hybride warmtepomp versus Ohmse verhitting.

[boudeman]

Gezien de toekomst toch maar eens gekeken wat nu eigenlijk een hybride warmtepomp is. Er is een buitenunit, een binnenunit bij de cv ketel en een pomp die vloeistof laat stromen en verdampen tussen beide units. In feite is het principe gelijk aan dat van een koelkast. Het 'koude deel" neemt de temperatuur van de buitenlucht aan,  en het "warme deel" zorgt voor de warmte. De energie om het temperatuurverschil te creeren komt uit het electriciteitsnet.

Waarom heeft dit systeem de voorkeur boven gewone directe electrische verhitting bij de cv ketel, net zoiets als bij een close-in boiler?

Het lijkt mij dat een systeem van directe verhitting eenvoudiger van opzet is, en een rendement heeft van nagenoeg 100%.

 

[joop001]

11 minuten geleden, boudeman zei:

Gezien de toekomst toch maar eens gekeken wat nu eigenlijk een hybride warmtepomp is. Er is een buitenunit, een binnenunit bij de cv ketel en een pomp die vloeistof laat stromen en verdampen tussen beide units. In feite is het principe gelijk aan dat van een koelkast. Het 'koude deel" neemt de temperatuur van de buitenlucht aan,  en het "warme deel" zorgt voor de warmte. De energie om het temperatuurverschil te creeren komt uit het electriciteitsnet.

Waarom heeft dit systeem de voorkeur boven gewone directe electrische verhitting bij de cv ketel, net zoiets als bij een close-in boiler?

Het lijkt mij dat een systeem van directe verhitting eenvoudiger van opzet is, en een rendement heeft van nagenoeg 100%.

 

Begrijp het vergelijk van omgekeerde koelkast vergelijk. Dat klopt ook.

 

Alleen wordt verstaan onder directe verhitting? Als daar onder wordt verstaan electrische verhitting vh systeemwater, dan is dat gewoon electrische cv. Dat is een dure manier van verwarmen. 

 

Bij warmtepomp is het voordeel dat door de compressie en expansie vh medium er warmte ontstaat. Dat gaat zeer effectief. Waardoor met 1 kW stroom voor de compressie er een warmte wordt opgewerkt van meer dan 4,5 kW. Dus daar zit de winst. 

 

Dus je kan in vergelijk met warmtepomp meer warmte opwekken dan met electrisch verwarmingselement per aangewende kW.

[boudeman]

Waardoor met 1 kW stroom voor de compressie er een warmte wordt opgewerkt van meer dan 4,5 kW. Dus daar zit de winst. 

 

Er geldt nog altijd een wet van behoud van energie. Waar komt die extra 3.5 kW warmte dan vandaan?

[Satdorus]

Het zit hem in het woordje rendement......

Rendement van 100% is bagger in hedendaagse termen.

Er wordt gesproken over de COP factor (Coefficient Of Performance).

In het voorbeeld wat @joop001 aanhaalt is dat 4,5kW/1kW= cop 4,5 (anders gezegd zou dat 450% rendement zijn).

 

Het wordt een probleem met de verkrijgbaarheid van die dingen en gebrek aan installateurs.

 

Warmtepompen wil je plezier van hebben als het koud is en dan leveren ze juist mindere prestaties.

En hoe verwarm je je huis als de zon niet schijnt en / of de wind niet waait?

Hoe dan ook wordt het electriciteit netwerk zwaarder belast als iedereen een (hybride) warmtepomp gaat inzetten.

EN daar is het netwerk nog lang niet klaar voor.

 

 

 

5 minutes ago, boudeman said:

Er geldt nog altijd een wet van behoud van energie. Waar komt die extra 3.5 kW warmte dan vandaan?

 

Letterlijk uit de lucht

[boudeman]

3 uren geleden, Satdorus zei:

Letterlijk uit de lucht

In lucht zit geen energie. In een temperatuurverschil wel. Als er warmte vanuit koude buitenlucht naar warme binnenlucht moet stromen moet je energie toevoeren. Die komt niet uit de buitenlucht, maar wel uit een compressor.

Voor mij klopt het energieplaatje nog steeds niet.

 

[moonchild]

7 hours ago, boudeman said:

Waardoor met 1 kW stroom voor de compressie er een warmte wordt opgewerkt van meer dan 4,5 kW. Dus daar zit de winst. 

 

Er geldt nog altijd een wet van behoud van energie. Waar komt die extra 3.5 kW warmte dan vandaan?

Binnen wordt het 4500 kwh warmer en buiten 3500 kouder. Saldo is dus 1000kwh, precies de hoeveelheid die is toegevoegd. Aan de wet is voldaan.

[Psychosammie]

7 uren geleden, Satdorus zei:

Warmtepompen wil je plezier van hebben als het koud is en dan leveren ze juist mindere prestaties.

 

Dat is te kort door de bocht. Je doet net of ze in de winter dus niet werken.

 

7 uren geleden, Satdorus zei:

En hoe verwarm je je huis als de zon niet schijnt en / of de wind niet waait?

