Luft-vattenvärmepump – allt du behöver veta

En luft-vattenvärmepump (på finska vesi-ilmalämpöpumppu, eller mer officiellt ilmavesilämpöpumppu) är en husteknisk anordning som överför värme från luften till vatten – en så kallad “luft till vatten-värmepump”. Energieffektiviteten syns i sänkta energikostnader och också i ett lägre E-tal (E-luku) i byggnadens energicertifikat (energiatodistus). På finska används förkortningarna VILP (vesi-ilmalämpöpumppu) och IVLP (ilmavesilämpöpumppu). Det bör också sägas att alla dessa termer i den här texten förstås som synonymer, även om vesi-ilmalämpöpumppu i något mycket sällsynt fall kunde syfta på att värme överförs från vatten till luft. I byggnader kopplas en luft-vattenvärmepump till ett vattenburet värmesystem – oftast ett radiatornät eller ett golvvärmesystem – och till produktionen av tappvarmvatten. Det är tekniskt möjligt, och kanske till och med lönsamt, att använda anordningen även för att värma tilluften, om ventilationsaggregatet har ett vattenburet eftervärmningsbatteri. I mindre bostadsbyggnader finns det dock troligen nästan aldrig vattenburna eftervärmningsbatterier i ventilationen. Ibland hör man också om att simbassänger värms med en luft-vattenvärmepump, vilket kan vara en mycket energieffektiv lösning. Utomhusbassänger värms nämligen sannolikt på sommaren, när luften är varm och värmepumparna fungerar med särskilt god verkningsgrad. I den här artikeln går vi igenom luft-vattenvärmepumpens funktionsprincip, förklarar de centrala termerna (SCOP, COP osv.) och berättar vilka nyckeltal det lönar sig att titta på hos anordningarna. Energirådgivning är på sin plats när man funderar på vilken energieffektiviseringslösning som är mest lönsam i det aktuella objektet.

Luft-vattenvärmepump – funktionsprincip

Luft-vattenvärmepumpens funktionsprincip visas i bilden nedan. Luft-vattenvärmepumpar, och värmepumpar i allmänhet, bygger på köldmediers egenskap att byta aggregationstillstånd vid låga temperaturer. Till exempel är kokpunkten för köldmediet R410A (som redan håller på att fasas ut) vid normalt lufttryck -48,5 °C. En annan viktig faktor i värmepumpars funktion är den energi som binds eller frigörs när ämnen byter aggregationstillstånd. När köldmediet förångas vid förångarens låga tryck binder det energi från omgivningen, varvid uteluften som energin tas från kyls av. På motsvarande sätt frigörs energi till omgivningen när köldmediet i kondensorn övergår från gas till vätska, varvid omgivningen – i fallet med en luft-vattenvärmepump det vatten som ska värmas – blir varmare.

Bild som åskådliggör luft-vattenvärmepumpens funktionsprincip. Köldmediet cirkulerar i systemet från kondensorn till expansionsventilen, från expansionsventilen till förångaren och så vidare.

Expansionsventil

Expansionsventilen tar emot köldmediet som återvänder från kondensorn och som i detta skede har högt tryck och är i vätskeform. Expansionsventilens “genomlopp” för köldmediet är mindre än i köldmedieröret före den, vilket gör att köldmediet passerar den mindre öppningen med ökad strömningshastighet och trycket sjunker, varvid även köldmedievätskan kyls av.

Förångare

Förångaren finns i luft-vattenvärmepumpens utedel. I förångaren förångas köldmediet när värmeenergi från uteluften överförs till det. I en luft-vattenvärmepump effektiviseras funktionen med en fläkt som byter ut luften – som överför värmeenergi till köldmediet och samtidigt kyls av – mot ny, varmare luft.

Kompressor

När köldmediet kommer till kompressorn är det i gasform, men relativt svalt. Kompressorn höjer trycket, vilket gör att det gasformiga köldmediet hettas upp och fortsätter mot kondensorn.

Kondensor

Kondensorn finns i luft-vattenvärmepumpens inomhusdel, alltså där det vatten som ska värmas samlar sin värmeenergi. Köldmediet som kommer till kondensorn har högt tryck och är hett. I luft-vattenvärmepumpens kondensor avger det heta gasformiga köldmediet sin värmeenergi till det vatten som ska värmas, kyls av och övergår tillbaka till vätska.

Köldmedium

Ett köldmedium är ett ämne vars egenskaper lämpar sig för värmepumpars funktion. Köldmediernas tillståndsförändringar sker vid låga temperaturer. En del av de köldmedier som användes förr är i dag förbjudna på grund av att de är giftiga eller bidrar till nedbrytningen av ozonskiktet. Nu har man också börjat fästa uppmärksamhet vid att de förstärker klimatförändringen.

