Hvordan fungerer en varmepumpe med radiatorer?

Høj effektivitet, problemfri drift i sagens natur Med sine miljøvenlige egenskaber, reducerede energiforbrug og attraktive offentlige tilskud er varmepumpen en fremragende løsning til opvarmning (og køling, hvis der er tale om en reversibel varmepumpe).

En anden stor fordel er, at varmepumpen er kompatibel med en række distributionssystemer i hjemmet, især radiatorer, uanset om de er gamle (høj temperatur) eller nye (lav temperatur), selvom der er en markant forskel i effektiviteten for hver konfiguration.

I denne artikel undersøger vi den kombinerede varmepumpe- og radiatorløsning: hvordan den fungerer, kriterier for valg af radiatorer, dimensionering og alternativer.

Varmepumpe med radiatorer: Hvordan fungerer det?

Kombinationen varmepumpe + radiator er et varmesystem, der bruger termodynamikkens princip til at overføre varme fra et medium til et andet. Radiatorerne spiller en central rolle i dette system, da de distribuerer den varme, som varmepumpen producerer, til de forskellige rum i bygningen.

Før vi ser på radiatorer, skal vi lige se på, hvordan en varmepumpe fungerer generelt. Varmepumpen absorberer varme fra det ydre miljø (luft, vand eller jord, afhængigt af typen af varmepumpe) og overfører den til det indre miljø, som regel en bygning eller et hjem. Varmepumpens termodynamiske cyklus kan opdeles i fire hovedfaser:

1. Fordampning Et kølemiddel med lav temperatur og lavt tryk cirkulerer i fordamperen og absorberer varme fra det ydre miljø. Denne absorption af energi får væsken til at fordampe og omdanne den fra en væske til en gas;
2. Kompression Kølegassen ledes derefter mod kompressoren, hvor den under kompression opvarmes yderligere;
3. Kondensering Den opvarmede højtryksgas passerer derefter gennem kondensatoren, hvor den overfører sin varme til vandet i varmekredsen. Denne varmeoverførsel får gassen til at kondensere og vende tilbage til sin flydende tilstand;
4. Afslapning Til sidst passerer væsken gennem en ekspansionsventil, som sænker dens tryk og temperatur og gør den klar til den næste fordampningscyklus.

Den producerede varme kan distribueres indendørs via en række kanaler: gulvvarme, fan coil-enheder, kanalsystemer, vægvarme, strålende lofter og radiatorer. Det er den sidste konfiguration, der interesserer os. 

Når kølegassen kondenserer og afgiver sin varme i kondensatoren, opvarmer den et vandkredsløb. Det varme vand cirkulerer derefter gennem radiatorerne. Da vandet har en højere temperatur end den omgivende luft, overfører det sin varme til luften, som opvarmes og derefter diffunderer ud i rummet. Hvad med regulering?

I dette varmesystem er hver radiator udstyret med en termostatventil, der gør det muligt at indstille temperaturen i hvert rum individuelt ved at kontrollere mængden af varmt vand, der cirkulerer gennem radiatoren, i henhold til brugerens instruktioner. Hovedtermostaten, som normalt er placeret i husets hovedrum, sender et signal til varmepumpen, når rumtemperaturen falder til under den indstillede temperatur. Varmepumpen tænder derefter og producerer varme, som fordeles via radiatorerne.

Omvendt, når rumtemperaturen når eller overstiger den indstillede temperatur, sender termostaten et signal om at slukke for varmepumpen. Vandet i radiatorerne afkøles derefter gradvist, og temperaturen i rummet falder. Denne automatiske temperaturregulering sikrer konstant termisk komfort, samtidig med at energiforbruget optimeres.

Hvilken type radiator skal jeg bruge sammen med en varmepumpe?

Ikke alle radiatorer er kompatible med en varmepumpe. Det er et spørgsmål om driftstemperatur. Varmepumper er mere effektive, når de arbejder ved lave temperaturer, generelt under 55°C, af to grunde: 

• Den termodynamiske cyklussom siger, at det kræver mere energi at overføre varme fra et koldt område til et varmere område. Jo større temperaturforskellen er mellem varmekilden (f.eks. udeluften) og det sted, hvor varmen skal leveres (f.eks. opvarmning af vand), jo mere energi kræves der for at foretage denne overførsel. Hvis varmepumpen skal producere vand ved en meget høj temperatur, er temperaturforskellen større, hvilket kræver mere energi og derfor reducerer varmepumpens COP;
• Kompression af kølemiddel Jo højere temperatur vandet skal opvarmes til, jo mere skal kølemidlet komprimeres, hvilket resulterer i et højere energiforbrug.