 

Waarom heb ik zon of wind nodig?

 

Mochten jullie een warmtepomp overwegen dan zou ik voor een model gaan die water uit de grond gebruikt. Kan je 's zomers je vloer ook mee koelen.

[ceesv]

4 uren geleden, boudeman zei:

In lucht zit geen energie. In een temperatuurverschil wel.

Die buiten unit onttrekt warmte aan de buitenlucht, en pompt die naar de binnen unit.

Dus bij  een buitentemperatuur van 5 graden instroom, gaat na het onttrekken van de warmte die lucht een paar graden kouder weer de ruimte in.

 

Bij een koelkast werkt het net zo.

In de binnenruimte van de koelkast wordt warmte onttrokken waardoor de temperatuur in de kast daalt tot ongeveer 4 graden C.

Aan de radiator achter je koelkast wordt de onttrokken warmte afgegeven en wordt ongeveer 30 Graden C.en geeft die onttrokken warmte aan de omgeving af.

Het heeft te maken met de aggregatie toestand van het koelmedium.

De overgang van vloeibaar naar gasvormig heeft warmte nodig, welke onttrokken wordt aan de omgeving.

Omgekeerd zal wanneer het koelmedium van gasvormig naar vloeibaar gaat, er warmte vrijkomen.

 

Wanneer je een fles in een natte handdoek in de zon legt, zal die fles kouder worden.

door de zonewarmte verdampt het vocht in de handdoek, daarvoor is energie nodig, en die wordt mede onttrokken aan de frisdrank.

In de warmtepomp zit een koelmedium, wanneer die van vloeibare vorm overgaat in gasvorm onttrekt de radiator waarin het gas expandeert warmte aan de omgeving.

 

Neem zomers maar eens een fles propaangas, en sluit daarop een brander aan, je zal dan zien dat aan de buitenkant van de gasfles ijs gevormd wordt.

Je kan zelfs de vulgraad zien van de fles door die ijsvorming.

 

De overgang van vloeibaar propaan naar gasvormig door de drukverlaging onttrekt warmt aan de omgeving.

 

 

 

6 minuten geleden, Psychosammie zei:

Mochten jullie een warmtepomp overwegen dan zou ik voor een model gaan die water uit de grond gebruikt. Kan je 's zomers je vloer ook mee koelen.

 

Bedenk wel dat dit slechts met een beperkt temperatuur verschil werkt, omdat er anders condensvorming op de vloer ontstaat.

De warmtepomp wordt hiervoor niet gebruikt, doorgaans wordt er een extra warmtewisselaar gemonteerd tussen het grondwater circuit en het vloerverwarming circuit.

 

Grondwater zal ongeveer een temperatuur hebben van 8 graden C.

 

[Con]

De COP (rendement) van een WP is afhankelijk van de buitentemperatuur.

Nog niet zolang geleden was een COP van 3 een kantelpunt dat een WP

goedkoper was dan een gasgestookte CV-ketel.

(een elektrische verwarmer heeft een COP van 1)

Een gemiddelde WP heeft een COP van 4 a 4,5 bij +7grC.

@boudeman Nog even voor de duidelijkheid, als je 1 kW in een WP stopt

krijg je daar dus 4 a 4,5 kW voor terug welke geleverd wordt aan de CV.

Kijk wel uit, de WP heeft ook nog 2 andere verbruikers, de ventilator

die in het buitendeel zit en ontdooien kost ook energie. Wordt vaak

niet genoemd.

 

Nu met de hoge gasprijzen kan zelfs een WP met een COP van 2 al

goedkoper zijn dan stoken met aardgas.

 

Veel WP's hebben bij -7grC al een COP van 2,5. Dus (nogmaals) met de

huidige gasprijzen is zelfs all-electric (alleen een WP) goedkoper dan

een Hybride (CV + WP)

Maar, het is dus afhankelijk wat je betaald voor een kubieke meter gas

en een kWh elektra.

 

Edit:

Bovengenoemde geldt bij lage temperatuurverwarming, meestal 35/45gr

of nog iets lager. Dus of vloerverwarming of icm lage temperatuur radiatoren.

19 mei 2022 aangepast door Con

[boudeman]

Ooit thermodynamica colleges gevolgd, een moeilijk vak met begrippen als tweede hoofdwet, entropie en Carnotcyclus. Langzaam komt e.e.a,. weer naar boven.

Alles draait bij een warmtepomp om het entropiebegrip (entropie = wanorde). Warmte stroomt vanzelf van warm naar koud (entropie neemt toe) maar in omgekeerde richting (entropie neemt af) is arbeid nodig. Met andere woorden: om orde te scheppen moet arbeid verricht worden.

Als je bijv. lucht van een bepaalde temperatuur scheidt in een warm en een koud gedeeelte breng je ordening aan. en daarvoor is arbeid (energie) nodig.

