KOMPENDIUM Vedvarende energianlæg

Transkript

1 Redaktion: NRGi Rådgivning/ Per Pedersen, Energiingeniør og Mogens Thomsen, VVS-ingeniør. Opsætning: Dansk Byggeri/ Ditte Brøndum. Dato: December 2011 KOMPENDIUM Vedvarende energianlæg

2 Indhold Side 3 Læsevejledning 4 Solvarme 4 Hvor er solvarme relevant? 4 Relevante parametre 6 Teknik 7 Styring 7 Eksempler på datablade 8 Solceller 9 Hvor er solceller relevante? 9 Teknik 10 Inddata til energimærkningsprogrammet 11 Varmepumper 11 Teori 11 Hvor er varmepumper relevante? 12 Teknik 13 Inddata til energimærkningsprogrammet 14 Eksempler på varmepumpedata 2 Kompendium. Vedvarende energianlæg

3 Læsevejledning Kompendiet skal fungere som et værktøj til støtte for energikonsulenten. Kompendiet er således ikke en erstatning for håndbøgerne eller lovgivningen, som forudsættes at være kendt af konsulenten. Under udarbejdelsen af nærværende kompendium var det oprindeligt forudsat, at der skulle være adgang til at afprøve den nye udgave af energimærkningsprogrammet baseret på BE10. Grundet forsinkelse af energimærkningsprogrammet er kompendiet begrænset til, hvordan BE10 er ændret i forhold til BE06. Det er i hovedtræk muligheden for flere varmepumper, solvarmepaneler og solceller i hver bygning. I BE10 og energimærkningsprogrammet er der endvidere mulighed for indregning af el fra vindmøller. Håndbog for Energikonsulenter nævner (december 2011) ikke vindmøller. Vedvarende energi betegner energiformer, som regnes for utømmelige indenfor en tidshorisont svarede til Jordens geologiske alder. Sådanne energiformer er bølgeenergi, vindenergi, sollys og varmestråling fra solen samt geotermisk energi. Relevant for energikonsulenten er solvarme, solceller samt varmepumper, som henter varme fra et reservoir med forholdsvis lav temperatur og bringer denne op til en nyttig temperatur. Kompendiet er opdelt i afsnit om solvarme, solceller og varmepumper. Hvert afsnit vil omtale Definition Hvor typen er relevant at anvende Teknik Forudsætninger Talværdier til energimærkningen Kompendium. Vedvarende energianlæg 3

4 Solvarme Solvarmepaneler indhøster solens energi og omsætter denne til termisk energi. Denne varmeenergi lagres i buffertanke til senere brug eller aftages direkte til opvarmning af varmt brugsvand. På vore breddegrader er energiindholdet i solindfaldet ca kwh/m² årligt på en sydvendt flade med hældning 45 fra vandret. Heraf kan ifølge en række kilder % udnyttes med dagens solvarmeteknik. Det er en samlet udnyttelse, som tager højde for, at der er en del tab i de anvendte komponenter. Solvarme er forholdsvist billigt at etablere - komplette anlæg til enfamiliehuse ses til priser ned til kr. Problemet for solvarme er, at energiudbyttet er højest om sommeren, hvor der er mindst brug for det. Indtil videre er der ikke fundet nogen almen brugbar metode at oplagre store varmemængder fra sommermånederne til brug i vintermånederne. Antages en solfanger på 40 m² med 50 % udnyttelse af solindfaldet, vil denne kunne indhøste 2,4 MWh varmeenergi. Antages endvidere, at halvdelen af denne energimængde skal lagres til brug i vinterhalvåret, kan det hurtigt ses, at der skal en meget stor tank til lagring af varme. En mulighed er i stedet at benytte jorden som energilager. Man kan etablere en jordvarme-boring og afsætte varmeenergi fra solfangeren i denne boring om sommeren. Om vinteren kan man hente noget af sommerens indhøstede varmeenergi fra boringen. Mere realistisk er at benytte solfangeren til produktion af varmt vand. Når der ikke længere er tilstrækkelig varme at hente, kobles solfangeren fra og den primære varmeforsyning tager over. Varmtvandsforbruget er dermed dimensionerende for et solvarmeanlæg. Hvor er solvarme relevant? Følgende betingelser skal være opfyldt: Der skal være et forbrug af varmt brugsvand i sommerhalvåret Sydvendt tagflade uden sideskygger Plads til solfangerareal på 1-1,5 m² pr. person Med et etageejendom på 20 lejligheder med gennemsnitligt 2 beboere pr. lejlighed, skal der således regnes med plads til m² solfangerareal på en sydvendt tagflade. Solvarmeanlæg kan finde anvendelse en del steder, men der er nogle undtagelser: Undgå at blande solvarme med fjernvarmeforsyning, hvor denne er baseret på spildvarme. Solvarmen vil blot resultere i, at en tilsvarende mængde spildvarme ledes i havet. Her er det meget bedre at udnytte pladsen til solceller, som producerer el. Solfangere kræver plads. Et udmærket sted for placering er at udnytte pladsen på sydvendte tagflader. Her skal man være opmærksom på, at lokale servitutter kan stå i vejen. Bygninger kan endvidere være omfattet af kendelse om bevaringsværdighed. Solfangere er billige i anskaffelse, men de skal passes. Derfor bør man indregne beløb til regelmæssig service og pasning. Relevante parametre Solvarmeanlæg består af solfanger, rørforbindelser, lagertanke og styring. Solvarmeanlæggets effektivitet er den del af solindstrålingseffekten, som i solfangeren overføres til det varmebærende medie. Effektiviteten af en solfanger bestemmes ved afprøvning i prøvestand. n = n 0 - a 1. (t m - t a ) - a 2. (t m - t a )² G G n 0 Starteffektivitet dimensionsløs. a 1 Første ordens varmetabskoefficient W/(m²K) a 2 Anden ordens varmetabskoefficient W/(m²K²) Solindstrålings effekt ved indstråling på 0 C (vinkelret på solfanger). Værdien er 1000 W/m² (t m - t a ) Temperaturforskel mellem solfangerens varmebærende medie og den omgivende luft. Denne effektivitet er stærkt afhængig af forskellen mellem det varmebærende medie og udetemperaturen. Jo mindre forskel des større er effektiviteten. Der er dog andre forhold, nemlig tab ved varmeledning og varmestråling. Derfor kan en solfanger med en lav starteffektivitet i praksis være bedre end en med en høj starteffektivitet. Det fremgår af figur 1. Udtrykket for solfangereffektivitet gælder for vinkelret indstråling og værdien af de givne parametre gælder for prøvningens standardiserede betingelser. Ved afvigende forhold skal korrigeres for Solstrålingens indfaldsvinkel på solfangeren: solens højde og diffus indstråling. Ifølge nogle kilder reduceres indstrålingen under danske forhold til 900 W/m². 4 Kompendium. Vedvarende energianlæg

