Hvordan fungerer en varmepumpe med radiatorer?

Høy effektivitet, jevn drift i seg selv Med sine miljøvennlige egenskaper, reduserte energiforbruk og attraktive offentlige tilskudd er varmepumpen en utmerket løsning for oppvarming (og kjøling, hvis det dreier seg om en reversibel varmepumpe).

En annen stor fordel er at varmepumpen er kompatibel med en rekke distribusjonssystemer i hjemmet, spesielt radiatorer, enten de er gamle (høytemperatur) eller nye (lavtemperatur), selv om det er stor forskjell i virkningsgrad for de ulike konfigurasjonene.

I denne artikkelen utforsker vi den kombinerte varmepumpe- og radiatorløsningen: hvordan den fungerer, kriterier for valg av radiatorer, dimensjonering og alternativer.

Varmepumpe med radiatorer: hvordan fungerer det?

Kombinasjonen varmepumpe + radiator er et varmesystem som bruker termodynamikkens prinsipp for å overføre varme fra ett medium til et annet. Radiatorene spiller en sentral rolle i dette systemet, ettersom de fordeler varmen som produseres av varmepumpen til de ulike rommene i bygningen.

Før vi ser nærmere på radiatorer, skal vi først se litt på hvordan en varmepumpe fungerer generelt. Varmepumpen absorberer varme fra det ytre miljøet (luft, vann eller bakken, avhengig av type varmepumpe) og overfører den til det indre miljøet, vanligvis en bygning eller et hjem. Varmepumpens termodynamiske syklus kan deles inn i fire hovedfaser:

1. Fordampning Et kuldemedium med lav temperatur og lavt trykk sirkulerer i fordamperen og absorberer varme fra omgivelsene. Denne energiabsorpsjonen fører til at væsken fordamper og går fra å være en væske til å bli en gass;
2. Komprimering Kjølegassen ledes deretter mot kompressoren, der den under kompresjon varmes opp ytterligere;
3. Kondensasjon Den oppvarmede høytrykksgassen passerer deretter gjennom kondensatoren, der den overfører varmen til vannet i varmekretsen. Denne varmeoverføringen fører til at gassen kondenserer og går tilbake til flytende tilstand;
4. Avslapping Til slutt passerer væsken gjennom en ekspansjonsventil som senker trykket og temperaturen og forbereder den til neste fordampningssyklus.

Den produserte varmen kan distribueres innendørs via en rekke kanaler: gulvvarme, viftekonvektorer, kanalsystemer, veggvarme, stråletak og radiatorer. Det er denne siste konfigurasjonen som interesserer oss. 

Når kjølegassen kondenserer og avgir varme i kondensatoren, varmer den opp en vannkrets. Det varme vannet sirkulerer deretter gjennom radiatorene. Ettersom vannet har en høyere temperatur enn den omgivende luften, overfører det varmen til luften, som varmes opp og diffunderer ut i rommet. Hva med regulering?

I dette varmesystemet er hver radiator utstyrt med en termostatventil som gjør det mulig å stille inn temperaturen i hvert rom individuelt ved å regulere mengden varmtvann som sirkulerer gjennom radiatoren, i henhold til brukerens instruksjoner. Hovedtermostaten, som vanligvis er plassert i husets hovedrom, sender et signal til varmepumpen når romtemperaturen faller under den innstilte temperaturen. Varmepumpen slår seg da på og produserer varme som distribueres via radiatorene.

Når romtemperaturen derimot når eller overstiger den innstilte temperaturen, sender termostaten et signal om å slå av varmepumpen. Vannet i radiatorene avkjøles da gradvis, og temperaturen i rommet synker. Denne automatiske temperaturreguleringen sikrer konstant varmekomfort, samtidig som energiforbruket optimaliseres.

Hvilken type radiator bør jeg bruke sammen med en varmepumpe?

Ikke alle radiatorer er kompatible med en varmepumpe. Det er et spørsmål om driftstemperatur. Varmepumper er mer effektive når de arbeider ved lave temperaturer, vanligvis under 55 °C, av to grunner: 

• Den termodynamiske syklusensom sier at det kreves mer energi for å overføre varme fra et kaldt område til et varmere område. Jo større temperaturforskjell det er mellom varmekilden (f.eks. uteluft) og stedet der varmen skal leveres (f.eks. oppvarming av vann), desto mer energi kreves for å gjennomføre denne overføringen. Hvis varmepumpen skal produsere vann med svært høy temperatur, blir temperaturforskjellen større, noe som krever mer energi og dermed reduserer varmepumpens COP;
• Komprimering av kjølemiddel Jo høyere temperatur vannet må varmes opp til, desto mer må kjølemediet komprimeres, noe som fører til høyere energiforbruk.