Kort sagt, for at maksimere effektiviteten af dit varmesystem bør du foretrække at bruge lavtemperaturradiatorer. Men lad os udforske de to muligheder: lav og høj temperatur.

Lavtemperatur-radiatorer

Lavtemperaturradiatorer er velegnede til varmesystemer, der producerer lavtemperaturvand, som f.eks. varmepumper. De er generelt større end standardradiatorer, da de er nødt til at kompensere for den lave vandtemperatur ved at have en større varmeflade.

Deres design er også anderledes, da de er lavet af materialer med høj varmeledningsevne (især aluminium) for bedre varmespredning. De er generelt formet til at fremme naturlig luftkonvektion.

Lavtemperaturradiatorer er langt den mest energieffektive løsning til et varmesystem med varmepumpe og radiatorer.

Højtemperatur-radiatorer

Ældre huse var ofte udstyret med højtemperaturvarmesystemer drevet af gas- eller oliefyrede kedler med højtemperaturradiatorer. I disse hjem kan det være et problem at skifte til en varmepumpe som en del af et renoveringsprojekt, da radiatorerne er mindre velegnede til brug af en varmepumpe.

Et andet tilbagevendende problem Ældre huse er ofte dårligt isolerede i forhold til nutidens standarder. Derfor går den varme, som varmepumpen producerer, hurtigt tabt, og udstyret skal arbejde hårdere for at nå den ønskede temperatur, hvilket øger energiforbruget og reducerer systemets effektivitet.

Hvis du planlægger at installere en varmepumpe i et gammelt hus, skal du vælge mellem en eller flere af følgende muligheder: 

• Forbedring af dit hjems varmeisolering for at reducere den mængde varme, der er nødvendig for at opretholde en behagelig indendørstemperatur og sikre effektiviteten i ethvert varmesystem;
• Opbevaring af højtemperatur-radiatorer hvis de er i god stand og store nok. Der er dog behov for en detaljeret undersøgelse for at afgøre, om denne mulighed er økonomisk rentabel; 
• Udskiftning af højtemperatur-radiatorer med lavtemperaturradiatorer eller et gulvvarmesystem. Disse systemer er mere kompatible med varmepumper og kan hjælpe dig med at maksimere effektiviteten af dit varmesystem;
• Installation af en højtemperatur-varmepumpe der kan producere vand ved en temperatur, der er høj nok til at forsyne dine gamle højtemperaturradiatorer. Ulempen er, at disse modeller er dyrere og mindre effektive end lavtemperaturmodeller.

Hvis du planlægger at beholde højtemperaturradiatorer, skal du ud over isoleringsarbejdet også rengøre det eksisterende varmesystem eller afsyre det for at fjerne partikler, rust, kalk osv. Det kan være nødvendigt at tilføje radiatorer for at øge varmeoverfladen og forbedre varmefordelingen. Det kan også være nødvendigt at tilføje radiatorer for at øge varmeoverfladen og forbedre varmefordelingen. 

Dimensionering af radiatorer i et varmepumpe- og radiatorsystem

Systemets effektivitet afhænger i høj grad af radiatorernes størrelse. Producenterne har ofte meget detaljerede størrelsesdiagrammer og tilbyder skræddersyede modeller, der passer til alle konfigurationer. Før salget skal installatøren forsyne dig med et komplet dimensioneringsark og diagram som en del af designfilen.

Dimensioneringen af radiatorerne i et varmepumpe- og radiatorsystem afhænger af to hovedfaktorer. Den første er den nødvendige termiske effektDet afhænger af størrelsen på det rum, der skal opvarmes, og boligens varmebehov (se eksemplet nedenfor).

Og så er der varmepumpens temperaturregime. Jo lavere temperaturindstillingen er (f.eks. 50/40), jo større er radiatorens overfladeareal, og jo større er radiatoren derfor, som forklaret ovenfor. En varmepumpe vil ofte give en temperatur på 50/40 eller 45/35, hvilket er lavere end en kedel til fossilt brændsel (gas eller olie), som generelt giver 80/60. Ældre radiatorer, som egner sig til højere temperaturer, har ofte for lille et overfladeareal til en varmepumpe. 