5 Bygninger og Energi Danmarks Tekniske Bemærk Der er ændringer i BE10 forhold til BE06 Solfangerens hældning regnes i grader fra vandret. Orientering skal helst være syd. Sydøst eller sydvest kan bruges. Nogle gange opgives orientering som Azimuth vinkel. I så fald skal der stå 180 med +/- 45, hvis orienteringen skal være optimal. Starteffektiviteten n 0 er effektivitet ved en temperaturforskel på 0 C mellem det varmebærende medie og udetemperaturen. Første ordens varmetabskoefficient er a 1 W/(m²K). I BE06 feltet "Varmetab" skulle indtastes hældningskoefficient for en lineær udgave af effektiviteten. Anden ordens varmetabskoefficient er a 2 W/(m²K²). Denne var ikke med i BE06. Vekslereffektivitet angiver forhold mellem indhøstet mængde varme og den mængde varme, der overføres fra det varmebærende medie til lagertank eller varmtvandsbeholder. Solfangerens aktuelle hældning i forhold til vandret kan være anderledes end ved prøvningen. Gennemstrømning af solfangerens varmebærende medie kan ligeledes være anderledes end ved prøvningen. Ovennævnte er ikke relevant for energimærkningen, men nyttig baggrundsviden for energikonsulenten. Læs videre i litteraturhenvisningerne sidst i dette afsnit. I energimærkningsprogrammet skal man indtaste værdier, hvoraf nogle findes på databladene. Se afsnittet med eksempler på datablade sidst i dette afsnit. Hvor der ikke kan finde aktuelle værdier, brug da håndbogens standardværdier. Litteratur om solfangere ligger tilgængeligt på Internettet, kvaliteten er dog noget svingende. Et par gode kilder fra DTU er: Solfangere til svømmebade : institutter/byg/publications/students/byg%20s pdf Vakuum rørsolfangfere: KANDIDATSPECIALE BYGGETEKNOLOGI DTU, LYNGBY SOLVARMEANLÆG TIL SVØMMEBADE SOLAR HEATING FOR SWIMMING POOL FACILITIES Polyteknisk Midtvejsprojekt AKTIV SOLVARME Vakuumrørsolfangere IBE Institut for Universitet Bygning Lyngby HOVEDRAPPORT AF: CHRISTIAN JØNS NIELSEN S Søren Eriksen Peter Foldbjerg JESPER JØNS NIELSEN S Jesper Kragh Maj 1998 Kompendium. Vedvarende energianlæg 5

