Värmepumpen

En värmepump kan krama ur minsta lilla plusgrad från omgivningarna och används bland annat för att värma upp våra hem. Poängen är att energi – i det här fallet i form av värme – finns överallt: det svåra är att samla in den. Men just det kan värmepumpen. Det här utnyttjas bland annat i bergvärme, som kommer åt solenergin som är lagrad i berggrunden. Berggrunden har en temperatur på 2–8 grader, som bergvärmepumpen kan ta upp.

Värmepumpen flyttar värme från en plats till en annan. En rörslinga tar upp värme ur berget, och en värmeväxlare flyttar energin till husets värmesystem och element. För att driva pumpen och värmeväxlaren behöver man tillföra energi, oftast i form av elektricitet..

Samla grader

Värmepumpen fungerar enligt samma princip som kylskåpet. Luftvärmepumpen hämtar värmen ur utomhusluften, eller frånluften i ett ventilationssystem. Det är också vanligt att värme hämtas i jord, berg eller sjö. Då används en kollektor, en några hundra meter lång slang som innehåller en vätskeblandning av till exempel vatten och sprit som kallas köldmedium eller arbetsmedium.

Vätskan kan ha en temperatur under noll °C när den kommer från värmepumpen och det räcker att den värms upp några få grader av marken. Köldmediet i värmeväxlaren förångas redan vid låga temperaturer. En kompressor höjer trycket på ångan som leds till annan värmeväxlare där ångan återgår till vätskeform vid en temperatur som kan räcka för att värma rumsluften, eller till husets uppvärmningssystem via vattenledningar.

Miljövinster?

En värmepump som ersätter oljeeldning minskar också hushållets utsläpp av växthusgaser. Värmepumpar kan utvinna fyra gånger så mycket värmeenergi som den elenergi den behöver för att drivas. Därför minskar behovet av elektricitet till uppvärmning jämfört med att värma direkt med elen. Kritiker menar dock att om effektiviteten vid tillverkningen av elektricitet är dålig blir det inte någon större miljövinst. Konventionella fossileldade kraftverk har en verkningsgrad på mellan 40-50 procent. Enligt termodynamikens lagar kan endast en viss andel av den tillförda energin från bränslet utvinnas som elenergi. Resten måste avges vid lägre temperatur, men kan lämpligen utnyttjas för att värma ett fjärrvärmesystem. För miljön är det självklart bättre om värmepumpen drivs av vattenkraft, som har över 90 procents verkningsgrad — eller varför inte av vindkraft.

Miljö + ekonomi = värmepump

Intresset för att tillverka och använda värmepumpar tog fart i samband med oljekriserna under 1970-talet. Kostnaden för uppvärmning hade ökat, samtidigt som det blivit uppenbart att något måste göras för att ändra användningen av energi i västvärlden.

Det senaste decenniet har priset för eldningsolja ökat till nästan det dubbla. Mellan 2001 och 2005 bytte 40 000 svenska hushåll om året från oljeeldning till andra former av uppvärmning. Dessa är bättre för både miljön och plånboken, till exempel pelletseldning eller värmepump. Riksdagen införde ett stöd för konvertering 2006 och antalet hushåll som bytte ökade till 70 000 per år under återstoden av decenniet. För närmare hälften av dessa blev värmepump det nya alternativet. För en bostad med en årlig energiförbrukning på 15 000 kWh bidrar oljeeldad uppvärmning med över fem ton koldioxid till atmosfären. Det slipper vi med hjälp av en värmepump som drivs av el — helst från förnybara källor.

Scrollkompressor

I värmepumpen är en effektiv kompressor viktig. Det finns kompressorer med membran som passar för kylskåp och det finns kompressorer med kolvar som är lämpliga för tryckluft. Scrollkompressorn har fördelen att vara tyst och effektiv, den är vanlig i värmepumpar och luftkonditionering.

Scrollkompressorn patenterades redan 1905, av fransmannen Léon Creux men precisionsmetoder för att tillverka hans kompressorer fanns inte förrän långt senare. En grov beskrivning av kompressorn är att den utgörs av två spiralformade delar som rör sig exentriskt i varandra. Därmed uppstår slutna mellanrum som blir mindre och mindre och trycket höjs.

Brunnsborrning på farfars tid och nu

Under mycket lång tid borrades brunnar med så kallad linstötborrning: en vikt var fäst vid en lina på borriggen så att vikten kunde hissas och släppas mot borrstålet. Mellan varje slag vreds borren en aning. Det tog veckor och månader att borra en brunn.

Runt 1960 utvecklades en bättre metod än att hamra på borrstålet som sedan förmedlar slaget tiotals meter ner i borrhålet. En tryckluftshammare som arbetar nere i berget vid borrkronan var effektivare. Dessutom förde tryckluften upp vatten och kax — borrdamm. Avantimetoden utvecklades av den svenske uppfinnaren Sten Engwall tillsammans med ett holländskt företag.

Källa

Boken 100 innovationer; 51 – 100 Metallbearbetning – ångmaskinen, förteckning över artikelförfattare och källor på sid 191–204.

Kontakta sidansvarig