Smart material ger flexibel värmepump
Många små värmepumpar i stället för en stor. Det kan bli framtidens metod att förbättra komforten, menar norska forskare som utvecklar värmepumpar av termoelektriskt material.
Ett öppet Pelement bestående av cirka 200 små värmepumpar. Varje pump är ungefär en kubikmillimeter stor, men kan göras både större och mindre. Foto Jan Kåre Bordinger
Effektivare värmning, kylning eller torkning kan bli några resultat av den nya sortens luft-luft-värmepump som utvecklas av forskare vid universiteten i Stavanger och Oslo. Den eldrivna värmepumpen byggs av termoelektriska material, utan rörliga delar, vilket gör den flexibel och slitstark. – Fysiker har känt till principen i hundra år, men nu har vi också testat hur bra den kan fungera i en färdig produkt, säger Jan Kåre Bording, chefsingenjör vid universitetet i Stavanger. Värmepumpen, som tillverkas av metallerna vismut-tellurid och aluminium, sätts ihop av många små delelement. Det gör att värmepumpen kan byggas i allt från millimeter- till meterskala. – De här värmepumparna fungerar bäst på utsatta ställen, där det läcker värme, som exempelvis vid fönster och i golv. En idé är att lägga ut värmepumpen under hela golvet som en sorts golvvärme, säger Jan Kåre Bording. Tack vare det termoelektriska materialet räcker det med en liten elström för sätta igång värmepumpningen. Förutsättningen är att värmepumpelementet är kallt i ena änden och varmt i den andra änden. Elen förstärker temperaturskillnaden i elementet som blir ännu kallare i ena änden och ännu varmare i den andra.
Ersätter inte traditionella värmepumpar Jan Kåre Bording tror inte att den termoelektriska värmepumpen kan ersätta traditionella, stora luft-till-luft-värmepumpar än på ett tag. Främst på grund av att COP-värdet är lägre. För stora temperaturskillnader (delta-T) är den termoelektriska värmepumpens COP-värde 2, medan det för en traditionell värmepump i samma storlek landar på cirka 3. – Vår metod fungerar bäst för små delta-T och kan till att börja med passa bra som komplement för att sprida ut värmen, gärna på många olika ställen i huset. De termoelektriska värmepumparna har hittills testats i en husmodell där de placerats mellan ytter- och innerväggen. Men Jan Kåre Bording kan även tänka sig andra användningsområden. Till exempel skulle de kunna användas för att göra torktumlare mer effektiva. Det blir möjligt genom att värmepumpelementen hjälper till att fördela värmen i tumlaren bättre.
Används i datorer Värmepumparna kan även hjälpa till med kylning och gör så redan i dag i till exempel datorprocessorer. I framtiden kan det också bli användbart i bilars kylsystem, menar Jan Kåre Bording. Andra fördelar med den nya sortens värmepump som forskarna pekar på är att de kan hålla nästan hur länge som helst. Vanliga värmepumpar har rörliga delar som slits. Till exempel behöver kompressorn bytas efter 10 till 20 år. Så blir det inte med de termoelektriska värmepumparna, vars livslängd främst begränsas av slitaget på metallen. Det behövs inte heller något köldmedium och drifteffekten ligger på högst en kilowatt. Var värmepumparna kommer att kunna användas styrs inte minst av materialutvecklingen som hela tiden går framåt. Därför har samarbetet med professorn i materialteknik i Stavanger, Vidar Hansen, och Fysisk institutt vid universitetet i Oslo varit viktigt. Studenter håller nu bland annat på att testa om metoden kan användas även för att bygga vatten-till-vatten-värmepumpar. Marie Granmar, Energi & Miljö nr 3/2011 sid 22