6 Teknik Solfangere opbygges af en isolerende kasse med glas til beskyttelse af absorberen. Denne kan være opbygget af rør i kobber eller kanalplader i rustfrit stål i hvilke det varmebærende medie løber og optager varme fra solen. Denne type betegnes en plan solfanger. En anden type er vakuumrørsolfangeren, som kræver en vis hældning ved monteringen for at fungere. Den er opbygget af en række lufttomme glasrør. I hvert af disse er der en heatpipe. Denne består af et lukket rør, hvor den nederste del indeholder en væske med passende lavt kogepunkt, altså en fordamper og dermed en effektiv varmeoptager. Den øverste del af røret fungerer som kondensator. Når væsken kondenserer, afgives fordampningsvarmen til solfangerens varmebærende medie og der kondenseres væske, som løber retur til fordamperen. Hermed er kredsløbet sluttet. Vakuumrørsolfangeren har ringere starteffektivitet, men har mindre varmetab og klarer sig derfor bedre til formål, hvor høj medietemperatur er ønskelig. Vakuumsolfangeren er imidlertid dyrere end plansolfangeren og mere sårbar. Det ses af ovenstående figur, at t m - t a skal være så lav som mulig for plansolfangeren. Dermed skal der holdes en passende gennemstrømning af det varmebærende medie. Det er i modstrid med krav til at holde en temperatur på varmt brugsvand på 55 C. En oplagt ide er derfor at kombinere en plansolfanger (høj starteffektivitet) med en varmepumpe. Herved kan t m - t a minimeres og solfangeren kan høste varme en meget stor del af året. Sådanne systemer er under udvikling i skrivende stund. Det varmebærende medie er en frostsikret væske, som ikke direkte kan indgå i bygningens varmeanlæg, men må varmeveksles fx ved en solvarmebeholder. Effektivitet 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, t m - t a [K] Plansolfanger Vakuumrør Figur 1. Effektivitet som funktion af medietemperatur og omgivelsernes temperatur for to forskellige typer solfangere. Vakuumrørsolfangeren er i forhold til plansolfangeren bedre til produktion af varmt brugsvand 6 Kompendium. Vedvarende energianlæg

7 Styring Et simpelt princip beror på temperaturforskellen målt mellem solfangerens top og i lagertank/ varmtvandsbeholderens bund: Hvis denne overstiger en bestemt værdi (5-10 C) startes anlægget. Hvis man har placeret solfangere både på øst- og vestvendte tagflader, er det vigtigt med en opdeling af anlæggene i to separate kredse med hver sin styring for at opnå produktion fra østsiden om formiddagen og fra vestsiden om eftermiddagen. Med kun én kreds ville den indvundne varme fra den østvendte solfanger tabes i den vestvendte om formiddagen og det omvendte ville ske om eftermiddagen. Eksempler på datablade Ved søgning på Internettet kan man finde en del prøvningsdata, som giver værdier til nogle af de parametre, der spørges efter i energimærkningsprogrammet. Et godt sted at starte er Ans Solvarme Kertemindevej 160, 5800 Nyborg Tlf.: Varmeforsyning ved fjernvarme eller kondenserende kedler er problematiske at kombinere med solvarme, hvis det ikke gøres med omtanke for afkølingsforholdene. Der ses eksempler på, at en solfanger har høstet en betragtelig energimængde. Desværre er dette sket på bekostning af fjernvarmeanlæggets afkøling, der som følge af solvarmen er blevet meget ringe, hvilket medfører afkølingsgebyr af samme størrelse, som værdien af solfangerens producerede varmemængde. For kondenserende kedler i drift samtidigt med solvarmen kan der ske en forringelse af fyringsøkonomien. Figur 2. Datablad for vakuumrør solfanger Kompendium. Vedvarende energianlæg 7

