Varmepumpe i frostvejr: til hvilken temperatur virker den, ved -20 og -25 °C?
Det er spørgsmålet, der kommer hver vinter: virker varmepumpen, når det fryser udenfor? Ja. Vores luft til vand-varmepumper på propan er lavet til at arbejde under frysepunktet: propan fordamper ned til -30 °C, så maskinen arbejder uden problemer ned til -25 °C, og de certificerede datablade for Kita XS, SP og MP har værdier ned til den temperatur. Når det er koldere, bruger den mere, som al opvarmning. Her er tallene: hvad den yder, hvor meget effekt der er tilbage, hvor mange vintertimer der reelt er under nul, og hvad der sker med rimfrost og sne.
01
Hvorfor den varmer, selv når det fryser
For os er -25 °C bidende koldt, men luft ved den temperatur har stadig varme at afgive: fysikkens rigtige nulpunkt er -273 °C. Varme går altid fra varmere til koldere, så det er nok, at kølemidlet i udedelens varmeveksler er koldere end luften. Propan fordamper ned til -30 °C: med luft ved -25 °C er det stadig 5 grader koldere, og varmen går fra luften til gassen. Så komprimerer kompressoren den, temperaturen stiger, og varmen går til anlæggets vand, som vi forklarer i artiklen om, hvordan en varmepumpe virker.
02
Kompressoren gør forskellen
Ikke alle maskiner, der tager varme fra luften, er lavet til kulde. Kompressorer i klimaanlæg arbejder normalt ned til -10/-15 °C fordampning; kompressorer i varmepumper er mere robuste, helst scroll, og når -30/-35 °C. Under frysepunktet skal kompressoren klare et trykløft, der er cirka dobbelt så stort som i et klimaanlæg, og det kræver en kraftigere mekanik. Det forklarer vi i artiklen klimaanlæg eller varmepumpe og i den om kompressorer.
03
Hvad den yder i frost: tallene fra databladet
Tag Kita SP 10 og dens datablad ved fuld last efter UNI EN 14511-2. Med vand ved 35 °C, gulvvarmens temperatur, når den COP 5,44 ved +7 °C, COP 3,52 ved -7 °C, COP 2,86 ved -15 °C og COP 2,12 ved -25 °C. Med vand ved 55 °C, radiatorernes temperatur, går den fra COP 3,53 ved +7 °C til COP 1,53 ved -25 °C. Selv på den koldeste dag giver hver kWh strøm altså 1,5 til 2 kWh varme; en elpatron giver 1. Den bruger mere, men er stadig billigere end en elradiator. Hvad COP betyder, står i artiklen om COP.
04
Effekten falder: derfor tæller dimensionerende udetemperatur
Med koldere luft mister maskinen ikke kun virkningsgrad, men også effekt. Med vand ved 35 °C giver SP 10 10,0 kW ved +7 °C, 7,36 kW ved -7 °C og 4,37 kW ved -25 °C: 44 %. Det samme gælder MP 16, fra 15,04 til 6,68 kW, og XS 9, fra 9,00 til 3,70 kW. Derfor vælges maskinen efter effekten ved stedets dimensionerende udetemperatur, ikke efter den nominelle, som vi forklarer i artiklen om nytteeffekt. Den dimensionerende udetemperatur afhænger af stedet og står i den nationale norm; i Italien ligger den omkring -5 °C på sletten og når -15 °C og lavere i bjergene. Hvordan man dimensionerer, står i artiklen om dimensionering.
05
Hvor mange vintertimer der reelt er under frysepunktet
De europæiske energimærker bruger tre referenceklimaer, hver med timerne i en typisk vinter fordelt efter temperatur (forordning (EU) 811/2013). I gennemsnitsklimaet, Strasbourg, har vinteren 4.910 fyringstimer: 686 er under nul, 14 %; dem ved -7 °C eller koldere er 73, 1,5 %; under -10 °C ingen. I det koldere klima, Helsinki, er der 6.446 timer: 2.426 under nul, 38 %; 370 ved -10 °C eller koldere, 5,7 %; ved -20 °C eller koldere 20 på hele året. Årets regning afgøres altså af timerne mellem 0 og +10 °C, hvor COP er høj. Timerne ved -20 °C tæller for effekten, ikke for regningen.
06
Rimfrost: fjenden er nul grader, ikke -20
Under frysepunktet dannes der rimfrost på udedelens varmeveksler, og maskinen skal af og til afrime. Forsøgsstudier viser, at der dannes mest, når luften er omkring 0 °C og fugtig: et studie fra 2008 finder maksimum omkring 0 °C, et fra 2014, udført mellem -18 og +6 °C ved 70-90 % luftfugtighed, mellem -3 og +3 °C. Ved -15 °C er luften meget tørrere, og der dannes mindre. Derfor tæller to ting: afstanden mellem varmevekslerens lameller, der skal være stor, så rimfrosten ikke hurtigt lukker den, som vi forklarer i artiklen om lameller, og en afrimning, der starter efter behov og ikke efter tid, som i artiklen om afrimning.