Waar bijv. entropie ook een rol speelt: wat is het verschil tussen water van 0C en ijs van 0C? IJs is een meer geordend systeem en om ijs te maken, moet je energie toevoeren. Als ijs smelt (entropie neemt toe) komt deze energie weer vrij in de vorm van smeltwarmte.

Ik begin nu te begrijpen hoe het basisprincipe van een koelkast en nu ook van een warmtepomp werkt. Wie er meer van wil weten: https://nl.wikipedia.org/wiki/Tweede_wet_van_de_thermodynamica

Ik wens hem/haar veel sterkte bij het lezen toe.

Ik dank iedereen voor zijn bijdrage. Bij mij zijn de grijze hersencellen weer eens actief geworden.

[boudeman]

Nog even doorbordurend op dit thema.

De warmteleer kende een belangrijke ontwikkeling in de 19e eeuw m.b.t. de stoommachine. Bij een stoommachine stroomt warmte van warm naar koud en de vraag was: hoeveel bruikbare arbeid is uit de warmtestroom te halen?

De theoretisch maximale fractie is gegeven door: (Thoog - Tlaag) / Tlaag. Voorbeeld: warmtestroom van 70C naar 0C levert max. 25.6% bruikbare energie op.

Een warmtepomp is het spiegelbeeld hiervan. Je moet er (bruikbare) energie instoppen om een temperatuurverschil te krijgen. Hiervoor geldt eenzelfde hoeveelheid arbeid en de COP wordt dan gedefinieerd als Thoog / (Thoog - Tlaag). In genoemd voorbeeld is COP = 4.9

In de praktijk zal de COP lager zijn vanwege verliezen. Uit formule blijkt ook duidelijk dat de COP waarde afneemt naarmate het te overbruggen temperatuursverschil toeneemt.

Electrisch verwarmen heeft een COP =1 dus de voordelen van een warmtepomp zijn mij nu wel duidelijk geworden.

 

 

[alias haha]

Je moet wel even weten bij stoom, gaat er nog een hele bewerking aan het water vooraf.

Ik werk dagelijks met 43bar stoom en stoom turbines.

Het water pompen we uit de grond, word ontijzerd, word gedemineraliseerd, opgeslagen en weer verpompt naar de installatie.

Wij gebruiken het water om de gassen te koelen doormiddel van pijpenbundels in de ketels, en hierbij komt dan de nodige stoom productie vrij.

Als je dit thuis moest doen, is het niet te doen.

Stoom is in ieder geval een hele dure kostenpost.

21 mei 2022 aangepast door alias haha

[joop001]

50 minuten geleden, boudeman zei:

de COP wordt dan gedefinieerd als Thoog / (Thoog - Tlaag).

Snap niet wat deze formule uit te staan heeft met de betaling vd COP. De COP is de ratio tussen energie ingevoerd en energie verkregen. Met deze formule is die ratio niet aan te geven. 

 

56 minuten geleden, boudeman zei:

Electrisch verwarmen heeft een COP =1 dus de voordelen van een warmtepomp zijn mij nu wel duidelijk geworden.

Wat wilt u hier precies mee zeggen?

[boudeman]

@alias haha en joop001

 

Aanvankelijk zat ik vast op het idee dat je met een zekere hoeveelheid energie (compressor) een grotere hoeveelheid energie (warmte) kunt transporteren. Ik denk dat je hier niet uitkomt zonder begrippen uit de thermodynamica, ruim 150 jaar geleden ontwikkeld.

Het begint met warmte die stroomt van hoog naar laag (warmtemotor). Die kan je maar deels omzetten in arbeid. Welk deel maximaal haalbaar is in een geidealiseerd systeem zonder verliezen is gegeven door de formule die ik gaf en bijvoorbeeld afgeleid wordt op blz 31 van: https://fys.kuleuven.be/itf/staff/christ/files/pdf/thermodyn30jan2015.pdf

(er is klein verschil met bovenstaande formule en formule hier; hier is noemer niet Tkoud maar Twarm)

Denk nu aan een kringproces (Carnot cyclus) waarbij je deze warmtemotor koppelt aan een warmtepomp. In zo'n kringproces komt de arbeid die je toevoert met de warmtepomp dan 1 op 1 terug met de arbeid die tot je beschikking staat met de warmtemotor; anders is aan de wet van behoud van energie niet voldaan. Voor de warmtepomp geldt daarom een identieke formule als bij de warmtemotor.

Zie m.b.t. COP: https://physics.stackexchange.com/questions/265813/heat-pumps-and-cop

 

Electriciteit kan zich 100% omzetten in warmte. Daarmee is de COP = 1

[boudeman]

Ik houd al vele jaren ons energieverbruik bij en tot voor een jaar was ons electriciteitsverbruik constant. D.w.z. dat alle energiebesparende maatregelen (LED verlichting, nieuwe vriezer) teniet gedaan zijn door meer verbruik (meer apparaten, airco e.d.). Een jaar geleden kochten wij een wasdroger met warmtepomp. Het effect was onmiddellijk zichtbaar, en op jaarbasis verbruiken wij nu 15% minder electriciteit.