8 Solceller Solceller leverer energi i form af elektricitet. En energiform, som har mange anvendelsesformer, men ligesom ved solvarme er der et problem med lagring fra sommeren med høj produktion til vinteren. Dette problem kan dog løses til en vis grad med udnyttelse af elnettet. Solcelleanlæg er betydeligt dyrere end solvarmeanlæg. Et anlæg, som er tilladt til en husstand efter den nedenfor omtalte nettomålerordning, vil koste fra kr. De to mest udbredte typer er opbygget af henholdsvis poly- eller monokrystallinsk silicium, hvor den første er den billigste, men mindst effektive. Solceller kan udnytte fra 12 til 18 % af solenergien. Korrigeret for at solen ikke står i Zenith kan regnes med 900 W/m². En af de dyreste solfangere udnytter 17 % heraf svarende til ca. 150 W/m². Sammenlignet med solvarmepaneler, som kan indhøste op mod 60% af solindstrålingseffekten som varme, er solceller betydeligt mindre effektive. Til gengæld kan solcelleanlæg tilsluttes ejendommens el-installation via en omformer fra jævnstrøm til vekselstrøm synkront med lysnettet. Derved åbnes mulighed for at lagre el på nettet, idet måleren populært sagt "løber baglæns" i perioder med overskydende elproduktion. Det er den såkaldte nettomålingsordning, som i hovedtræk fritager mindre elproducerende VE-anlæg fra elafgiften under følgende betingelser: Der skal være tale om beboelse, børneinstitutioner, skoler eller lignende. Der må maksimalt installeres 6 KW solcelleeffekt (Peak Power) pr. husstand ved boliger for hver 100 m² institutionsareal Det er endvidere en betingelse for at slippe for afgift, at anlægget er registreret i stamdataregisteret hos Energinet.dk Der afregnes på årsbasis og solcelleproduktionen reducerer derved elregningen. Dog skal forbruget være større end eller lig med solcelleproduktionen. I energimærkningsprogrammet regnes med, at el sælges til samme pris, som den købes, svarende til afregning efter nettomålerordningen. Det er op til konsulenten at kontrollere, om betingelserne for afregning efter nettomålerordningen er overholdt i en konkret sag. Solcelleanlæg skal under de nuværende forhold dimensioneres til højst at kunne dække forbruget samt overholdelse af de ovennævnte betingelser. Endelig kan det nævnes, at der er nye skatteregler, som gør det muligt for boligejere at afskrive hele investeringen. Dette er ikke af relevans for energimærkningsordningen, men kan være interessant for kommende ejere af større solcelleanlæg. Figur 3. Solceller placeret på typisk Københavnertag. Placeringen på fladt tag med ca. 15 hældning i stativ giver mellem 7 og 8% lavere ydelse i forhold til en optimal placering. Til gengæld skæmmes bygningen ikke. 8 Kompendium. Vedvarende energianlæg

9 Hvor er solceller relevante? Boliger samt institutioner, skoler med videre, som er omfattet af nettomålerordningen. Vær opmærksom på deklarationer eller klausuler, som står i vejen for opsætning af solceller. Der skal være tilstrækkelig plads mod syd uden skygger eller horisontafskæring. Mellem 30 og 50 hældning fra vandret er optimalt. Hvor der er god plads på sydvendt tagflade. Solcelleanlæg med en maksimaleffekt på 6000 Watt kræver mellem 40 og 50 m² afhængig af den type, der er valgt. Der er muligheder for at integrere solceller i taget i forbindelse med en tagrenovering. Herved kan man opnå et bedre æstetisk udtryk. Teknik Solceller producerer jævnstrøm, som omformes til vekselstrøm i nettilsluttede anlæg. Der skal være god ventilation af solcellerne, jo køligere des højere produktion. Solceller er serieforbundne. Derfor vil skygge på et mindre areal lukke for strømproduktionen på alle de forbundne solceller. En opdeling i flere afsnit kan derfor være hensigtsmæssig. Selve elinstallationen består af en eller flere ensrettere, som omformer jævnstrøm til vekselstrøm synkroniseret med elnettet. Den optimale placering er en hældning på 45 fra vandret uden skygger og rettet mod syd. Hvordan en anderledes hældning og orientering påvirker solcellens produktion fremgår af figur 4. Produktion i forhold til optimal placering 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % Syd 0 % +/ Hældning i grader fra vandret Figur 4. Indflydelse af hældning og orientering på solcellernes el-produktion (BE06) Kompendium. Vedvarende energianlæg 9

10 Inddata til energimærkningsprogrammet Energimærkningsprogrammet sigter på, at solcellernes elproduktion skal være mindre end eller lig med bygningens årlige elforbrug, og at solcelleproduktion modregnes til købspris. Bygningens elforbrug beregnes af energimærkningsprogrammet ud fra internt varmetilskud (areal og apparater), pumper og elforbrug anført under "Elektricitet". Er der ikke indtastet fuldstændig status for de nævnte punkter, kan man derfor komme ud for at energimærkningsprogrammet beregner en uventet lav el-produktion fra solceller. Dette er ikke nævnt i håndbogen eller SBI 213. Med hensyn til inddata: maksimal ydelse (Peak Power), virkningsgrad ved net-tilsluttet anlæg og pris (2011) fremgår af nedenstående tabel. Hældning anføres som hældning fra vandret, ligesom det var tilfældet ved solvarmepaneler. Levetider for solceller sættes som udgangspunkt til 20 år. Denne bør hæves til 25 år, hvis producenten garanterer dette. Inverteren, som omformer solcellens jævnstrøm til vekselstrøm, holder ifølge kilderne kun år. For de ovennævnte anlæg vil udgiften til en ny inverter ligge mellem og kr. Ved større anlæg vil en serviceaftale, der inkluderer udskiftning af inverter, ligge omkring 0,3 % af anlægssummen p.a. (Gaia Solar). Det er anderledes talværdier end kendt fra de tidligere håndbøger. Fx: Under optimale forhold vil et anlæg på 44 m² polykrystallinsk anlæg have en simpel tilbagebetalingstid på ca. 18 år. Polykrystallinsk: Peak Power. kw/m² Virkningsgrad ved net tilslutning Samlet pris 2011 kr/m² Lille anlæg 15 m² 0,132 0, Mellem 30 m² 0,132 0, Stort 44 m² 0,132 0, Monokrystallinsk: Lille anlæg 13 m² 0,151 0, Mellem 26 m² 0,151 0, Stort 40 m² 0,151 0, kilde: Gaia Solar Kompendium. Vedvarende energianlæg