Kort sagt, for å maksimere effektiviteten til varmesystemet ditt bør du foretrekke å bruke lavtemperaturradiatorer. Men la oss se nærmere på de to alternativene: lav og høy temperatur.

Lavtemperatur-radiatorer

Lavtemperaturradiatorer er egnet for varmesystemer som produserer lavtemperaturvann, for eksempel varmepumper. De er som regel større enn vanlige radiatorer, ettersom de må kompensere for den lave vanntemperaturen ved å ha en større varmeoverflate.

Utformingen er også annerledes, siden de er laget av materialer med høy varmeledningsevne (spesielt aluminium) for bedre varmespredning. De er vanligvis formet slik at de fremmer naturlig luftkonveksjon.

Lavtemperaturradiatorer er det desidert mest energieffektive alternativet for et varmesystem med varmepumpe og radiatorer.

Høytemperatur-radiatorer

Eldre boliger var ofte utstyrt med høytemperaturvarmesystemer drevet av gass- eller oljefyrte kjeler med høytemperaturradiatorer. I disse boligene kan det være problematisk å bytte til varmepumpe i forbindelse med et renoveringsprosjekt, ettersom radiatorene er mindre godt egnet for bruk av varmepumpe.

Et annet tilbakevendende problem Eldre boliger er ofte dårlig isolert i forhold til dagens standard. Dette fører til at varmen som produseres av varmepumpen, raskt går tapt, og utstyret må jobbe hardere for å oppnå ønsket temperatur, noe som øker energiforbruket og reduserer systemets effektivitet.

Hvis du vurderer å installere en varmepumpe i et gammelt hus, må du velge mellom ett eller flere av følgende alternativer: 

• Forbedre boligens varmeisolasjon for å redusere varmebehovet for å opprettholde en behagelig innetemperatur og sikre effektiviteten til ethvert varmesystem;
• Oppbevaring av høytemperaturradiatorer hvis de er i god stand og store nok. Det er imidlertid nødvendig med en detaljert studie for å avgjøre om dette alternativet er økonomisk levedyktig; 
• Utskifting av høytemperaturradiatorer med lavtemperaturradiatorer eller et gulvvarmesystem. Disse systemene er mer kompatible med varmepumper og kan hjelpe deg med å maksimere effektiviteten i varmesystemet;
• Installere en høytemperaturvarmepumpe som kan produsere vann med en temperatur som er høy nok til å forsyne de gamle høytemperaturradiatorene. Ulempen er at disse modellene er dyrere og mindre effektive enn lavtemperaturmodellene.

Hvis du har planer om å beholde høytemperaturradiatorer, må du i tillegg til isoleringsarbeidet rengjøre det eksisterende varmesystemet for å fjerne partikler, rust, kalk osv. Det kan være nødvendig å legge til radiatorer for å øke varmeoverflaten og forbedre varmefordelingen. Det kan også være nødvendig å legge til radiatorer for å øke varmeoverflaten og forbedre varmefordelingen. 

Dimensjonering av radiatorer i et varmepumpe + radiatorsystem

Systemets effektivitet avhenger i stor grad av størrelsen på radiatorene. Produsentene har ofte svært detaljerte dimensjoneringstabeller og tilbyr skreddersydde modeller som passer til alle konfigurasjoner. Før salget må installatøren gi deg et komplett dimensjoneringsark og diagram som en del av designfilen.

Dimensjonering av radiatorene i et varmepumpe + radiatorsystem avhenger av to hovedfaktorer. Den første er den nødvendige termiske effektenDette avhenger av størrelsen på rommet som skal varmes opp og boligens oppvarmingsbehov (se eksempel nedenfor).

I tillegg kommer varmepumpens temperaturregime. Jo lavere temperaturinnstilling (f.eks. 50/40), desto større radiatoroverflate og dermed større radiatorstørrelse, som forklart ovenfor. En varmepumpe gir ofte en temperatur på 50/40 eller 45/35, noe som er lavere enn en kjele med fossilt brensel (gass eller olje), som vanligvis gir 80/60. Eldre radiatorer, som er egnet for høyere temperaturer, har ofte for liten overflate for en varmepumpe. 