07
Elpatroner kører næsten ikke
Mange frygter, at elpatronen om vinteren gør arbejdet i stedet for varmepumpen. Målinger i praksis siger noget andet. Fraunhofer ISE, det tyske institut for solenergisystemer, målte i fire år 77 varmepumper i en- til trefamiliehuse, også gamle: luft til vand-varmepumperne nåede i gennemsnit en årsvirkningsgrad på 3,4, mellem 2,6 og 4,9, og elpatronerne dækkede kun 1,3 % af strømmen. Instituttet gør selv opmærksom på, at de målte vintre var milde. Med en maskine i den rigtige størrelse er elpatronen en sikkerhed, og en kedel ved siden af er ikke nødvendig: det forklarer vi i artiklen om hybrid.
08
I Europas koldeste lande er varmepumpen normal
Hvis varmepumper ikke virkede i kulde, havde de nordiske lande ikke valgt dem. Norge, Sverige og Finland har Europas koldeste klima og også flest varmepumper pr. husstand: over 40 pr. 100 husstande i hvert af de tre lande, og Norge nåede 60 pr. 100 i 2020. Mange er luft til luft, men konklusionen står: hvor kulden er ægte, har man varmet op med varmepumpe i årtier.
09
Sne og is: sådan installeres den
Med sne betyder det noget, hvordan maskinen er installeret. Den skal hæves over jorden, på et fundament, så sneen ikke når varmeveksleren, og afrimningsvandet kan løbe væk: bliver det under maskinen, fryser det til en isblok. Foran og bagved skal der være fri plads, så luften kan passere. Maskinen dækkes ikke til, og rimfrost fjernes ikke i hånden: den smelter af sig selv ved afrimningen.
10
Hvad du skal se på, hvis du bor, hvor det er koldt
Tre ting. Den dimensionerende udetemperatur der, hvor du bor, og varmetabsberegningen, der siger, hvor mange kW der skal til på den koldeste dag. Den effekt, maskinen giver ved den temperatur, aflæst i databladet, ikke den nominelle. Den vandtemperatur, anlægget har brug for: med gulvvarme forbliver COP høj selv i frost, med radiatorer skal der en maskine til, der når 70 °C, som vi forklarer i artiklen om det gamle hus. Hvis du bor i bjergene eller i et koldt land og vil vide, hvilken maskine du har brug for, og hvor meget den bruger, så spørg os.
11
Ofte stillede spørgsmål
Ned til hvilken udetemperatur virker en varmepumpe?
Det afhænger af maskinen. Vores luft til vand-varmepumper på propan arbejder ned til -25 °C: de certificerede datablade for Kita XS, SP og MP har effekt og COP ned til den temperatur. Propan fordamper ned til -30 °C.
Virker en varmepumpe i frostvejr?
Ja. Selv ved -25 °C har luften varme at afgive, fordi kølemidlet i varmeveksleren er koldere. Kita SP 10 med vand ved 35 °C når COP 3,52 ved -7 °C og COP 2,12 ved -25 °C.
Hvor meget bruger en varmepumpe, når det er meget koldt?
Mere, fordi COP falder: med vand ved 55 °C går SP 10 fra COP 3,53 ved +7 °C til COP 1,53 ved -25 °C. Selv der giver hver kWh strøm 1,5 kWh varme, mod 1 for en elpatron.
Mister en varmepumpe effekt i kulde?
Ja: ved -25 °C giver den cirka 41-44 % af effekten ved +7 °C. Derfor vælges den efter effekten ved stedets dimensionerende udetemperatur, ikke den nominelle.
Hvor mange timer om året er under frysepunktet?
I det europæiske gennemsnitlige referenceklima 14 % af fyringstimerne, i det koldere klima i Helsinki 38 %. Ved -20 °C eller koldere, selv i Helsinki, 20 timer om året.
Er der brug for en elpatron eller en reservekedel?
Ikke med den rigtige størrelse. I Fraunhofer ISE’s målinger på 77 anlæg dækkede elpatronerne 1,3 % af strømmen. Højst en lille elpatron som sikkerhed.
Hvad sker der med sne og is?
Maskinen skal hæves over jorden, så sne ikke lukker varmeveksleren, og afrimningsvandet kan løbe væk. Rimfrost smelter af sig selv: den fjernes ikke i hånden, og maskinen dækkes ikke til.
Se også: Støj fra varmepumpe: hvor mange decibel, hvor langt fra naboen, og hvorfor den larmer mere om vinteren · Varmepumpe med is, damp eller vand nedenunder: hvad er normalt, og hvornår skal man ringe efter service · Jordvarme eller luft til vand-varmepumpe: forbrug, pris og levetid sammenlignet
Alle de tekniske tips findes på rubrikkens side.