11 Varmepumper Varm side T h Leveret varmeeffekt Teori Varmepumper transformerer varmeenergi fra et reservoir ved forholdsvis lav temperatur til varmeenergi ved en højere temperatur. Et eksempel er et køleskab. Varmepumper har i sig selv intet at gøre med vedvarende energi. Forbindelsen til vedvarende energi fremkommer, når talen falder på varmepumper, der udnytter jordens eller atmosfærens vedvarende varmeindhold til rumopvarmning og produktion af varmt vand. Et centralt begreb er varmepumpens effektivitet, hvor megen effekt skal der til for at opretholde en varmestrøm mellem koldt og varmt reservoir. Denne betegnes COP (Coefficient of performance). Den teoretiske øvre grænse for COP er givet ved: (Leveret varmeeffekt) = COP = T h (Effekt til varmepumpe) (T h - T c ) Det fremgår, at COP er afhængig af det temperatursæt, mellem hvilket varmeenergien skal flyttes. Temperaturerne for kold og varm side i ovenstående ligning skal indsættes i Kelvin grader. Således er 0 C = 273,15 K. Eksempel: jordvarme hvor kold side T c bestemmes ved en jordtemperatur på fx 5 C = 278,15 K. Varm side bestemmes ved en temperatur på varmt brugsvand på 55 C. Sidstnævnte betyder at vi skal op på ca. T c = 60 C = 333,15 K i fremløb for at sikre temperaturen på brugsvandet. Det medfører, at COP teoretisk set højst kan være 6 for en varmepumpe, der arbejder ved dette temperatursæt. Så gode varmepumper findes ikke. Ikke engang i byggemarkedernes tilbudsaviser. Hvor er varmepumper relevante? Varmepumpeanlæg kan finde anvendelse de fleste steder undtaget områder med fjernvarmeforsyning og tilslutningspligt. Her skal der søges dispensation. Der er et andet kriterium, man skal være opmærksom på: Kold side T c Reservoir - jorden eller atmosfæren Figur 5. Princip for varmepumpe Effekt til varmepumpe Eksempel: med en elpris på 2,10 kr./kwh og en fjernvarmepris på 0,475 kr./kwh (Frederiksberg) skal en varmepumpe have en COP højere end 4,2 for at kunne konkurrere med fjernvarmen. Det er i dette tilfælde næppe realistisk at anskaffe varmepumpe, og fjernvarme vil være mest rentabelt. Bygningen skal være godt efterisoleret, hvis der ikke er tale om nybyggeri. Det varmefordelende system skal være egnet til lavtemperaturdrift. Det kræver store radiatorer, gerne gulvvarme. Er der store arealer rundt om bygningen, vil jordvarme i form af nedgravede slanger være relevant. Er der mindre plads til rådighed, kan jordvarme ved vertikalboringer være en løsning. Vær dog opmærksom på, at jordvarmeanlæg er omfattet af gældende BEK nr af 25/10/2009 om jordvarmeanlæg, som bl.a. beskriver afstandskrav til vandforsyningsanlæg og bygninger, tæthedsprøvning og årligt tilsyn. Inden etablering skal der søges tilladelse hos kommunen. Er jordvarme ikke en mulighed, kan i stedet overvejes varmepumper, der benytter luft som varmereservoir. Enten i form af udeluft eller udsugningsluft fra bygningen. Der er andre muligheder, fx kan varme kan hentes fra søvand, bygningens spildevand, eller der kan hentes varme fra en solfanger. COP > elpris varmepris, hvor begge priser er kr./kwh Kompendium. Vedvarende energianlæg 11

