Kombinerede sol/varmepumpeanlæg i praksis analyse af måledata

Kombinerede sol/varmepumpeanlæg i praksis analyse af måledata Elsa Andersen Simon Furbo Sagsrapport Institut for Byggeri og Anlæg 2010 DTU Byg-Sagsrapport SR-10-09 (DK) December 2010

1

Forord I nærværende rapport analyseres målinger fra kombinerede sol/varmepumpeanlæg i praksis. Anlæggene er installeret af Nordic Energy Group og målingerne er ligeledes foretaget af Nordic Energy Group. 2

Indholdsfortegnelse Anlægsbeskrivelse, måledata og analyse...4 Anlægsbeskrivelse...4 Måledata...5 Analyse...5 Combivarmeanlæg nr. 1...8 Combivarmeanlæg nr. 2... 11 Combivarmeanlæg nr. 3... 12 Combivarmeanlæg nr. 4... 13 Combivarmeanlæg nr. 5... 13 Combivarmeanlæg nr. 6... 14 Combivarmeanlæg nr. 7... 15 Combivarmeanlæg nr. 8... 15 Combivarmeanlæg nr. 9... 16 Combivarmeanlæg nr. 10... 17 Combivarmeanlæg nr. 11... 18 Combivarmeanlæg nr. 12... 19 Combivarmeanlæg nr. 13... 19 Combivarmeanlæg nr. 14... 20 Combivarmeanlæg nr. 15... 21 Combivarmeanlæg nr. 16... 21 Sammenfatning og konklusion... 22 Nødvendige målinger til fremtidige analyser... 25 Referencer... 25 3

Anlægsbeskrivelse, måledata og analyse Anlægsbeskrivelse Nedenstående Figur 1 viser et systemdiagram for et kombineret sol/varmepumpeanlæg, kaldet combivarmeanlæg. På figuren ses også placering af måleudstyr som er temperaturfølere samt driftsregistrering af pumper, trevejsventiler og varmepumpe. Der måles kun volumenstrøm i rumvarmekredsen. Combivarmeanlægget består af en varmepumpe og et solvarmeanlæg og anlægget leverer rumvarme og varmt brugsvand. Fra solfangerne cirkuleres den opvarmede solfangervæske via en pumpe til solvarmebeholderen eller til blandetanken hvor den afgiver sin varme. Blandetanken er forbundet til jordslangekredsen og solvarme kan via blandetanken anvendes til at eftervarme brinen fra jordslangerne inden indløb til varmepumpens fordamper. Endvidere kan solvarme i perioder med overskud af solvarme føres ud i jorden via jordslangerne og lagres her i en periode. Varmt brugsvand tappes fra solvarmebeholderen mens rumvarme enten leveres fra varmepumpen eller fra solvarmebeholderen. Varmepumpen fører varme ud i rumvarmekredsen eller ind i solvarmebeholderen. Endelig er det også muligt at anvende brinen fra jordslangerne til køling i perioder med kølebehov i bygningen. Figur 1. Systemdiagram for combivarmeanlæg med visning af komponenter og temperaturfølerplaceringer. 4

Måledata For hvert anlæg er der opstillet et måleprogram. Det er ikke alle målepunkter fra Figur 1 der er inkluderet i de individuelle måleprogrammer, det varierer for de forskellige anlæg. Målingerne logges hvert 10. minut. Analysen er foretaget for de anlæg hvor følgende data er inkluderet i måleprogrammet. Der er dog enkelte anlæg hvor ikke alle de nævnte data haves: Dato og tid Fremløbstemperatur til varmepumpens fordamper (Temp_HP_in) Udløbstemperatur fra varmepumpens kondensator (Temp_HP) Varmepumpens drift og driftstid (R_Heat_Pump) Solfangerkredsens drift og driftstid (Pump_Solar) Returtemperatur til jordslangerne (Temp_Brine_Ret) Der indgår 16 combivarmeanlæg i analysen. Analyse Med de nævnte data er der på månedsbasis fundet gennemsnitlige frem og udløbstemperaturer til/fra varmepumpen for de perioder hvor varmepumpen er i drift. De tilhørende COP værdier er fundet ud fra Tabel 1, [1]. Tabel 1. COP værdier for en 15 kw varmepumpe, baseret på kølemidlet R407C samt en scrollkompressor type ZH21K4E TFR. Tc\Te 10 5 0 5 7 10 12,5 15 23 5,47 6,29 25 5,21 6,01 6,81 30 4,61 5,35 6,13 6,88 7,15 35 4,09 4,76 5,48 6,21 6,5 6,9 7,22 7,5 40 3,64 4,22 4,86 5,55 5,83 6,24 6,57 6,88 45 3,25 3,74 4,31 4,93 5,19 5,58 5,9 6,22 50 2,91 3,32 3,81 4,35 4,59 4,94 5,25 5,55 55 2,61 2,96 3,37 3,84 4,04 4,36 4,63 4,91 60 2,35 2,64 2,98 3,38 3,55 3,83 4,07 4,32 65 2,37 2,65 2,98 3,12 3,36 3,57 3,78 COP er coefficient of performance Tc er kondenseringstemperaturen inde i varmepumpens kondensator Te er fordampningstemperaturen inde i varmepumpens fordamper. er baseret på gennemsnitlige månedlige frem og udløbstemperaturer til/fra varmepumpens fordamper og kondensator, henholdsvis Temp_HP_in og Temp_HP i Figur 1 mens min er mindste COP værdi i måneden, baseret på den i måneden største temperaturforskel mellem indløb til varmepumpens fordamper og udløb fra varmepumpens kondensator. 5

