Schema en werking van een lucht-luchtwarmtepomp

Lucht-luchtwarmtepompen zijn een veelgebruikte technologie in het gebied van duurzame verwarming en koeling. Deze apparaten halen warmte uit de buitenlucht en verwerken deze via een thermodynamische cyclus om de binnenlucht van een woning te verwarmen of te koelen. Daarnaast bieden ze de mogelijkheid om de kamerlucht te recirculeren en eventueel te verfrissen. In dit artikel wordt de werking van een lucht-luchtwarmtepomp uitgebreid besproken, inclusief het schema van de cyclus, de technische componenten en de voordelen en toepassingen van deze warmtepomp.

Inleiding

Lucht-luchtwarmtepompen zijn een efficiënte manier om een woning te verwarmen of te koelen. Ze werken door warmte te onttrekken aan de buitenlucht en deze via een interne ventilatieinstallatie aan de binnenlucht over te dragen. In de koelmodus omgekeerd: ze onttrekken warmte uit de binnenlucht en verwerpen deze naar buiten. Deze technologie is bijzonder geschikt voor huishoudens die op zoek zijn naar een duurzame en energiezuinige oplossing voor hun verwarming en koeling.

Het schema van een lucht-luchtwarmtepomp laat de thermodynamische cyclus zien, waarin vier belangrijke componenten een rol spelen: de verdamper, compressor, condensor en expansieklep. Elke component draagt bij aan het overbrengen van warmte in een efficiënte en duurzame manier.

Werking van een lucht-luchtwarmtepomp

1. Verdamping (verdamper)

De cyclus begint met de verdamping van een koelmiddel in de verdamper. In deze fase neemt het koelmiddel warmte op uit de buitenlucht. De verdamper bestaat uit een warmtewisselaar die blootstaat aan de omgevingslucht. De lucht wordt aangezogen door een ventilator, die de lucht over de verdamper leidt. Het koelmiddel, dat in vloeistofvorm is, verdampt bij het opnemen van warmte en verandert daardoor in gas.

2. Compressie (compressor)

Het gasvormige koelmiddel wordt vervolgens door een compressor verwerkt. De compressor verhoogt de druk van het gas, waardoor de temperatuur sterk stijgt. Deze verhoging van druk en temperatuur is essentieel om de warmteeffecten verder te intensiveren en deze aan te kunnen geven aan de binnenlucht.

3. Condensatie (condensor)

Het warme gas komt vervolgens bij de condensor aan. In deze fase geeft het koelmiddel zijn warmte af aan de binnenlucht. De condensor is meestal geïntegreerd in een ventilatorconvector, die de warme lucht verspreidt in de kamer. Het gas condenseert terug naar vloeistofvorm, waarbij het warme energie afgeeft.

4. Expansie (expansieventiel)

Na de condensatie wordt het koelmiddel via een expansieventiel geleid. Dit ventiel zorgt ervoor dat de druk van het koelmiddel sterk afneemt. Hierdoor daalt de temperatuur van het koelmiddel, waardoor de cyclus opnieuw kan beginnen. De expansie is een essentieel onderdeel van de thermodynamische cyclus, omdat het ervoor zorgt dat het koelmiddel zich opnieuw kan opladen met warmte in de volgende cyclus.

Schema van een lucht-luchtwarmtepomp

Het schema van een lucht-luchtwarmtepomp illustreert de thermodynamische cyclus en de rol van de vier belangrijkste componenten. Het diagram toont hoe warmte wordt onttrokken aan de buitenlucht, verwerkt in de cyclus en uiteindelijk overgedragen wordt aan de binnenlucht. Deze cyclus is vergelijkbaar met de werking van een koelkast, maar met de mogelijkheid om de cyclus om te keren voor koeling.

In de verwarmingsmodus werkt de warmtepomp als een verwarmingssysteem: warmte wordt uit de lucht opgenomen en overgedragen aan de kamerlucht. In de koelmodus fungeert de warmtepomp als een koelsysteem: warmte wordt uit de kamer onttrokken en afgevoerd naar buiten. Deze omkeerbare werking maakt de lucht-luchtwarmtepomp tot een veelzijdig systeem.

Toepassing en installatie

Lucht-luchtwarmtepompen zijn ideaal voor woningen waarbij het doel is om zowel verwarming als koeling te realiseren. Ze zijn meestal compact en kunnen goed in het leefomgeving ingepast worden. De buitenunit, die de verdamper en ventilator bevat, kan op een plat dak, veranda of in de tuin geïnstalleerd worden. De binnenunit, die de condensor en ventilator bevat, wordt geïnstalleerd in de kamer die verwarmd of gekoeld moet worden.