12 Varmepumpe T c luft T c jord Udluftningsluft Udeluft Horisontal Vertikal T h vand T h luft T h vand T h luft T h vand T h vand Figur 6. Oversigt over typer af varmepumper til rumopvarmning Teknik Varmepumper indeholder en fordamper til at optage varme og en kondensator til at afgive varme. Tilsammen udgør disse komponenter en lukket kreds med et kølemiddel. Disse komponenter er sjældent placeret direkte, hvor varme optages eller afgives. Der benyttes mellemled: kuldebærende medie og varmebærende medie. Det kuldebærende medie kan fx være jordvarmeanlæggets frostvæske (ofte betegnet brine). Det varmebærende medie kan være centralvarmeanlæggets vand eller indblæsningsluft. Varmepumper skal uanset type have en stor gennemstrømning af såvel det kuldebærende medie som det varmebærende medie for at sikre så god varmeoverføring som muligt. En oversigt over dagens mest anvendte teknikker ses af figur 6. En oplysning om en varmepumpes COP-værdi giver først mening, når det samtidigt oplyses, ved hvilket temperatursæt T c og T h denne COP-værdi gælder. Varmepumpers COP afprøves ved standardiserede temperatursæt: Tc C Th C Luft til luft 7 20 Luft til vand Jord til vand Man kan dog møde andre temperatursæt. Intervallerne er for medie ind og ud af henholdsvis fordamper og kondensator. Med formlen for COP vil man se, at det er nemt for luft til luft-varmepumper at opnå en høj COP ved prøvning. Dette er ikke ensbetydende med, at de giver lige så gode energibesparelser som fx jordvarmepumper. For en luft til vand-varmepumpe er på figur 7 illustreret, at COP falder markant, når udetemperaturen er lavere end testtemperaturen for T c og krav til fremløbstemperaturen til radiatorerne overstiger testtemperaturen for T h. Med andre ord når T h - T c stiger. Tages eksempelvis et almindeligt hus med en radiatorkreds lagt ud for 70 C i fremløbs-temperatur ved dimensioneringstilstanden -12 C udetemperatur. Dette hus påtænkes opvarmet med en luft til vand varmepumpe. Prøvningsdata for en sådan varmepumpe er angivet ved T c på 7 C og T h på 45 C. COP vil være betydeligt ringere om vinteren, hvor T c kan falde til -12 C og T h stiger til 70 C. På figur 7 ses, at man må regne med en halvering af COP og dermed en betydeligt mindre varmeafgivelse, hvor der er mest brug for varme. Hvis varmepumpeanlægget er underdimensioneret, så går varmepumpeanlæggets elvarmepatron i drift med en uventet stor elregning til følge. En erfaring, som mange varmepumpeejere har gjort sig. Ved udskiftning til et varmepumpeanlæg, som benytter vand til varmeafgivelse, skal det varmefordelende system opgraderes til at kunne afgive tilstrækkelig varme ved så lav temperatur som muligt. Bygningsreglementet stiller krav til varmepumpers effektivitet i kapitel Bestemmelserne er detaljerede med hensyn til princip, og om der er tale om radiatoranlæg eller gulvvarme samt varmepumpeanlæggets effekt. 12 Kompendium. Vedvarende energianlæg

13 COP/COPtest 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, T h - T c Figur 7. For en luft til vand-varmepumpe er her gennemregnet, hvor meget COP ved prøvningen ændres ved andre temperatursæt. Arbejdspunktet ved prøvnings-temperatursættet repræsenteres ved de grønne linjer. Arbejdspunktet ved -12 C ude og 70 C i fremløb, som beskrevet nedenfor, repræsenteres ved den røde linje Varmepumper, enten luft til vand eller jordvarme, kan køre med ét fast trin. Her er der brug for en forholdsvis stor buffertank for at undgå hyppige start/stop sekvenser. Med trinvis styring eller modulerende varmepumper falder kravet til buffertankens størrelse. Den bedste teknik er den modulerende, som stiller det mindste krav til buffertanken størrelse. Vi skal ikke her komme nærmere ind på dimensioneringsgrundlaget for varmepumper. En del fabrikanter foreskriver, at varmepumperne skal kunne dække varmebehovet op mod 100% i et normalt år (test reference year) og installation af et elvarmelegeme, som kun skal dække varmebehov under ekstreme forhold. Andre dimensionerer til kun 60 % af varmebehovet og overlader det til elvarmelegemet at dække resten. Sidstnævnte løsning er billig i anskaffelse men, som det fremgår af foregående, dyr i drift. Inddata til energimærkningsprogrammet Ved indtastning i BE06 eller energimærkningsprogrammet skal der defineres en alternativ varmeforsyning. Hvis der kun er varmepumpe til dækning af varmebehovet, skal der defineres elvarme under varmeforsyning. Elvarme vælges i status, hvis det er en eksisterende varmepumpe. Elvarme vælges som tilknyttet forslag, hvis man stiller forslag om fx udskiftning af oliefyr med en varmepumpe. Energimærkningsprogrammet tager hensyn til, om varmepumpen rent faktisk kan dække varmebehovet. Er dette ikke tilfældet, vil man se, at den manglende del dækkes af den alternative varmeforsyning. En liste over varmepumper, der har opnået en systemgodkendelse på Teknologisk Institut kan findes på Teknologisk Instituts hjemmeside. Da ordningen, som Teknologisk Institut administrerer, er frivillig, er der ikke mange, der har ønsket at betale for at stå på denne liste. Listen omfatter overvejende luft til luft-varmepumper. Kompendium. Vedvarende energianlæg 13

