte. Units voor het hele huis met krachtige compressoren kan de plaats innemen van een oven en airconditioning in een centraal verwarmings-/koelsysteem. De condensorbatterij is gemonteerd in een luchtbehandelingskast waarin ook een ventilator is ondergebracht.

Kleinere warmtepompen, ook wel bekend als buisloze minisplits, een of meer wandgemonteerde binnenunits hebben, elk met een eigen ventilator. Minisplits produceren genoeg warmte voor een enkele kamer. Er zijn ook minisplitsystemen met een enkele compressor die tot acht of negen wandunits voedt.

Waar komen warmtepompen het meest voor?

Je vindt ze vooral in regio's met gematigde wintertemperaturen.

Volgens gegevens van de Nationale Vereniging van Woningbouwers, 75% tot 77% van de huizen in de Oost-Zuid-Centrale en Zuid-Atlantische staten hebben ze, terwijl 20% van de huizen in de West-Zuid-Centrale staten die hebben. Ze komen niet zo vaak voor in noordelijke staten omdat de luchttemperaturen te koud zijn en grond- of waterbronmodellen duur zijn om te installeren.

De situatie is echter niet statisch. Fabrikanten werken aan de ontwikkeling van efficiëntere modellen die werken in koude klimaten. Bovendien kunnen units worden uitgerust met extra weerstandsverwarmers om op koude dagen voor extra warmte te zorgen.

Een warmtepomp kopen

De belangrijkste kenmerken waarmee rekening moet worden gehouden, zijn de warmteafgifte, gemeten in British Thermal Units (Btus), en de Seasonal Energy Efficiency Rating (SEER). Warmteafgifte wordt ook vaak gemeten in tonnen, waarbij één ton = 12.000 Btus.

Er zijn twee vuistregels voor het dimensioneren van een warmtepomp. Een daarvan is om 30 Btus warmte per vierkante voet vloeroppervlak te leveren. De andere is om het totale vloeroppervlak te delen door 500 om het aantal tonnen te bepalen dat je nodig hebt. Het is belangrijk voor een HVAC-aannemer om tests uit te voeren om een ​​unit nauwkeurig te dimensioneren voor een bepaald huis, zodat deze de juiste hoeveelheid warmte produceert.

SEER-nummers beginnen bij 13 (laag rendement) en stijgen naar 21 of 22 (hoog rendement). Een unit met een hoog SEER-nummer verbruikt minder elektriciteit, maar heeft meer bewegende onderdelen en kost meer in aanschaf en onderhoud.

In de praktijk zou een systeem met een 16 SEER voldoende moeten zijn in gematigde klimaten. Om de prestaties in een kouder klimaat te maximaliseren of het stroomverbruik te minimaliseren, kiest u voor een hogere SEER. U kunt de energie die een bepaalde eenheid verbruikt en de maandelijkse kosten ervan berekenen door de warmteafgifte in Btus te delen door de SEER. Je krijgt het resultaat in watt per uur. Vermenigvuldig dat dan met het lokale elektriciteitstarief.

Een warmtepomp installeren

Sommige mini-split units, zoals de Meneer Cool DIY, kan worden geïnstalleerd door huiseigenaren. Als u zich daar niet prettig bij voelt, huur dan een erkende HVAC-technicus in.

De buitenunit wordt op een betonnen plaat of voetsteunen gemonteerd om hem hoog en droog te houden. Een of meer binnenunits zijn geïnstalleerd op muren of in een luchtbehandelingsunit die is aangesloten op het leidingwerk van het gebouw. De twee units zijn vervolgens verbonden door koelslangen en elektrische draden die door de muur gaan.

Omdat de meeste warmtepompen ook als airconditioners functioneren, wordt er een afvoerslang meegeleverd voor condensaat dat uit de binnenbatterij druppelt als het koud is.

Onderhoud warmtepomp

Zowel de binnen- als de buitenunit hebben regelmatig onderhoud nodig, inclusief het vervangen van luchtfilters en het stofvrij maken van de spoelen. De buitenunit moet vrij worden gehouden van sneeuw, bladeren en ander vuil, zodat de lucht kan circuleren.

Het kan nodig zijn om de verdamperspiraal in de buitenunit in de winter af en toe ijsvrij te maken en in de zomer in de binnenunit. Schakel gewoon de stroom uit en laat het ijs smelten, in plaats van te proberen het eraf te schrapen en mogelijk de spoel te beschadigen.

Chris Deziel is al meer dan 30 jaar actief in de bouw. Hij hielp een kleine stad in de woestijn van Oregon van de grond af op te bouwen en hielp bij het opzetten van twee landschapsarchitectuurbedrijven. Hij heeft gewerkt als timmerman, loodgieter en meubelmaker. Deziel schrijft sinds 2010 doe-het-zelfartikelen en heeft als online consultant gewerkt, meest recentelijk met de Pro Referral-service van Home Depot. Zijn werk is gepubliceerd op Landlordology, Apartments.com en Hunker. Deziel heeft ook wetenschappelijke inhoud gepubliceerd en is een fervent muzikant.