De belangrijkste beperking van luchtwarmtepompen is een aanzienlijke prestatiedaling wanneer de buitentemperatuur het vriespunt bereikt.
Warmtepompen zijn in opkomst als een efficiënte oplossing voor ruimteverwarming en airconditioning, vooral wanneer ze worden gebruikt in systemen met variabele koelmiddelstroom. Ze kunnen qua koelmodus de meest efficiënte airconditioningsystemen evenaren en kunnen concurreren met de lage kosten van verwarming door middel van verbranding, terwijl ze alleen elektriciteit gebruiken. Vergeleken met een conventionele weerstandsverwarmer realiseert een warmtepomp een besparing van 40 tot 80 procent, afhankelijk van het specifieke model en de bedrijfsomstandigheden.
Terwijl luchtwarmtepompen warmte rechtstreeks uitwisselen met de buitenlucht, profiteren bodemwarmtepompen van de stabiele ondergrondse temperatuur om een hoger rendement te bereiken. Gezien de hoge prijs en complexe installaties van een grondbronsysteem zijn luchtwarmtepompen de meest voorkomende optie.
De belangrijkste beperking van luchtwarmtepompen is een aanzienlijke prestatiedaling wanneer de buitentemperatuur het vriespunt bereikt. Ontwerpingenieurs moeten bij het specificeren van een warmtepomp rekening houden met het effect van het plaatselijke weer en ervoor zorgen dat het systeem is uitgerust met adequate maatregelen voor de laagst verwachte temperaturen.
Welke invloed heeft de extreme kou op luchtwarmtepompen?
De grootste uitdaging bij het gebruik van een luchtwarmtepomp bij temperaturen onder het vriespunt is het beheersen van de ijsophoping op de buitenspiralen. Omdat de unit warmte onttrekt aan de buitenlucht die al koud is, kan vocht zich gemakkelijk ophopen en bevriezen op het oppervlak van de batterijen.
Hoewel de ontdooicyclus van de warmtepomp ijs op de buitenbatterijen kan doen smelten, kan de unit geen ruimteverwarming leveren zolang de cyclus duurt. Naarmate de buitentemperatuur daalt, moet de warmtepomp vaker in de ontdooicyclus gaan om de ijsvorming te compenseren, en dit beperkt de warmte die aan de binnenruimtes wordt afgegeven.
Omdat bodemwarmtepompen geen warmte uitwisselen met de buitenlucht, worden ze relatief ongevoelig voor temperaturen onder het vriespunt. Ze vereisen echter opgravingen die moeilijk uit te voeren zijn onder bestaande gebouwen, vooral in drukke stedelijke gebieden.
Luchtwarmtepompen specificeren voor koud weer
Bij gebruik van luchtwarmtepompen met temperaturen onder het vriespunt zijn er twee belangrijke manieren om het warmteverlies tijdens ontdooicycli te compenseren:
Een back-upverwarmingssysteem toevoegen, meestal een gasbrander of elektrische weerstandsverwarmer.
Specificeren van een warmtepomp met ingebouwde maatregelen tegen vorstophoping.
Back-upverwarmingssystemen voor luchtwarmtepompen zijn een eenvoudige oplossing, maar hebben de neiging de eigendomskosten van het systeem te verhogen. De ontwerpoverwegingen veranderen afhankelijk van het gespecificeerde type back-upverwarming:
Een elektrische weerstandsverwarmer werkt met dezelfde energiebron als de warmtepomp. Het verbruikt echter meer stroom voor een bepaalde verwarmingsbelasting, waardoor een grotere bedradingscapaciteit nodig is. Het algehele systeemrendement daalt ook, omdat weerstandsverwarming veel minder efficiënt is dan de werking van een warmtepomp.
Een gasbrander realiseert veel lagere bedrijfskosten dan een weerstandsverhitter. Er zijn echter een gastoevoer en een uitlaatsysteem voor nodig, waardoor de kosten van de installatie omhoog gaan.