Den samlede COP værdi for måleperioden er fundet (periode) på baggrund af det relative varmebehov: periode: SUM(Rel. Varmebehov * ) / SUM(Rel.varmebehov) Det er antaget at fremløbstemperaturen til varmepumpens fordamper er 3 C højere end temperaturen i fordamperen mens det antages at udløbstemperaturen fra varmepumpens kondensator er 2 C lavere end kondensatortemperaturen. Det relative varmebehov er bestemt på baggrund af målinger af varmebehovet i et typisk enfamiliehus hvor målinger af varmebehovet er optaget i perioden 2005 2008 i forbindelse med installation af et solvarmeanlæg til kombineret rumvarme og brugsvand [2]. Figur 2 viser det månedlige relative varmebehov som funktion af den månedlige middeltemperatur. Det månedlige varmebehov er defineret som det månedlige relative varmebehov multipliceret med varmebehovet for en måned med en månedlig udendørs middeltemperatur på 13,6 C. Ved analysen er månedsmiddeltemperaturen på landsplan fra DMI s hjemmeside benyttet, se Tabel 2. 9 8 Relativt varmebehov [ ] 7 6 5 4 3 2 1 Figur 2. Månedligt relative varmebehov som funktion af den udendørs middeltemperatur. Tabel 2. Månedlige udendørs middeltemperaturer for Danmark. Månedsmiddeltemperatur, Okt Nov Dec Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt 09 09 09 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 7,9 7,3 0,8 3,2 2,2 2,8 7 9,4 13,9 18,7 16,2 12,6 8,7 Der er foretaget en vurdering af fordelen ved at anvende combivarmeanlæg vist i Figur 1 i forhold til et varmepumpeanlæg uden solvarme (VP) og i forhold til et anlæg med separat varmepumpe og solvarmeanlæg (VP+Solvarmeanlæg). 6

To huse er taget i beregning. Et hus med et årligt energiforbrug på 5000 kwh og et hus med et årligt energiforbrug på 16000 kwh. Endvidere er der taget et dagligt varmtvandsforbrug på 100 liter i beregning. Figur 3 viser det månedlige varmebehov, både for rumvarme og brugsvand for de to huse. 3500 Varmebehov [kwh/måned] 3000 2500 2000 1500 1000 Hus 1: højt varmeforbrug og brugsvandsforbrug på 100 l/dag 500 0 Hus 2: lavt varmeforbrug og brugsvandsforbrug på 100 l/dag jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Figur 3. Rumvarme og varmtvandsbehov i to forskellige huse. Rumvarmebehovet er baseret på to huse med forskellig isoleringsstandard mens varmtvandsbehovet er baseret på et dagligt forbrug på 100 liter. Beregningerne for solvarmeanlæg er foretaget med programmet SPIRALSOL, udviklet på DTU [3]. Programmet baserer sig på vejrdata fra det danske Design Reference Year, DRY. Energiforbruget for combivarmeanlæg er vurderet til at være: (månedligt energibehov månedlig nyttiggjort solenergi) / mdr Nyttiggjort solenergi defineres som månedlig tappet energi til varmt brugsvand fra solvarmebeholderen månedlig tilført supplerende energi til solvarmebeholderen. Energiforbruget for varmepumpeanlæg uden solvarme er vurderet til at være: månedligt energibehov / min (antagelsen er på den sikre side) Energiforbruget for varmepumpeanlæg anlæg med separat varmepumpe og solvarmeanlæg er vurderet til at være: (månedligt energibehov månedlig nyttiggjort solenergi) / min (antagelsen er på den sikre side) For hvert af de indgående combivarmeanlæg er måleperioden opgjort og målingerne er vist i tabeller. Bemærk at værdierne i tabellen er baseret på måleperioderne og er således ikke nødvendigvis repræsentative for hele måneder. De viste driftstider og temperaturer er baseret på måledate fra de pågældende måneder, med deraf 7