14 En opsummering af inddata til energimærkningsprogrammet Nominel effekt og COP skal passe sammen med de temperaturer, hvorved prøvningen er foretaget. Altså i feltet "kold side" anføres prøvningstemperaturen T c og i feltet "varm side" testtemperaturen T h. Hvis der sker produktion af varmt brugsvand i varmepumpen, skal der være indtastet en varmtvandsbeholder under varmt brugsvand. Relativ COP ved 50% ydelse er relevant for varmepumper, som er modulerende eller har flere effekttrin. Hvis intet andet kendes, kan man ifølge SBI 213 benytte en værdi på 0,80. Parameteren er ikke relevant for varmepumper ved brugsvandsopvarmning. Parameteren er koblet til nominel effekt og kan påvirke mærket voldsomt. Pas på med at angive et tal lavere end 1 i feltet Andel af varmebehov. Det er kun relevant, hvor varmepumpen indgår som supplerende varmeforsyning. En andel mindre end 1 reducerer i programmet varmepumpens varmebidrag i forhold til det, den kan yde. Det kan være relevant, hvor der er adskillelser i det opvarmede areal. Særligt hjælpeudstyr kan være effekt af pumper til cirkulation i jordslanger. Det kan også være effekt af blæsere til luft ved varmepumper efter principperne luft til luft eller luft til vand men kun i de tilfælde, hvor varmepumpen ikke er integreret i et ventilationsanlæg. I sidstnævnte tilfælde skal der oprettes et ventilationsanlæg med data svarende til varmepumpens ventilationsdel. Der er vist et eksempel på siderne 15 og frem. Energistyrelsen har en række lister over energimærkede varmepumper. Her er tale om jordvarmepumper og luft til vand-varmepumper. Der er imidlertid ikke nogen af disse lister, som giver fuldstændige inddata til energimærkningsprogrammet. Standardværdier fra de gamle håndbøger må ikke bruges ved nye anlæg. De er ikke opdaterede til kravene i de nye bygningsreglementer. Konsulenten er henvist til at skaffe inddata hos leverandørerne. Et godt eksempel er Vølunds hjemmeside. Energimærkningsprogrammet tager højde for temperatursæt ved varmepumpernes prøvning. Dette ses fx ved at indtaste data for varmepumper med samme ydelse og COP, men hhv. en jordvarmepumpe hvor COP er angivet ved 0 og 45 C en luft til vand-varmepumpe, hvor COP er angivet ved 7 og 45 C. Jordvarmepumpen giver den største energibesparelse. Eksempler på varmepumpedata HUSK: der skal defineres en alternativ varmeforsyning. Hvis der kun er varmepumper, skal der defineres elvarme under forsyning. Første eksempel er leveret af Max Weishaupt A/S Jordvarmepumpe til både varme og varmt vand. Opvarmer hele bygningen. Andel af varmebehov 1 Type Kombineret Rumopvarmning: Nominel effekt 36,6 Nominel COP 4,4 Rel. COP 0,8 Testtemperatur kold/varm 0/35 Varmtvandsbeholder: Nominel effekt 33,1 Nominel COP 3,1 Testtemperatur kold/varm 0/50 Kold side Jordslanger Varm side Varmeanlæg 0 W i hjælpeudstyr og aut. Stand-by. 14 Kompendium. Vedvarende energianlæg

15 Vi er ikke helt færdige med ovenstående. Testen foregår uden at indregne effekt til at pumpe frostvæske gennem jordslangerne. Derfor skal man indhente denne oplysning og indtaste pumpeeffekt for kredsløbet gennem jordslanger i feltet "Særligt hjælpeudstyr". Helt så let som de pænt ordnede tal ovenfor antyder, har man det sjældent. Tallene er udledt af et datablad og en henvendelse til fabrikanten. Databladet gengives nedenfor: Feltet relativ COP kan ikke findes i fabrikantens datablad, så standardværdien 0,8 er antaget. Kompendium. Vedvarende energianlæg 15