De installatie van een lucht-luchtwarmtepomp vereist geen ingewikkelde hydraulische installatie. Aangezien het systeem de warmte direct aan de lucht overdraagt, is er geen behoefte aan radiatoren of vloerverwarming. Dit maakt de warmtepomp een aantrekkelijke optie voor woningen waar geen bestaand verwarmingssysteem is of waar ruimtelijke beperkingen gelden.

Voordelen van lucht-luchtwarmtepompen

Lucht-luchtwarmtepompen bieden verschillende voordelen, waaronder:

• Energiezuinigheid: De warmtepomp gebruikt slechts een kleine hoeveelheid elektriciteit om de cyclus te onderhouden. Het grootste deel van de energie komt gratis uit de omgevingslucht.
• Milieuvriendelijkheid: Aangezien er geen fossiele brandstoffen worden verbrand, ontstaat er geen CO₂-uitstoot.
• Toepasbaar voor zowel verwarming als koeling: De omkeerbare cyclus maakt het mogelijk om in de winter te verwarmen en in de zomer te koelen.
• Compacte installatie: De buitenunit is relatief klein en kan goed in het leefomgeving ingepast worden. De binnenunit is meestal verwerkt in een ventilatorconvector of luchtaanvoer.
• Snelle installatie: Er is geen behoefte aan ingewikkelde hydraulische systemen, wat de installatieperiode verkort.

Beperkingen en overwegingen

Ondanks de voordelen van lucht-luchtwarmtepompen zijn er ook enkele beperkingen en overwegingen die in aanmerking genomen moeten worden:

• Lage temperatuurcapaciteit: Lucht-luchtwarmtepompen zijn in staat tot een maximale uitgangstemperatuur van ongeveer 40 tot 45°C, wat niet voldoende is voor traditieonale radiatoren. Daarom zijn ze meestal geschikt voor systemen met lage temperatuur, zoals vloerverwarming of ventilatorconvectoren.
• Luchtkwaliteit: Aangezien de warmtepomp de lucht recirculeert, is het belangrijk om te zorgen voor een goede ventilatie en eventueel toevoeging van verse lucht.
• Ruisniveau: De buitenunit produceert geluid, wat eventueel moet worden meegenomen bij de locatiekeuze.
• Investering: De aanschafkosten van een lucht-luchtwarmtepomp zijn hoger dan bijvoorbeeld bij een traditionele cv-ketel. Echter, het rendement en de subsidies kunnen de terugverdientijd bepalen.

Vergelijking met andere warmtepompsoorten

Lucht-luchtwarmtepompen moeten vergeleken worden met andere soorten warmtepompen, zoals lucht-water- en geothermische warmtepompen. Deze vergelijking kan worden gemaakt op basis van efficiëntie, toepassingsmogelijkheden en investeringen.

De keuze tussen deze warmtepompsoorten hangt af van de specifieke situatie van de woning en de voorkeuren van de gebruiker.

Conclusie

Lucht-luchtwarmtepompen zijn een efficiënte en milieuvriendelijke oplossing voor zowel verwarming als koeling van woningen. De thermodynamische cyclus, bestaande uit verdamper, compressor, condensor en expansieventiel, zorgt voor het efficiënte overbrengen van warmte uit de buitenlucht naar de binnenlucht. Het schema van een lucht-luchtwarmtepomp illustreert deze cyclus en toont hoe elk onderdeel bijdraagt aan de werking van het systeem.

Hoewel er beperkingen zijn qua maximale uitgangstemperatuur en ruisniveau, biedt de lucht-luchtwarmtepomp een veelzijdige en duurzame oplossing voor huishoudens. Het is belangrijk om rekening te houden met factoren zoals de luchtkwaliteit, investering en toepassingsmogelijkheden bij het kiezen van een warmtepomp. Voor woningen waar geen bestaand verwarmingssysteem is of waar een compacte en snel te installeren oplossing gewenst is, is een lucht-luchtwarmtepomp een uitstekende keuze.

Bronnen

1. Eenvoudig diagram en bediening van warmtepompen
2. Technologie lucht-water-warmtepompen
3. Warmtepomp algemeen
4. Hoe werkt een ventilatielucht-water-warmtepomp