Anti-kylskåpet: Hur fungerar en värmepump?
Inledning: Stjärnan bland moderna uppvärmningssystem
Värmepumpar dyker numera ofta upp i nyhetsflödet och är särskilt intressanta för villa- och småhusägare. Moderna värmepumpar är energieffektiva, tysta och kan ge mycket låga klimatutsläpp – särskilt i kombination med förnybar el.
Imponerande siffror
- I Sverige installeras värmepumpar i en klar majoritet av nya småhus och används även i stor omfattning vid energieffektiv renovering av befintliga hus
- Den globala omsättningen för värmepumpar beräknas uppgå till omkring 70 miljarder US-dollar år 2024
- Själva funktionsprincipen upptäcktes redan på 1600-talet
- De första moderna golvvärmesystemen med värmepump togs i drift under 1960‑talet
Varför denna boom?
Drivkrafterna bakom värmepumpar är bland annat:
- Höga och osäkra priser på fossila bränslen
- Ökat fokus på klimat och miljö
- Teknisk utveckling och bättre systemlösningar
- Kombination med solceller möjliggör i praktiken nästan koldioxidfri uppvärmning
Värmepump och kylskåp: Nära släkt
Värmepumpar och kylskåp är egentligen nära släktingar – nästan som syskon. Varför liknar de varandra så mycket, trots att de är byggda för till synes motsatta uppgifter?
Vid en första anblick verkar de göra raka motsatsen – men tittar man ”under huven” blir likheterna tydliga:
| Utrustning | Tar upp värme från | Avger värme till |
|---|---|---|
| Kylskåp | Kylskåpets insida | Rummet/luften bakom kylskåpet |
| Värmepump | Omgivningen (luft, mark eller vatten) | Husets värmesystem (radiatorer/golvvärme) |
Funktionsprincipen är densamma – det är bara målet som är omvänt!
Fysikens grunder
För att förstå värmepumpar behöver vi först reda ut två begrepp:
- Aggregationstillstånd
- Värmetransport
Fysiken bakom aggregationstillstånd
Fast, flytande och gasformigt – de här tre aggregationstillstånden möter vi överallt. Men vad är egentligen ett aggregationstillstånd?
Definition: Det aktuella tillståndet eller den form som ett ämne befinner sig i, bestämt av hur partiklarna rör sig.
Grundläggande naturlag: När temperaturen stiger rör sig partiklarna snabbare och kraftigare.
Egenskaperna hos de tre aggregationstillstånden skiljer sig tydligt:
| Aggregationstillstånd | Partikelrörelse | Struktur |
|---|---|---|
| Fast | Vibration på plats | Ordnad struktur |
| Flytande | Rör sig men håller ihop | Delvis ordnad |
| Gasformig | Rör sig fritt | Ingen bestämd struktur |
Viktigt: Övergången mellan tillstånden kräver att energi tas upp eller avges. Just detta utnyttjar värmepumpen!
Termodynamikens två huvudsatser
Läran om värme – termodynamiken – bygger på två grundläggande regler:
1:a huvudsatsen: Energi kan inte försvinna
Energi kan varken skapas ur intet eller förstöras. Den kan bara omvandlas från en form till en annan.
Exempel:
- Elektrisk energi → värme (elradiator)
- Kemisk energi → värme (ved eller olja som bränns)
2:a huvudsatsen: Värmeflödets riktning
Värme strömmar alltid spontant från varmt till kallt.
Naturen ”strävar” efter ett energimässigt jämviktstillstånd.
Exempel med kamin: Värmen lämnar den heta kaminen och värmer upp det kallare rummet – aldrig tvärtom.
Tre sätt att transportera värme
Värme kan flyttas från en plats till en annan på olika sätt:
| Typ | Beskrivning | Exempel |
|---|---|---|
| Konduktion (värmeledning) | Direktkontakt mellan material | Handen mot ett varmt element |
| Konvektion (värmeströmning) | Värme transporteras med rörlig gas/vätska | Varm luft som stiger uppåt |
| Strålning | Elektromagnetiska vågor | Solens värme mot huden |
Konduktion – värmeledning
De snabbare partiklarna i det varmare materialet knuffar på de långsammare i det kallare. På så sätt leds värme genom direktkontakt.
Konvektion – värmeströmning
Varm luft har lägre densitet och stiger. Den tar med sig värme och transporterar den till en annan plats.
Kretslopp:
- Luften värms upp → densiteten minskar → luften stiger
- Högre upp kyls luften → densiteten ökar → luften sjunker
- Längre ned värms den igen → kretsloppet fortsätter
Värmestrålning
Elektromagnetiska vågor, ofta i infrarött område. Kräver inget material att färdas genom – därför kan solens värme nå oss genom vakuum i rymden.