16 Et anderledes eksempel. Her er tale om en boligventilationsvarmepumpe, der både leverer varme og varmt brugsvand. Fabrikanten har stillet en del inddata til rådighed for denne model, der findes i række udformninger. Her gengives data leveret af Genvex for model LS: Combi 185 S/LS Produktbeskrivelse Combi 185 S/LS er et komplet aggregat bestående af ventilations- og beholdersektion indeholdende modstrømsvarmeveksler (der har en temperaturgenvindingsgrad på op til 95%), 185 liters varmtvandsbeholder (S-modeller er forberedt for tilkobling af solfanger/centralvarme etc.), kombinationsvarmepumpe til opvarmning af indblæsningsluften og opvamning af brugsvandet, indblæsnings- og udsugningsventilatorer, friskluft har F5 filter, udsugning har G4 filter samt komplet Optima 310 styring, samt betjeningspanel med display, der viser anlæggets drifttilstand, og hvorpå man enkelt kan ændre driftindstillingerne. Typer Combi 185 S EC Combi 185 LS EC Lille kompressor med varmespiral Stor kompressor med varmespiral Målskitse Combi 185 S/LS Mål i mm , , xØ Top Bund Konstruktionsmæssige ændringer forbeholdes (P V ) Afkast 2. Indblæsning 3. Elektrisk tilslutning 4. Kondensbakke 5. Kompressor liter beholder 7. 3/4 anode 8. 1 kw elvarmelegeme 9. Kondensatorspiral 10. Højtrykspressostat m. manuel reset 11. Koldtvandstilslutning 3/4 RG 12. Varmtvandstilslutning 3/4 RG 13. Tilslutning til varmespiral 3/4 RG 14. Tilslutning til varmespiral 3/4 RG 15. Varmvandscirkulation 16. Friskluft (Udeluft) 17. Udsugning 18. Udsugningsfilter 19. Friskluftfilter 20. Indblæsningsventilator 21. Udsugningsventilator 22. Modstrømsvarmeveksler 23.Fordamper 24.Kondensator (indblæsning) Anvendelse Combi 185 S/LS anvendes som ventilationsanlæg, hvor der ønskes udsugning og indblæsning samtidig med, at energien i udsugningsluften bruges til opvarmning af indblæsningsluften. Energien genvindes først af modstrømsvarmeveksleren og dernæst genvindes restenergien af varmepumpen, som samtidig giver tilskud til opvarmning af boligen. Combi 185 S/LS kan anvendes til boliger op til ca. 200 m 2, ved et luftskifte på 0,35 l/s pr. m² af nettoarealet. Det specifikke elforbrug (SFP) = maks J/m 3 og skal overholdes Kompendium. Vedvarende energianlæg

17 Indtastninger til varmepumpedelen: Kompendium. Vedvarende energianlæg 17

18 Der skal også indtastes i ventilationsdelen. Med data for 180 m³/h og fx en ventileret zone på 147 m² bliver q m = (180/3,6) l/s / 147 m² = 0,34 l/(s m²). SEL (her Specific Fan Power) kan sættes til 1,2 KJ/m³. Databladet er fra før BR10 trådte i kraft. Indblæsningstemperatur skal sættes til 0, fordi der ikke er vandvarmeflade og varmegenvindingen er fast og uden regulering. Combi 185 S/LS Kapacitet Luftmængde: Kapacitetslinierne er baseret på en middelværdi af indblæsnings- og udsugningsluftmængde i et aggregat. Den røde linie i skemaet indikerer et samlet strømforbrug til begge ventilatorer og styringen, på 1200 J/m³ (SFP = 1,2 kj/m³). Ved 90 Pa er maks. kapacitet: 250 m 3 /h. BE08 foreskriver et luftskifte på 0,35 l/s pr. m² af nettoarealet. Det boligareal aggregatet kan dække udregnes således: Maks. kapacitet (m³/h) Boligareal (m 2 ) = 0,35 l/s pr. m² Tryk [Pa] COMBI 185 S/LS - ydelser og SFP1200-kurven (v. 100%, 85%, 70% og 50% ventilatorhastighed) 50 % 70 % 85 % 100 % Boligareal (m 2 ) = Eksempel: Maks. kapacitet (m³/h) 1,26 m³/h/m² 250 m³/h Boligareal (m 2 ) = = 199 m 2 1,26 m³/h/m² 50 0 SFP Flow [m3/h] Samlet effektforbrug: For begge ventilatorer og styring. 1 = 100 % 2 = 85 % 3 = 70 % 4 = 50 % [W] Effekt [ 180 Effektforbrug COMBI 185 S/LS (ved 100%, 85%, 70% og 50% ventilatorhastighed) % % 70 % Flow [m3/h] 85 % Konstruktionsmæssige ændringer forbeholdes (P V ) Temperaturvirkningsgrad Temperaturvirkningsgrad, Volumenflow mind = mud 100 Temperaturvirkningsgrad COMBI 185 S/SL Der er ikke taget hensyn til evt. tilisning af varmeveksler ved lave udetemperaturer. 1 = Temp.: -12 C 18 RF.: 50% Kompendium. Vedvarende energianlæg 2 = Temp.: 4 C RF.: 50% grad h t (%) virknings

19 Kompendium. Vedvarende energianlæg 19

20 Brancheforeningen for Bygningssagkyndige og Energikonsulenter, BfBE, er et branchefællesskab for bygningskonsulenter. BfBEs medlemmer udfører 90 pct. af alle tilstandsrapporter og energimærker. Besøgsadresse: BfBE, Nørre Voldgade 106, 1358 København K, telefon , telefax , Postadresse: BfBE, Postboks 2125, 1015 København K