Rek het nu heel hard uit en houd het snel op je bovenlip, die gevoelig is voor temperatuur. Je zult voelen dat het warmer is dan voorheen. Dit komt omdat je energie aan het rubber toevoegt, waardoor de temperatuur stijgt.
Ben je klaar voor het geweldige deel? Houd het lichtjes uitgerekt totdat het weer op kamertemperatuur is. Laat het elastiekje nu ontspannen en breng het snel terug naar je lip. Nu is kouder vanaf kamertemperatuur! Serieus, probeer dit zelf.
Dus als je een elastiekje had dat groot genoeg was, zou je het dan kunnen gebruiken om je huis te koelen? Wacht even, zul je zeggen: in de eerste fase, toen we het elastiekje uitrekten, warmde het op en koelde vervolgens af tot de oorspronkelijke temperatuur – en daarbij verhitte de lucht. Je hebt gelijk. Maar wat als we die warmere lucht naar buiten konden blazen? Dan kun je alleen de koelfase binnen houden.
Boom. Je hebt zojuist airconditioning opnieuw uitgevonden! In plaats van een rubberen band heeft een AC een vloeistof die koelmiddel wordt genoemd en die van binnen naar buiten in een gesloten lus circuleert. Deze vloeistof heeft een lage soortelijke warmte, verandert dus snel van temperatuur en heeft een zeer laag kookpunt, waardoor het in een gas verandert bij ongeveer -15 Fahrenheit.
Hoe werkt het? Het gas wordt eerst gecomprimeerd, waardoor het opwarmt tot ongeveer 150 graden. Het hete gas circuleert buiten in een reeks koperen spoelen en er blaast een ventilator overheen, zodat het gas warmte-energie aan de atmosfeer verliest. (Koper heeft ook een lage soortelijke warmte.)
Vervolgens wordt het weer naar binnen gepompt, waar de druk snel wordt verlaagd, wat leidt tot expansie en onmiddellijke afkoeling tot ongeveer 40 graden. Terwijl de nu koude vloeistof door de interne spoelen circuleert, blaast de ventilator warme interne lucht eroverheen, waardoor de vloeistof opnieuw wordt verwarmd en de interne lucht wordt gekoeld. Terwijl het systeem circuleert, verzamelt het in principe warmte-energie binnenshuis en geeft deze naar buiten door.
Dit is trouwens precies hetzelfde proces dat uw koelkast gebruikt om uw kaas en frisdrank koud te houden. In beide gevallen maakt het proces iets binnen koeler en iets buiten warmer. Leg je hand achter de koelkast en je zult zien wat ik bedoel. Voor de lol: hier is een man die een koelkast heeft gebouwd die op elastiekjes werkt.
Warmtepompen zijn dus niet nieuw!
Je dacht dat dit een artikel over warmtepompen zou zijn, nietwaar? Dus Raad eens. We hebben het de hele tijd over warmtepompen gehad, omdat ze volgens dezelfde principes werken. Een warmtepomp koelt uw huis net als een airconditioner, door koelmiddel te laten circuleren en de druk te veranderen om de temperatuur te veranderen. Zo haalt hij warmte-energie van de ene plaats naar een andere.
Dus terug naar het grote mysterie: hoe kan een warmtepomp de temperatuur van de binnenlucht op een koude dag verhogen zonder daadwerkelijk warmte te produceren? Simpel: ren gewoon achteruit! Deze keer laten we het hete, gecomprimeerde koelmiddel in huis afkoelen om de binnenluchttemperatuur te verhogen. Het koude, lagedrukgas gaat vervolgens naar buiten om te worden verwarmd.
Buiten opwarmen? Ja. Zelfs op een koude dag heeft de lucht nog steeds thermische energie. Zolang het boven het absolute nulpunt ligt – wat, geloof me, zo is, aangezien het ongeveer -460 Fahrenheit is – zijn de luchtmoleculen in beweging. En omdat we de koelvloeistof afkoelen tot bijvoorbeeld -15 graden, wat op de meeste plaatsen lager is dan de wintertemperaturen, zal het zelfs uit koude lucht thermische energie onttrekken.
Natuurlijk kun je niet gratis energie krijgen. Warmtepompen zijn afhankelijk van elektriciteit om compressoren en ventilatoren aan te drijven. Maar als u thuis zonnepanelen heeft, of als de elektriciteit in uw regio zelfs maar gedeeltelijk uit een koolstofvrije bron komt, kan het vervangen van uw gaskachel door een warmtepomp een groot verschil maken in het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen. En het zal waarschijnlijk uw energierekening verlagen.