Värmepumpens funktionsprincip
Värmepumpen ”pumpar” värme från en plats till en annan – på samma sätt som en vattenpump flyttar vatten.
Grundidén
Värmepumpen:
- Tar upp värme ur omgivningen (även ur kall uteluft)
- ”Trycker upp” värmen till en högre temperaturnivå
- Lämnar över värmen till husets värmesystem
Men hur kan man ta värme ur kall luft?
Hemligheten är köldmediet – en speciell vätska som förångas redan vid mycket låga temperaturer och då tar upp värme.
Kretsloppet i fyra steg
Steg 1: Förångning (värme tas upp)
- Det flytande köldmediet passerar genom förångaren (en värmeväxlare)
- En fläkt suger in uteluft eller cirkulerar brine/grundvatten beroende på typ av värmepump
- Även kall luft innehåller värmeenergi
- Köldmediet tar upp denna värme och förångas (blir gasformigt)
Steg 2: Kompression (temperaturen höjs)
- Det gasformiga köldmediet går in i kompressorn
- Kompressorn trycksätter gasen mekaniskt
- När trycket ökar stiger även temperaturen
- Köldmediet håller nu en temperatur som är användbar för uppvärmning
Steg 3: Kondensation (värme avges)
- Den heta, komprimerade gasen leds till kondensorn (en andra värmeväxlare)
- Värmen överförs till värmesystemets vatten
- Köldmediet kondenserar (blir flytande igen)
- Det uppvärmda vattnet går vidare till golvvärme eller radiatorer
Steg 4: Expansion (trycket sänks)
- Det flytande köldmediet står fortfarande under högt tryck
- I expansionsventilen sänks trycket kraftigt
- När trycket sjunker sjunker också temperaturen
- Köldmediet är tillbaka i sitt ursprungliga, kalla tillstånd
Sedan börjar kretsloppet om från början!
Översikt över stegen
De fyra stegen i värmepumpens kretslopp kan sammanfattas så här:
| Steg | Komponent | Process | Aggregationstillstånd |
|---|---|---|---|
| 1 | Förångare | Värme tas upp | Flytande → gasformigt |
| 2 | Kompressor | Trycket höjs | Gasformigt (hett) |
| 3 | Kondensor | Värme avges | Gasformigt → flytande |
| 4 | Expansionsventil | Trycket sänks | Flytande (kallt) |
Ingen konflikt med fysikens lagar
Vid första anblick kan det verka som om värmepumpen bryter mot termodynamikens andra huvudsats: värme går ju från kall (uteluft) till varm (radiatorvatten).
Förklaringen: Systemet tillförs energi i form av el till kompressorn för att vända det naturliga värmeflödet. Ser man till hela systemet följer allt fysikens lagar.
Tricket
- Köldmediet är kallare än uteluften → värme strömmar in i köldmediet (i enlighet med fysiken)
- Genom kompression blir köldmediet varmare än värmesystemets vatten → värme strömmar ut till värmesystemet (också i enlighet med fysiken)
Värmepumpen skapar alltså inte energi ur tomma intet – den flyttar och omvandlar energi på ett mycket smart sätt.
För- och nackdelar med värmepumpar
Fördelar
Jämfört med traditionella värmesystem har värmepumpar många styrkor:
| Fördel | Förklaring |
|---|---|
| Hög verkningsgrad | Av 1 kWh el kan man få cirka 3–5 kWh värme (årsmedel, COP/SCOP) |
| Klimat- och miljömässigt fördelaktig | Inga lokala utsläpp, mycket låga CO₂-utsläpp med svensk elmix |
| Låga driftskostnader | Ofta betydligt billigare i drift än olja, gas eller direktverkande el |
| Lång livslängd | Vanligen 15–25 år vid korrekt dimensionering och installation |
| Relativt lite underhåll | Ingen förbränning, få slitdelar jämfört med pannor |
| Inget bränslelager | Ingen oljetank, pelletsförråd eller gasanslutning behövs |
| Stöd och incitament | Statliga bidrag för energieffektivisering och konvertering från fossila system finns i Sverige |
Svenska regler och standarder
I Sverige dimensioneras värmesystem och värmepumpar ofta med stöd av:
- Boverkets byggregler (BBR) – ställer krav på byggnaders specifika energianvändning och värmeisolering
- SS‑EN 12831 – svensk standard för beräkning av dimensionerande värmeeffekt (motsvarar tyska DIN EN 12831)
- SS‑EN ISO 6946 – används för beräkning av U‑värden för byggnadsdelar
- För värmepumpars prestanda används bl.a. SS‑EN 14511, SS‑EN 14825 och SS‑EN 16147 (motsvarar tyska VDI‑rekommendationer för provning och klassning)
BBR anger också riktvärden för högsta tillåtna U‑värden för väggar, tak, golv och fönster i nya byggnader, samt krav på lufttäthet och installationers verkningsgrad.