Energi som behövs för att ett ämne ska byta aggregationstillstånd

När ett ämne byter aggregationstillstånd binds eller frigörs en betydande mängd energi utan att ämnets temperatur ens behöver ändras. Vi kan ta ett välbekant ämne, vatten, som exempel. När ett kilogram vatten värms från 0 °C till 100 °C behöver vi ca 420 kJ energi. Den energi som behövs för att ändra temperaturen med en grad är alltså ca 4,2 kJ. Om vi därefter vill omvandla 100-gradigt vatten till 100-gradig ånga behöver vi ytterligare 2260 kJ energi. Enbart tillståndsförändringen binder alltså förvånansvärt mycket energi jämfört med att värma ämnet när dess aggregationstillstånd inte ändras.

Luft-vattenvärmepumpens elförbrukning och viktiga nyckeltal

Luft-vattenvärmepumpens elförbrukning beror bland annat på COP-talet (Coefficient of Performance) och SCOP-talet (Seasonal Coefficient of Performance). Ju högre COP- och SCOP-tal, desto mindre blir luft-vattenvärmepumpens elräkning. Anordningens verkningsgrad påverkas både av utetemperaturen och av hur varmt det vatten som ska värmas behöver bli. Ju hetare vattnet måste värmas, desto större elräkning. Ju kallare uteluften är, desto större elräkning. Elförbrukningen påverkas naturligtvis också av behovet av uppvärmningsenergi.

COP-tal

COP-talet beskriver luft-vattenvärmepumpens förmåga att överföra värmeenergi vid en viss utetemperatur och en viss temperatur på det vatten som ska värmas. Ju varmare uteluften är och ju lägre temperatur vattnet behöver höjas till, desto högre är COP-talet i den angivna situationen. Om COP-talet anges till exempelvis 2 vid utetemperaturen 1 °C och vattentemperaturen 45 °C, ger en kilowattimme el två kilowattimmar värmeenergi under just dessa förhållanden. COP-talet gäller alltså alltid endast vid en viss utetemperatur och en viss temperatur på det vatten som värms.

SCOP-tal

För luft-vattenvärmepumpar lönar det sig ändå främst att fästa uppmärksamhet vid SCOP-talet, som ger en uppskattning av med vilken verkningsgrad luft-vattenvärmepumpen i genomsnitt fungerar under ett års användning. Det är viktigt att kontrollera att anordningens SCOP har angetts för den finländska klimatzonen och inte enligt någon annan klimatzon. Om luft-vattenvärmepumpens SCOP-tal anges till 3 och ditt uppvärmningsbehov är 9000 kWh/år, kan du uppskatta att du bara behöver köpa 3000 kWh el (9000/3=3000). Observera ändå att även SCOP-talet ofta bara är en ungefärlig uppskattning. I vattenburna golvvärmesystem har framledningsvattnet till exempel ofta lägre temperatur än i radiatornät, vilket gör att samma luft-vattenvärmepump har olika SCOP-tal för dessa. Det är också bra att notera att den finländska klimatzonen naturligtvis inte kan vara den bästa uppskattningen för hela landet. I söder är luft-vattenvärmepumpens faktiska verkningsgrad bättre än i norr.

Luft-vattenvärmepumpens pris

Priserna på luft-vattenvärmepumpar varierar enligt kvalitet, storlek, modell och tillverkare. Ett litet system, till exempel för ett egnahemshus, kan man få för några tusen euro, medan luft-vattenvärmepumpar för stora flervåningshus eller kontorsbyggnader kan kosta tiotusentals euro. Ett luft-vattenvärmepumpsystem ger energibesparingar jämfört med de flesta alternativa system och kan i många fall vara en energieffektiviseringsinvestering som är värd att överväga ur ekonomisk synvinkel. En luft-vattenvärmepump sänker elräkningen avsevärt i objekt med direkt eluppvärmning och minskar den totala energianvändningen också jämfört med till exempel objekt med fjärrvärme.

Möjliga problem

Problemen med luft-vattenvärmepumpar uppstår vid sträng kyla. När utetemperaturen sjunker försämras luft-vattenvärmepumpens verkningsgrad, och vid mycket sträng kyla försämras den så mycket att pumpen inte längre ger något mervärde jämfört med direkt eluppvärmning. I de luft-vattenvärmepumpar där vatten eller en vatten-glykolblandning används för värmeöverföringen kan det, åtminstone i teorin, finnas risk för att rörsystemet fryser och spricker vid den strängaste kylan, särskilt om anordningen är avstängd.