Fanaat4 schreef op woensdag 17 februari 2021 @ 21:30:
Kan iemand mij de werking van een warmtepomp nog wat meer verduidelijken?
[Afbeelding]
In de leiding van a (ingang rechtse warmtewisselaar) en b (uitgang WW) zit een gas die het water van de vloer opwarmt? Als ik het goed begrijp is het gas (ondertussen vloeistof?) nog steeds te warm om te hergebruiken en wordt deze daarom verder afgekoeld door het expansie ventiel (4)?
Is het dan niet wenselijk om deze voor het expansie ventiel nog verder af te koelen?
Mogelijks met een extra warmtewisselaar om het stadswater al iets op te warmen?
Ik ga er hierbij vanuit dat de vloerverwarming continu stroomt.
Roger! Hier komt ie.
Eerst even wat uitleg waarom we condenseren en verdampen.
Warmte verplaatst zich altijd van warm naar koud.
Een pannetje met 1 kg (= 1 liter) water verwarmen kost 0,00116 kWh aan warmte-energie per graad Celsius.
Als het water van 99 naar 100 °C wordt gebracht kost dit dus 0,00116 kWh.
Maar diezelfde liter water laten verdampen, dus om te zetten van 100 graden water naar 100 graden stoom, kost 539 keer zoveel.
Bij de faseovergang van vloeistof naar gas (verdamping) wordt heel veel warmte opgenomen.
Het omgekeerde geldt ook: bij de faseovergang van gas naar vloeistof (condensatie) komt diezelfde hoeveelheid warmte weer vrij.
Conclusie: door faseovergangen te gebruiken kan efficiënt veel energie worden overgebracht.
Die faseovergangen kan je beïnvloeden door de druk te veranderen.
Bij drukverlaging zal een vloeistof bij een lagere temperatuur verdampen en warmte opnemen.
Omgekeerd zal drukstijging (compressie) een gas kunnen laten condenseren tot een vloeistof bij een hogere temperatuur dan normaal. Daarom worden speciale koelmiddelen gebruikt. Reden dat we het
koelmiddel noemen is omdat de eerste machines werden ontworpen om bederf van etenswaren te voorkomen.
Dan nu het proces vanaf de compressor t/m het expansieventiel.
Het hete persgas uit de compressor komt onder hoge druk via de dikste koelmiddelleiding aan in de platenwisselaar.
Hier koelt eerst iets af tot condensatietemperatuur: dat geeft een klein beetje warmteoverdracht.
Vervolgens condenseert het persgas tot vloeistof: hierbij komt het overgrote deel van de warmte vrij.
De platenwisselaar is voldoende groot dat de vloeistof nog iets verder wordt afgekoeld waarbij het laatste beetje warmte wordt overgedragen. Reden is dat er absoluut geen gasvormig koelmiddel meer gewenst is. De vloeistof verlaat de platenwisselaar met dezelfde temperatuur als de Ta van het water.
Er kan dus geen warmte meer worden overgedragen aan het water.
Vervolgens moet de druk en de temperatuur van het koelmiddel zodanig worden aangepast dat het buiten in de verdamper bij de dan heersende buitentemperatuur volledig zal verdampen. Daarmee kan namelijk de meeste warmte zeer efficiënt worden opgenomen.
Dat kan zijn bij zacht weer zoals vandaag, of strenge vorst zoals afgelopen week.
Het koelmiddel moet dus worden afgekoeld tot enkele graden onder de heersende buitentemperatuur en de druk moet zodanig zijn dat bij warmteopname er snel verdamping optreedt.
Hiertoe dient het expansieventiel. Het effect is vergelijkbaar met de koker van een CO2 blusapparaat dat vloeibaar CO2 op kamertemperatuur door expansie afkoelt tot beneden -80 graden.
Alleen wordt er in het expansieventiel zo weinig mogelijk koelmiddel verdampt. Er moet namelijk zo veel mogelijk vloeistof overblijven want alleen vloeistof kan verdampen en zo warmte opnemen.
Dit laatste verklaart meteen waarom een WP slechter presteert bij zeer lage temperaturen.
Het expansieventiel moet de vloeistof dan nog kouder maken en de druk verder verlagen waardoor er nog maar weinig vloeistof wordt doorgelaten om warmte op te nemen. Hierdoor daalt de capaciteit. Dit kan iets worden gecompenseerd door de compressor harder te laten draaien, maar deze zal door zo weinig koelmiddel gek genoeg oververhit raken en zal dan worden begrensd.
Daartoe zijn er diverse compressor-injectiemethoden uitgevonden, maar dat is een ander verhaal.
Hoop dat dit het wat duidelijker maakt.
Bedoeling is om over enige tijd de startpost aan te passen zodat de werking van de diverse onderdelen wat duidelijker wordt.
[
Voor 4% gewijzigd door
Remco45 op 18-02-2021 00:46
]