Het gebruik van het h-log P diagram bij het berekenen van warmtepompen

Published by Redactie on oktober 7, 2025 | Category warmtepomp

Het h-log P diagram (ook wel enthalpie-logaritmische drukdiagram genoemd) is een krachtig hulpmiddel voor het analyseren en berekenen van warmtepompinstallaties. Dit diagram toont het gedrag van koudemiddelen in diverse aggregatietoestanden en helpt technici en engineers bij het optimaliseren van het koel- en warmteverwisselingsproces. In dit artikel zullen we dieper ingaan op het gebruik van het h-log P diagram bij het berekenen van warmtepompen, waarbij we ons baseren op relevante informatie uit betrouwbare bronnen.

Inleiding

In het h-log P diagram worden de fysieke eigenschappen van koudemiddelen grafisch weergegeven, zoals druk, enthalpie, aggregatietoestand en temperatuur. Door deze eigenschappen te visualiseren, wordt het mogelijk om de efficiëntie van warmtepompsystemen te beoordelen en eventuele problemen in de kringloop te identificeren.

Het gebruik van het h-log P diagram is essentieel bij het analyseren van de prestaties van warmtepompen, omdat het directe toegang biedt tot belangrijke parameters zoals verdampingswarmte, compressorarbeid en condensatiewarmte. Het diagram is ook nuttig bij het bepalen van het COP (Coefficient of Performance), een maat voor de efficiëntie van een warmtepompinstallatie.

In de volgende paragrafen zullen we de werking van het h-log P diagram toelichten, de berekeningen van COP en de rol van de compressor bespreken, en uitleggen hoe het diagram kan worden gebruikt bij het optimaliseren van warmtepompen.

Het h-log P diagram: een visuele weergave van koudemiddelen

Het h-log P diagram is een grafische representatie van de thermodynamische eigenschappen van koudemiddelen. Het diagram toont de relatie tussen enthalpie (h) op de horizontale as en de logaritmische druk (P) op de verticale as. De enthalpie geeft het totaal aantal kJ warmte per kg koudemiddel aan, terwijl de druk een maat is voor de aggregatietoestand van het koudemiddel (damp, vloeistof of gas).

Elk koudemiddel heeft zijn eigen unieke h-log P diagram. In het diagram zijn verschillende gebieden te onderscheiden, zoals het coëxistentiegebied (waar vloeistof en damp tegelijk voorkomen) en de isothermen (lijnen van constante temperatuur). Deze visuele weergave maakt het mogelijk om te zien hoe het koudemiddel gedraagt onder verschillende druk- en temperatuuromstandigheden.

Meetgegevens van een werkende warmtepompinstallatie kunnen direct in het h-log P diagram worden getekend, wat een momentopname geeft van de toestand van het koudemiddel op dat specifieke moment. Deze momentopname helpt bij het bepalen van parameters zoals nakoeling, oververhitting en verdampingswarmte.

Het bepalen van COP in het h-log P diagram

De COP (Coefficient of Performance) is een maat voor de efficiëntie van een warmtepompinstallatie. Het wordt berekend als het verhouding tussen het afgegeven warmtevermogen en het toegevoegde elektrische vermogen. In het h-log P diagram is het COP makkelijk te bepalen door het verschil in enthalpie te meten tussen bepaalde punten in de kringloop.

Bijvoorbeeld, in een warmtepompinstallatie met R407c als koudemiddel, kan het COP op het diagram worden berekend als volgt:

Afgegeven warmte (Q afgifte) = h3 - h1
Toegevoegde warmte (Q toegevoegd) = h2 - h1
COP = Q afgifte / Q toegevoegd

In een praktijkvoorbeeld met een warmtepompinstallatie waarbij Q afgifte 5 kW bedraagt en Q toegevoegd 0,78 kW is, is het COP 5 / 0,78 = 6,4. Dit is de zogenaamde koelzijdige COP, die lager is dan het daadwerkelijke COP van de warmtepompinstallatie.

De werkelijke COP van een warmtepompinstallatie moet ook rekening houden met het rendement van de compressor. Als de compressor bijvoorbeeld 80% efficiënt is, is het daadwerkelijke COP 5 / 0,975 = 5,1. Deze waarde is lager dan het koelzijdige COP, omdat de compressor energie verbruikt bij het comprimeren van het koudemiddel.

Het COP in het h-log P diagram is dus een theoretische waarde die het rendement van de warmteoverdracht laat zien, terwijl het daadwerkelijke COP ook het rendement van de compressor meeneemt.

De rol van de compressor in het h-log P diagram

De compressor is een essentieel onderdeil van een warmtepompinstallatie. Het comprimeert het koudemiddel, waardoor de druk en temperatuur stijgen. In het h-log P diagram is het werk van de compressor te zien als een verticale lijn die het koudemiddel van de verdampingsdruk naar de condensatiedruk brengt.

Het rendement van de compressor heeft een grote invloed op het daadwerkelijke COP van de warmtepompinstallatie. Als de compressor bijvoorbeeld 80% efficiënt is, betekent dit dat 20% van de toegevoegde energie verloren gaat door wrijving en warmteverlies. Dit leidt tot een hogere energieconsumptie en dus een lager COP.