I så fall har du to muligheter: enten kan du isolere boligen bedre for å redusere varmebehovet og dermed strømforbruket, eller du kan bytte ut høytemperaturradiatorene med lavtemperaturradiatorer, som fortsatt er det vanligste alternativet. I dette tilfellet må du betale 150 euro for å fjerne den gamle radiatoren, og mellom 950 og 2 000 euro for å kjøpe og montere den nye.

Konkret eksempel på radiatordimensjonering

La oss ta et eksempel med et hus på 100 m² i et temperert klima. Den nødvendige varmeeffekten beregnes vanligvis i watt per kvadratmeter (W/m²). I gjennomsnitt regner man med at det trengs mellom 70 og 100 W/m² for å varme opp et hus skikkelig om vinteren, avhengig av isolasjon og eksponering. I vårt eksempel tar vi utgangspunkt i en medianverdi på 85 W/m².

For et hus på 100 m² vil den nødvendige varmeeffekten være : 100 m² * 85 W/m² = 8500 W eller 8,5 kW. Du trenger derfor et anlegg som kan produsere 8,5 kilowatt varmeeffekt for å varme opp huset skikkelig.

Dette er et forenklet estimat, fordi det faktiske varmebehovet avhenger av husets isolasjon, antall og type vinduer, husets orientering, det lokale klimaet osv. Bare en kvalifisert fagperson kan gjøre en nøyaktig vurdering av husets varmebehov.

Hvis vi legger til varmepumpens temperaturregime, må radiatorene være store nok til å fordele denne varmemengden ved en lavere temperatur. Med et temperaturregime på 50/40 kan radiatorene for eksempel trenge en total overflate på mellom 10 og 20 m² for å fordele 8,5 kW varme, avhengig av modell og radiatortype.

Gulvvarme, et attraktivt alternativ til radiatorer

I motsetning til radiatorer, som avgir varme på ett punkt, avgir gulvvarmesystemer varme jevnt i hele rommet takket være varmtvannskretser som er bygget inn i gulvet i rommet. 

Rent praktisk går det ut på at varmepumpen varmer opp vannet og sender det til disse kretsene i bakken. Det varme vannet sirkulerer deretter gjennom rørene og fordeler varmen jevnt og behagelig i hele rommet. Vanntemperaturen i gulvvarmesystemer er vanligvis lavere enn i radiatorer, ofte rundt 30-40 °C, noe som er ideelt for varmepumpens effektivitet.

Fordelene og ulempene med gulvvarme som alternativ til radiatorer er oppsummert i tabellen nedenfor.

Fordeler	Ulemper
Større komfortVarmen fordeles jevnt i hele rommet, slik at man unngår områder som er for varme eller for kalde.	ReaksjonstidGulvvarmen bruker lengre tid på å heve og senke temperaturen, noe som kan gjøre den vanskeligere å justere.
EstetikkUten synlige radiatorer får du større frihet i innredningen.	Høye installasjonskostnader Kostnadene ved å installere gulvvarme er høyere enn for et radiatorsystem, spesielt ved renovering.
Energieffektivitet Takket være de lave temperaturene (ca. 30-40 °C) gjør gulvvarmesystemer det mulig for varmepumpen å arbeide mer effektivt.	Større renoveringsarbeiderÅ installere gulvvarme i et hus som skal renoveres, kan innebære et stort arbeid: riving av det eksisterende gulvet, støping av nytt betonggulv,...
Bedre luftkvalitet I motsetning til radiatorer sirkulerer ikke gulvvarmesystemer støv, noe som kan forbedre inneluftkvaliteten.	Inkompatibilitet med visse gulvbeleggIkke alle gulvbelegg er kompatible med gulvvarme. Massiv parkett kan for eksempel vri seg under varmepåvirkning.

Varmepumper med radiatorer: for å konkludere

Når du installerer en varmepumpe med radiatorer, må du tenke nøye gjennom systemets effektivitet og optimale drift. Enten du velger lavtemperaturradiatorer, høytemperaturradiatorer (for eldre boliger) eller til og med gulvvarme, må du nøye vurdere om disse alternativene er kompatible med varmepumpen og boligens behov. 

Du må ta hensyn til typen og tilstanden til de eksisterende radiatorene, boligens isolasjon og hvilken type varmepumpe du vurderer. Bare en kvalifisert fagperson kan veilede deg gjennom denne prosessen, slik at du kan ta et informert valg og få best mulig avkastning på investeringen, uten at det går på bekostning av varmekomforten i hjemmet ditt.