varmepumpe

Varmepumpe, aggregat, som "løfter" varme fra én temperatur til en højere temperatur. En varmepumpe adskiller sig ikke i sin virkemåde fra et køleanlæg med en kompressor, en fordamper og en kondensator; forskellen ligger dels i formålet, som for varmepumpen er at afgive varme ved den høje temperatur, mens køleanlægget fjerner varme ved den lave temperatur, dels i temperaturniveauerne. For begge må der tilføres mekanisk energi (normalt via en el- eller forbrændingsmotor) og des mere, jo større temperaturforskellen er mellem det lave og det høje temperaturniveau.

Den varme, der afgives fra en varmepumpe ved den høje temperatur, er summen af den optagne varme ved den lave temperatur og den tilførte energi. Nyttevirkningen for en varmepumpe, defineret som forholdet mellem den afgivne (nytte-)varme og den tilførte energi, vil derfor altid være større end 1. For en tabsfri varmepumpe er nyttevirkningen ε = T_h/(T_h−T_l), hvor T_h er den absolutte temperatur på den varme side, og T_l er varmekildens absolutte temperatur. I praksis opnås normalt under halvdelen heraf.

Hvis drivkraften til varmepumpens kompressor er elektricitet fra et termisk kraftværk uden udnyttelse af værkets overskudsvarme, kræves en virkningsgrad, der er større end ca. 2-2,5, for at opnå en energimæssig gevinst, idet der til at levere én energienhed på elnettet kræves 2-2,5 gange så meget primær energi på kraftværket. Varmepumpen kan derved siges at genvinde energitabet på kraftværket. Hvis der er tale om elproduktion på et kraftvarmeværk, er der derimod altid en samlet energigevinst ved at anvende en varmepumpe.

Varmepumper benyttes til varmegenvinding i industrier, hvor der er spildvarme til rådighed, fx i form af kølevand, samtidig med at der er et varmebehov ved et højere temperaturniveau. Til boligopvarmning anvendes varmepumper især i lande som Norge og Sverige, hvor man har billig elektricitet fra vandkraftværker. I blok- og fjernvarmeværker kan en væsentlig del af grundlasten dækkes af en varmepumpe, mens spidsbelastningen klares ved fyring med fossile brændsler eller direkte elvarme. En forudsætning for en god økonomi er dog, at der er en let tilgængelig varmekilde med tilstrækkelig høj temperatur til rådighed. I norske kystbyer udnytter man således, at havvandet i tilstrækkelig dybde holder sig på ca. 8 °C året rundt.

Til enfamilieshuse kan man som varmekilde benytte den solvarme, som gennem sommerhalvåret akkumuleres i jordoverfladen (jordvarme). En frostsikret væske cirkuleres gennem rørslanger i ca. 0,6 m dybde, hvor den optager varme, som igen afgives i varmepumpens fordamper. Det er dog en ret dyr løsning; anlægsudgiften er væsentlig mindre, hvis man benytter udeluften som varmekilde, hvilket er den foretrukne løsning i lande som USA og Japan, hvor mange varmepumper kan "reverseres" og benyttes til køling om sommeren. I et klima som det danske vil en sådan varmepumpe ikke kunne dække varmebehovet i den koldeste tid, og en supplerende varmekilde er derfor nødvendig.

Man betegner normalt varmepumper efter de medier, hvor varmeoptagelsen og -afgivelsen finder sted, fx vand/vand-varmepumper, jord/vand-varmepumper, vand/luft-varmepumper og luft/luft-varmepumper.