VÄRMEPUMPAR I VATTENBURNA VÄRMESYSTEM – E ffektiva lösningar med värme och varmvatten vid konvertering av elvärmda småhu

VÄRMEPUMPAR I VATTENBURNA VÄRMESYSTEM– Effektiva lösningar med värme och varmvattenvid konvertering av elvärmda småhuseff-Sys H23 • Per Fahlén • Chalmers tekniska högskola

DELTAGARE • Chalmers tekniska högskola, Installationsteknik • Boröpannan AB • Elforsk AB • Grundfos AB • IVT AB • Nibe AB • SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut AB • Thermia Värme AB • Thermopanel AB • Wilo AB

BAKGRUND • Konvertering av pannor • Vattenburna system • Konvertering av direktel • Inget distributionssystem • Nytt ”minivatten” system • Värmepumps-försäljning • Värmepumpstävlingen • Markvärme dominerar

PROBLEM ”Minivattensystem” med fläktkonvektor • Låg termisk massa • Startfrekvens, drifttid • Rumstemperatur- • reglering • Vattentemperatur • under drift • Parasiteffekter • Pumpar (värme- och köldbärare, återladdning) • Fläkt (fläktkonvektor)

VÄRMESYSTEM • Original: Direktverkande elvärmeradiatorer • Konvertering 1: • Bibehållen direktelvärme • Minivattensystem • med kurvstyrning • Konvertering 2: • Bufferttank med tapp- • varmvatten • Utetemperatur och • rumsstyrning

Återladdning: - frånluftsbatteri TILL - tilluftsbatteri FRÅN Komfortkyla - frånluftsbatteri FRÅN - tilluftsbatteri TILL Värmeåtervinning - frånluftsbatteri TILL - tilluftsbatteri TILL VÄRMEPUMPSSYSTEM

RESULTAT: DRIVENERGI OCH COP • Drivenergi • Beror av antal enheter, drifttid, verkningsgrad, temperatur och styrning • COP: Exempel med återladdning(tute = 5 °C) • tkbin ökar 3 K, • COP minskar 11 %! • COP = 4.2→3.5→ 3.0 →2.6 (tvbut , We,p , We,f)

RESULTAT: TEMPERATURER • Värmevatten • I medel • Under drift • Köldbärare • Ökat med 3 K • Frånluft

RESULTAT: FLÄKTKONVEKTOR • Styrning • Konvektorfläkt till • Värmepump till-från • Temperatur • Tilltemperatur > medeltemperatur • Exempel: tute = 4,4 °C

RESULTAT: VÄRMEPUMPSDRIFT • Relativ gångtid • Approx. linjär med tute • för tute > tbalans • Startfrekvens • Max beror av värmepumpens relativa storlek • Drifttid per start • Monoton minskning med tute

TEORI: VÄRMEBEHOV • Byggnad (klimat, komfort, klimatskärm, internlast) • Behov: • Tillförsel • Relativ • gångtid: • Lagring • Ökad gångtid:

TEORI: VÄRMESYSTEM, TRANSIENT • Dödtid • Transport- och genomloppstid • Tidkonstant • Termisk massa för konvektor • Värmeöverföringskapacitet • Värmekapacitetsflöden

TEORI: VÄRMESYSTEM, STATIONÄRT • Värmeöverföringskapacitet • Värmeöverföringsenheter • Värmekapacitetsflöden • Distributionseffektivitet

TEORI: VÄRMEPUMPSDRIFT • Inverkan på startfrekvens • Relativ storlek (värmepump, värmesystem, byggnad) • Inverkan på COP • Drivenheter och temperaturnivåer: • Exempel med återladdning • DTkb = +4 K borde ge DCOP/COP≈ +10 % • Men DTvb >+4 K, Dwe,p/we,vp = -9-10-24 ≈ -43 % • Total minskning 40 - 60 %!

DISKUSSION • Teori och praktisk erfarenhet visar att: • Stor värmepump kan orsaka problem med effektivitet och tillförlitlighet (tendens till högre täckningsgrad) • Förbättringar på ett område måste kompletteras med andra förbättringar för att få effekt • Dagens små pumpar och • fläktar har låga verknings- • grader (5 - 10 %) • Potential för förbättrad • styrning och reglering

SLUTSATS • Markvärmesystem kan användas vid konvertering av direktelhus • Lastanpassning förbättrar värmepumps-systemets effektivitet och tillförlitlighet • Viktigare vid ökande täckningsgrad • Kapacitetsreglering eller ackumulering • Integrera lagring (värmesystem och tappvatten) • Reduktion av parasiteffekter ökar effektiviteten • Använd bästa teknik för pumpar och fläktar • Se över styrstrategin

VÄRMEPUMPAR I VATTENBURNA VÄRMESYSTEM – E ffektiva lösningar med värme och varmvatten vid konvertering av elvärmda småhu