Stöd och bidrag i Sverige
I stället för tyska stöd som BAFA eller KfW finns i Sverige bland annat:
-
Grönt avdrag (skattereduktion för grön teknik)
- Gäller installation av solceller, solcellsbatterier och laddboxar
- Upp till 20–50 % av arbets- och materialkostnad beroende på teknik
- Hanteras direkt på fakturan av installatören
-
Bidrag för energieffektivisering i småhus (tidvis öppet, se Boverket)
- Riktar sig främst till småhus med el- eller gasuppvärmning
- Kan omfatta åtgärder som tilläggsisolering, fönsterbyte och installation av värmepump
- Nivåer och villkor ändras över tid – kontrollera alltid aktuella regler
-
Lokala/kommunala stöd kan förekomma, t.ex. energirådgivning eller särskilda kampanjer för konvertering från olja.
För nya byggnader finns i dagsläget ingen generell skyldighet att installera förnybar energi, men BBR:s energikrav gör att värmepumpar och solceller ofta är det enklaste sättet att klara kraven med god marginal.
Nackdelar
Trots många fördelar finns det också saker att tänka igenom:
| Nackdel | Förklaring |
|---|---|
| Hög investeringskostnad | Cirka 120 000–300 000 kr beroende på typ och storlek |
| Beroende av el | Kräver el för att fungera – viktigt med bra elabonnemang och gärna viss robusthet vid elavbrott |
| Lägre verkningsgrad vid sträng kyla | Luft-vatten-värmepumpar tappar effekt och verkningsgrad vid mycket låga utetemperaturer |
| Ljud från utedel | Utedelen på luftvärmepumpar kan upplevas störande om den placeras fel |
| Kräver relativt låga framledningstemperaturer | Äldre högtemperatursystem med små radiatorer kan behöva kompletteras eller bytas |
| Platsbehov | Utedel, borrhål eller markkollektor kräver utrymme och ibland markarbeten |
Energideklaration och energiklassning i Sverige
- Alla nya byggnader och de flesta befintliga byggnader som säljs eller hyrs ut måste ha en energideklaration enligt svensk lag.
- Energiprestanda anges i kWh/m² och år och klassas från A till G, där A är bäst.
- Systemet bygger på EU:s direktiv om byggnaders energiprestanda, men är anpassat till svenska förhållanden av Boverket.
- För värmepumpar och andra vitvaror gäller EU:s energimärkningssystem med energiklasser (A–G) och uppgifter om t.ex. SCOP (säsongsverkningsgrad).
Slutsats
Kärnbudskap: Värmepumpar utnyttjar smart fysik för att hämta värme ur omgivningen och lyfta den till en temperaturnivå som kan värma huset. Kretsloppet med förångning, kompression, kondensation och expansion gör det möjligt att ta tillvara värme även ur kall vinterluft och använda den effektivt i svenska byggnader – i linje med BBR:s energikrav och dagens klimatmål.
Vilka komponenter som samverkar i detalj kan du läsa mer om i artikeln Komponenterna: värmeväxlare, kompressor och expansionsventil.
Hela artikelserien ”Värmepumpar”
- Anti-kylskåpet: Hur fungerar en värmepump? – du är här
- Komponenterna: värmeväxlare, kompressor och expansionsventil – komponenter
- Nyckeltal och dimensionering av värmepumpar – COP, JAZ/SCOP och mer
- Driftstrategier: monovalent, bivalent och hybrid – olika driftlägen
- Typer av värmepumpar och drömkombon med solceller – luft-vatten, bergvärme & sol
Källor
- DESTATIS: Wärmepumpen in Neubauten 2023
- Mordor Intelligence: Heat Pumps Market
- Heizung.de: Geschichte der Wärmepumpe
- LEIFIphysik: Wärmetransport
- Chemie.de: Thermodynamik
- Boverket: Boverkets byggregler, BBR
- Boverket: Energideklaration
- Skatteverket: Skattereduktion för grön teknik
Beräkna årsverkningsgrad (JAZ/SCOP)
Med vår kostnadsfria värmepumpskalkylator kan du beräkna din värmepumps årsverkningsgrad enligt gällande europeiska standarder (t.ex. SS‑EN 14825) – inklusive uppskattade driftskostnader och klimatpåverkan.