Zo haalt een warmtepomp warmte uit koude buitenlucht

Met een warmtepomp onttrek je warmte aan bijvoorbeeld de buitenlucht of de bodem. Ook als die bron niet eens zo heel warm is of aan de koude kant is, kun je hier nog steeds je huis lekker behaaglijk mee opwarmen. Hoe is dit technisch mogelijk?

Met een warmtepomp verplaats je warmte van de ene plek naar de andere plek. Bijvoorbeeld door het eerst aan de buitenlucht te onttrekken, om het vervolgens over te dragen aan een verwarmingssysteem. Alleen, hoe krijgt zo’n lucht/water-waterpomp het technisch voor elkaar om warmte uit de vaak best wel koude buitenlucht te onttrekken en dit daarna weer af te staan aan verwarmingswater of tapwater dat in beginsel al een hogere temperatuur heeft?

Lees ook: Zo werkt een warmtepomp

Verdampen en condenseren

Bij een warmtepomp worden de natuurkundige principes van verdampen en condenseren gebruikt om warmte te verplaatsen. Laten we voor het gemak even gewoon water als voorbeeld nemen: door deze vloeistof aan de kook te brengen, sla je hier enorm veel energie in de vorm van warmte in op. Hierbij verandert het water van vorm, want het verdampt. Koel je deze hete waterdamp vervolgens af door de opgenomen warmte af te staan aan de omgeving, dan condenseert de damp weer tot een vloeistof. Dit proces van warmte opslaan en er weer aan onttrekken kun je blijven herhalen.

Koudemiddel

Nu kookt water onder normale omstandigheden pas bij honderd graden Celsius. Vandaar dat in een lucht/water-warmtepomp iets anders nodig is om warmte rond te pompen: een speciaal koudemiddel in een gesloten leidingsysteem. Dit koudemiddel wordt eerst onder de juiste druk gebracht in een zogeheten verdamper, waardoor het bij de gewenste (lage) temperatuur begint te koken. Daardoor neemt het, in tegenstelling tot gewoon water, enorm veel warmte op uit de buitenlucht die een ventilator in de buiten-unit erlangs blaast. Vandaar ook dat deze warmtepompen prima werken als het buiten behoorlijk koud is en vaak zelfs als het vriest.

Van vloeistof naar gas en weer terug

Het opgewarmde en daarbij verdampte koudemiddel wordt vervolgens naar een zogeheten compressor gezogen waarin de druk enorm wordt verhoogd. Met als gevolg dat het kookpunt, tevens het condensatiepunt, veel hoger komt te liggen. Door deze drukverhoging neemt ook de temperatuur van het koudemiddel sterk toe. Daardoor kun je er nu wel prima verwarmingswater of tapwater mee opwarmen. Zelfs als de buitenlucht misschien maar tien graden is. Het afstaan van warmte aan het water, waardoor het gas dus weer afkoelt, gebeurt in de condensor van de binnen-unit. Het koudemiddel neemt hierbij weer de originele, vloeibare vorm aan.

Volgende ronde

Tot slot herstelt een expansieventiel de oorspronkelijk druk in de leiding, zodat het koudemiddel naar de buiten-unit kan worden teruggestuurd, waarna dit hele proces zich herhaalt. Het kookpunt en condensatiepunt van het koudemiddel wordt dus via drukverschillen gemanipuleerd, om zoveel mogelijk warmte uit (koudere) buitenlucht te halen en dit vervolgens af te staan aan (warmer) water. Je kunt het vergelijken met een koelkast, waarbij juist binnenin warmte wordt onttrokken dat buiten de koelkast wordt afstaan aan de omgeving. Het proces van een warmtepomp kun je ook omdraaien, waardoor je een ruimte tijdens de warme maanden heerlijk koel kunt houden.

In onderstaande video wordt een en ander nog eens uitgelegd.