Absorptiewarmtepomp: Werking met Gas of Warmtebron

Wat is het?

Een absorptiewarmtepomp is een type warmtepomp dat warmte verplaatst zonder een traditionele elektrische compressor.

In plaats daarvan gebruikt het een thermisch aangedreven proces met een absorptievloeistof. Deze systemen zijn vooral interessant wanneer er een goedkope of overvloedige warmtebron beschikbaar is, zoals restwarmte van een industrieel proces, zonnewarmte of aardgas.

Je vindt ze minder vaak in standaardwoningen, maar ze zijn een krachtige oplossing voor specifieke situaties. Denk aan grote gebouwen, de glastuinbouw of locaties waar elektriciteit schaars of duur is. Ze kunnen zowel voor verwarming als voor koeling worden ingezet. Het principe lijkt op dat van een gasabsorptiekoelkast, maar dan op een veel grotere schaal en met een ander doel. De werking is volledig anders dan de bekende lucht-water of bodemwarmtepompen met een compressor.

Hoe werkt het precies?

Een absorptiewarmtepomp werkt met een gesloten kringloop van een 'werkvloeistof' (vaak water) en een 'absorberende vloeistof' (vaak lithiumbromide of ammoniak).

Het proces verloopt in drie hoofdcircuits: het warmtebroncircuit, het koudemiddelcircuit en het verwarmingscircuit. Een externe warmtebron, zoals een gasbrander of zonnecollector, verhit het mengsel in de generator.

Hierdoor verdampt de werkvloeistof (bijvoorbeeld water) onder hoge druk. Deze damp stroomt naar de condensor, waar hij warmte afgeeft aan het verwarmingssysteem en weer condenseert tot vloeistof. De vloeibare werkvloeistof passeert een drukventiel en verdampt opnieuw in de verdamper, maar nu onder lage druk. Dit onttrekt warmte aan de buitenomgeving (bijv. buitenlucht of grondwater).

De koude damp wordt ten slotte geabsorbeerd door de sterke absorberende vloeistof in de absorber.

Dit mengsel wordt weer naar de generator gepompt, en de cyclus herhaalt zich.

De wetenschap erachter

Het hart van het systeem is het principe van 'absorptie'. Dit is een fysisch-chemisch proces waarbij een vloeistof (de absorber) een gas (de werkvloeistof-damp) opneemt.

Dit gebeurt exotherm, er komt warmte vrij. De kracht van dit systeem zit in het feit dat het kookpunt van de werkvloeistof wordt verlaagd door het vacuüm in de verdamper. De 'drijvende kracht' is niet elektrische energie voor een compressor, maar warmte-energie. De efficiëntie wordt uitgedrukt in de 'COPthermisch'.

Dit is de verhouding tussen de afgegeven nuttige warmte en de toegevoerde warmte van de brander. Een typische COPthermisch ligt tussen de 1,0 en 1,7.

Dat lijkt laag vergeleken met elektrische warmtepompen, maar als de warmtebron gratis of goedkoop is (zoals zonnewarmte als energiebron of restwarmte), is het rendement financieel zeer aantrekkelijk.

Het gebruik van lithiumbromide-water is het meest gangbaar voor verwarmingstoepassingen. Ammoniak-water systemen werken bij lagere temperaturen en zijn geschikter voor koeling. De keuze hangt af van de gewenste toepassing en de temperatuur van de warmtebron.

Voordelen en nadelen

De grootste voordelen zijn het vermogen om restwarmte nuttig te gebruiken en de onafhankelijkheid van het elektriciteitsnet. Het systeem is zeer stil omdat er geen compressor aanwezig is.

Het kan direct op aardgas of andere warmtebronnen draaien, wat interessant is op plekken waar het elektriciteitsnet overbelast is. De nadelen zijn aanzienlijk. De aanschafkosten zijn hoog, vaak twee tot drie keer zo hoog als een vergelijkbare elektrische warmtepomp, wat relevant is voor commerciële warmtepompsystemen. Het rendement (COP) is lager dan bij elektrische systemen.

Het systeem is complexer, groter en zwaarder, wat installatie beperkt. Voor de lithiumbromide-variant is een hoog vacuüm essentieel, wat onderhoudsgevoelig maakt.

Een ander nadeel is dat het systeem minder flexibel is. Het kan niet zomaar 'omkeren' om te koelen, tenzij het specifiek daarvoor is ontworpen. De toepasbaarheid is daarom sterk afhankelijk van de specifieke warmtebron en de warmtevraag van het gebouw.

Voor wie relevant?

Deze warmtepomp is relevant voor zakelijke en industriële toepassingen met een constante, goedkope warmtebron. Denk aan tuinbouwkassen met warmte-krachtkoppeling (WKK), zwembaden met zonnecollectoren of fabrieken met procesrestwarmte. Het is een perfecte technologie voor het opwaarderen van lage-temperatuurwarmte naar bruikbare verwarming, en kan ook voor koeling met een compressor worden ingezet.

Voor de gemiddelde particuliere woningeigenaar is het zelden de beste keuze. De hoge investering en het lagere rendement wegen niet op tegen de voordelen, tenzij je een zeer specifieke situatie hebt.

Voor hen zijn elektrische lucht-water of bodemwarmtepompen bijna altijd efficiënter en kosteneffectiever. Overweeg je een absorptiewarmtepomp?

Dan is een gedetailleerde analyse van je warmtebron, je warmtevraag en de totale kosten essentieel. Laat je adviseren door een specialist in industriële of grootschalige verwarmingssystemen. Het is geen oplossing voor iedereen, maar in de juiste niche is het een krachtige en duurzame technologie.