Wanneer een warmtepompsysteem gebruikmaakt van back-upverwarming, wordt aanbevolen de thermostaat op een gematigde temperatuur in te stellen. Dit minimaliseert de frequentie van de ontdooicyclus en de bedrijfstijd van het back-upverwarmingssysteem, waardoor het totale energieverbruik wordt verlaagd.
Warmtepompen met ingebouwde maatregelen tegen koud weer
Luchtwarmtepompen van toonaangevende fabrikanten zijn doorgaans geschikt voor buitentemperaturen tot -4°F. Wanneer de units echter zijn uitgebreid met maatregelen voor koud weer, kan hun werkingsbereik zich uitbreiden tot onder -10°F of zelfs -20°F. Hieronder volgen enkele algemene ontwerpkenmerken die door warmtepompfabrikanten worden gebruikt om de impact van de ontdooicyclus te beperken:
Sommige fabrikanten bieden warmteaccumulatoren aan, die warmte kunnen blijven leveren wanneer de warmtepomp in de ontdooicyclus komt.
Er zijn ook warmtepompconfiguraties waarbij een van de hete koelmiddelleidingen door de buitenunit circuleert om bevriezing te helpen voorkomen. De ontdooicyclus wordt alleen geactiveerd als dit verwarmingseffect niet voldoende is.
Wanneer een warmtepompsysteem meerdere buitenunits gebruikt, kunnen deze worden geprogrammeerd om de ontdooicyclus achter elkaar in te schakelen en niet tegelijkertijd. Zo verliest het systeem nooit zijn volledige verwarmingscapaciteit door ontdooiing.
Buitenunits kunnen ook worden uitgerust met behuizingen die de unit beschermen tegen directe sneeuwval. Op deze manier hoeft de unit alleen het ijs aan te pakken dat zich direct op de spoelen vormt.
Hoewel deze maatregelen de ontdooicyclus niet volledig elimineren, kunnen ze wel de impact ervan op het verwarmingsvermogen verminderen. Om de beste resultaten te bereiken met een luchtwarmtepompsysteem, is de eerste aanbevolen stap een beoordeling van het plaatselijke weer. Op deze manier kan vanaf het begin een adequaat systeem worden gespecificeerd; wat eenvoudiger en goedkoper is dan het upgraden van een ongeschikte installatie.
Aanvullende maatregelen om de efficiëntie van de warmtepomp te verbeteren
Het hebben van een energiezuinig warmtepompsysteem vermindert de kosten voor verwarming en koeling. Het gebouw zelf kan echter ook zo worden ontworpen dat de behoefte aan koeling in de zomer en de behoefte aan verwarming in de winter tot een minimum worden beperkt. Een gebouwschil met voldoende isolatie en luchtdichtheid minimaliseert de behoefte aan verwarming en koeling, vergeleken met een gebouw met slechte isolatie en veel luchtlekken.
Ventilatieregelingen dragen ook bij aan de efficiëntie van verwarming en koeling, door de luchtstroom aan te passen aan de behoeften van het gebouw. Wanneer ventilatiesystemen voortdurend op volle luchtstroom werken, is het luchtvolume dat moet worden geconditioneerd groter. Als de ventilatie daarentegen wordt aangepast aan de bezetting, is het totale luchtvolume dat moet worden geconditioneerd lager.
Er is een breed scala aan verwarmings- en koelingsconfiguraties die in gebouwen kunnen worden toegepast. De laagste eigendomskosten worden echter bereikt wanneer de installatie wordt geoptimaliseerd op basis van de behoeften van het gebouw.
Artikel door Michael Tobias
Referentie: Tobias, M. (zd). Schakel cookies in. Stapelpad. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
Als u probleemloos problemen met lage prestaties bij lage omgevingstemperaturen van warmtepompproducten wilt, stellen wij u graag onze EVI luchtbronwarmtepompen voor! In plaats van de normale omgevingstemperatuur van -7 tot 43 graden Celsius, kunnen ze op de laagste temperatuur tot -25 graden Celsius werken. Neem gerust contact met ons op voor meer informatie!
Posttijd: 16 maart 2022