Het h-log P diagram helpt bij het bepalen van het rendement van de compressor door het verschil in enthalpie tussen de ingang en uitgang van de compressor te meten. Dit verschil is een maat voor de arbeid die de compressor moet leveren. Hoe kleiner dit verschil, hoe efficiënter de compressor werkt.

De invloed van temperatuurveranderingen op het h-log P diagram

De temperatuur van de bron (zoals lucht, grond of water) heeft een grote invloed op de prestaties van een warmtepompinstallatie. In het h-log P diagram is te zien hoe veranderingen in de bron- en afgifte-temperatuur de kringloop van het koudemiddel beïnvloeden.

Bijvoorbeeld, bij een lucht/water warmtepomp is de luchttemperatuur de bron. Deze temperatuur verandert gedurende het jaar, wat leidt tot een verandering in de kringloop van het koudemiddel. In de winter is de bron-temperatuur lager dan in de zomer, wat betekent dat de warmtepomp meer arbeid moet leveren om warmte op te wekken. Dit wordt zichtbaar in het h-log P diagram, waarbij de kringloop zich verplaatst van links onder naar rechts boven.

Hoewel de kringloop verandert, blijft de werking van de warmtepompinstallatie hetzelfde. Het koudemiddel verplaatst zich steeds in dezelfde richting door het diagram, maar de afgegeven warmte en toegevoegde energie veranderen afhankelijk van de bron- en afgifte-temperatuur.

Het optimaliseren van warmtepompinstallaties met het h-log P diagram

Het h-log P diagram is niet alleen een diagnostisch hulpmiddel, maar ook een waardevolle tool voor het optimaliseren van warmtepompinstallaties. Door het diagram te gebruiken, kunnen technici bepalen of de componenten van een warmtepompinstallatie goed op elkaar afgestemd zijn.

Een belangrijke factor bij het optimaliseren van een warmtepompinstallatie is het vermijden van oververhitting. Oververhitting treedt op als het koudemiddel na de verdamping te veel warmte opneemt, wat leidt tot een verhoogde energieconsumptie. In het h-log P diagram is te zien of er te veel oververhitting is, wat helpt bij het aanpassen van de compressor of het expansieventiel.

Te veel oververhitting is schadelijk voor de efficiëntie van de warmtepompinstallatie, omdat de energie die nodig is voor de oververhitting niet gebruikt kan worden voor het opwekken van warmte. Daarnaast moet het expansieventiel precies de benodigde expansie waarborgen, zodat het koudemiddel goed kan verdampen en condensereren.

Het h-log P diagram helpt bij het vinden van de juiste balans tussen oververhitting, expansie en warmteoverdracht. Door de kringloop van het koudemiddel in het diagram te volgen, kunnen technici kleine aanpassingen doen aan de componenten van de warmtepompinstallatie om de efficiëntie te verbeteren.

De toekomst van warmtepompen en het h-log P diagram

Het gebruik van warmtepompen is in de toekomst verder met uitstekende voortgang, aangezien het aardgasnet steeds verder wordt afgebouwd en het gebruik van aardgas wordt ontmoedigd. Warmtepompen worden steeds vaker gebruikt voor het verwarmen van woningen en gebouwen, wat leidt tot een groeiende vraag naar technici die kunnen werken aan warmtepompinstallaties.

Het h-log P diagram zal in de toekomst een belangrijke rol blijven spelen bij het analyseren en optimaliseren van warmtepompinstallaties. Met het steeds sneller veranderende klimaat en de groeiende behoefte aan duurzame energie, is het belangrijk dat technici goed zijn op de hoogte van de thermodynamische processen in warmtepompen.

Het diagram helpt bij het ontwerpen van duurzame warmtepompsystemen en het uitvoeren van berekeningen op basis van de onderliggende natuurkundige begrippen. Door het h-log P diagram te gebruiken, kunnen technici zorgen voor efficiënte en duurzame warmtepompinstallaties die goed aansluiten bij de energiebehoeften van de toekomst.

Conclusie

Het h-log P diagram is een krachtig hulpmiddel voor het analyseren en optimaliseren van warmtepompinstallaties. Het diagram geeft een visuele weergave van de thermodynamische eigenschappen van koudemiddelen en helpt bij het bepalen van het COP, het rendement van de compressor en de invloed van temperatuurveranderingen.

In het diagram kunnen technici het gedrag van het koudemiddel onder diverse omstandigheden beoordelen en eventuele problemen in de kringloop identificeren. Het diagram is ook nuttig bij het optimaliseren van warmtepompinstallaties, zodat de efficiëntie en duurzaamheid van de installatie worden verbeterd.

Het gebruik van het h-log P diagram is essentieel bij het analyseren van warmtepompinstallaties en het optimaliseren van hun prestaties. Met de groeiende vraag naar duurzame verwarmingssystemen is het belangrijk dat technici goed zijn op de hoogte van de principes van het h-log P diagram en hoe het kan worden gebruikt bij het ontwerpen en onderhouden van warmtepompinstallaties.