Hvis det er tilfældet, har du to muligheder: Forbedre isoleringen af dit hjem for at reducere varmebehovet og dermed strømforbruget, eller udskift højtemperaturradiatorerne med lavtemperaturradiatorer, hvilket stadig er den mest almindelige løsning. I dette tilfælde skal du betale €150 for at fjerne den gamle radiator og mellem €950 og €2.000 for at købe og montere den nye.

Konkret eksempel på radiatordimensionering

Lad os tage et eksempel med et hus på 100 m² i et tempereret klima. Den nødvendige varmeeffekt estimeres normalt i watt pr. kvadratmeter (W/m²). I gennemsnit regner man med, at der skal mellem 70 og 100 W/m² til at opvarme et hus ordentligt om vinteren, afhængigt af isolering og eksponering. Lad os tage en medianværdi på 85 W/m² i vores eksempel.

Så for et hus på 100 m² vil den nødvendige termiske effekt være : 100 m² * 85 W/m² = 8500 W eller 8,5 kW. Du har derfor brug for en installation, der kan producere 8,5 kilowatt termisk effekt for at opvarme huset ordentligt.

Dette er et forsimplet skøn, fordi den faktiske varmeeffekt, der kræves, afhænger af husets isolering, antallet og typen af vinduer, husets orientering, det lokale klima osv. Kun en kvalificeret fagmand vil være i stand til præcist at vurdere dit hjems varmebehov.

Hvis vi dertil lægger varmepumpens temperaturregime, skal radiatorerne være store nok til at fordele denne mængde varme ved en lavere temperatur. Med en temperatur på 50/40 skal radiatorerne f.eks. have et samlet overfladeareal på mellem 10 og 20 m² for at fordele 8,5 kW varme, afhængigt af model og radiatortype.

Gulvvarme, et attraktivt alternativ til radiatorer

I modsætning til radiatorer, som udstråler varme på et enkelt punkt, udstråler gulvvarmesystemer varme jævnt i hele rummet takket være varmtvandskredsløb, der er indbygget i gulvet i rummet. 

I praksis opvarmer varmepumpen vandet og sender det til disse kredsløb i jorden. Det varme vand cirkulerer derefter gennem rørene og fordeler varmen jævnt og behageligt i hele rummet. Temperaturen på vandet i gulvvarmesystemer er generelt lavere end den, der bruges til radiatorer, ofte omkring 30-40 °C, hvilket er ideelt for varmepumpens effektivitet.

Fordelene og ulemperne ved gulvvarme som alternativ til radiatorer er opsummeret i tabellen nedenfor.

Fordele	Ulemper
Større komfortVarmen fordeles jævnt i hele rummet, så man undgår områder, der er for varme eller for kolde.	ReaktionstidGulvvarme tager længere tid om at hæve og sænke temperaturen, hvilket kan gøre det sværere at justere.
ÆstetikUden synlige radiatorer har du større frihed til at indrette dig.	Høje installationsomkostninger Omkostningerne ved installation af gulvvarme er højere end for et radiatorsystem, især i tilfælde af renovering.
Energieffektivitet Takket være den lave temperatur (omkring 30-40 °C) gør gulvvarmesystemer det muligt for varmepumpen at arbejde mere effektivt.	Større renoveringsarbejdeAt installere gulvvarme i et hus, der er under renovering, kan indebære et stort arbejde: nedrivning af det eksisterende gulv, støbning af et nyt betonlag osv.
Bedre luftkvalitet I modsætning til radiatorer cirkulerer gulvvarmesystemer ikke støv, hvilket kan forbedre den indendørs luftkvalitet.	Uforenelighed med visse gulvbelægningerIkke alle gulvbelægninger er kompatible med gulvvarme. Massiv parket kan f.eks. vride sig under varmepåvirkningen.

Varmepumper med radiatorer: at konkludere

Installation af en varmepumpe med radiatorer kræver nøje overvejelser om systemets effektivitet og optimale drift. Uanset om du vælger lavtemperaturradiatorer, højtemperaturradiatorer (til ældre huse) eller endda gulvvarme, skal disse muligheders kompatibilitet med din varmepumpe og kravene til dit hjem analyseres nøje. 

Du skal tage højde for typen og tilstanden af dine eksisterende radiatorer, isoleringen af dit hjem og den type varmepumpe, du overvejer. Kun en kvalificeret fagmand vil kunne guide dig gennem denne proces, så du kan træffe et informeret valg og få det bedste afkast af din investering uden at gå på kompromis med den termiske komfort i dit hjem.