følgende usikkerhed. I perioder hvor der ikke kontinuerlig drift af varmepumpen, er usikkerheden på temperaturerne speciel høj. Værdier der repræsenterer en hele måneder er fremhævet med fed type. Combivarmeanlæg nr. 1 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 24. november 31. december 2009 1. januar 4. marts 2010 31. marts 12. juli 2010 19. august 14. oktober 2010 I Tabel 3 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Af Tabel 3 fremgår det at varmepumpen er i drift i sommermånederne. Solvarmeanlægget er rigeligt stort til at dække hele forbruget i sommermånederne og det er derfor overraskende at dette ikke er tilfældet for combivarmeanlægget. Det skyldes sandsynligvis at forbruget i perioder overstiger den energimængde der kan lagres i solvarmebeholderen. I perioder hvor al varmen fra solvarmebeholderen forbruges, vil varmepumpen umiddelbart efter forbrug opvarme solvarmebeholderen igen. Tabel 3. Temperaturer, driftstider for varmepumpe samt COP værdier for anlæg nr. 1. Værdier med fed type repræsenterer en fuld måned. varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 700 5 9 1,8 53 39,9 4,1 2,6 4,6 657 9 3 1,5 51 39,8 4,1 3 4,0 mar 10 78 8 2 0,8 51 40,5 4,1 3,1 2,8 apr 10 405 104 2 2,7 51 39,8 4,6 3,1 1,3 maj 10 355 152 1 6,7 51 41,0 5 3,4 3,1 jun 10 162 213 8 11,9 52 41,5 6,6 3,9 9,2 jul 10 11 74 13 14,6 51 41,8 5,9 4,6 15,1 aug 10 42 84 15 16,7 44 34,1 7,2 5,7 12,1 sep 10 141 149 12 14,7 44 34,1 7 5,3 9,6 okt 10 80 50 11 13,2 44 33,9 7 5,2 6,8 nov 09 94 3 3 4,8 53 40,1 4,8 3,4 1,8 Dec 09 569 5 2 0,6 53 40,4 4,3 3 2,5 COP 5 8

Solvarmeanlægget består af 8,8 m 2 solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solfangerne er orienteret mod syd med en hældning på 25. Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Figur 4 og Figur 5 viser energiforbruget samt energibehovet med combivarmeanlæg, varmepumpeanlæg uden solvarme og anlæg med separat varmepumpe og solvarmeanlæg. I Tabel 4 er energibehovene i måleperioden vist og i Tabel 5, Tabel 6 samt Figur 6 er vist priseksempler og besparelsespotentiale baseret på 2010 energipriser for olie (0,9 DKK/kWh), fjernvarme (0,6 DKK/kWh) og el (1,7 DKK/kWh). Det ses eksempelvis, at der i Hus 2 med et højt energibehov kan opnås en årlig besparelse på knap 10.000 kroner, ved at erstatte et oliefyr med et combivarmeanlæg. Den tilsvarende besparelse i hus 2 med et lavt energibehov er knap 3.200 kroner. Besparelsen afhænger imidlertid fuldstændig af energiprisen og er lav når energiprisen er lav og høj når energiprisen er høj. Hus 1 Varmeforbrug med Varmepumpe Hus 1 Varmebehov Rumvarme+Brugsvand Hus 1 Varmeforbrug med Kombivarme Hus 1 Varmeforbrug med Solvarme + Varmepumpe Varmebehov og varmeforbrug [kwh/måned] 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Hus 1: Hus med højt varmeforbrug og brugsvandsforbrug på 100 l/dag jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Figur 4. Varmeforbrug samt varmebehov for combivarmeanlæg, varmepumpeanlæg og anlæg med separat varmepumpe og solvarmeanlæg for Hus 1. 9

Hus 2 Varmeforbrug med Varmepumpe Hus 2 Varmebehov Rumvarme+Brugsvand Hus 2 Varmeforbrug med Kombianlæg Hus 2 Varmeforbrug med Solvarme + Varmepumpe Varmebehov og varmeforbrug [kwh/måned] 1400.0 1200.0 1000.0 800.0 600.0 400.0 200.0 0.0 Hus 2: Hus med lavt varmeforbrug og brugsvandsforbrug på 100 l/dag jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Figur 5. Varmeforbrug samt varmebehov for combivarmeanlæg, varmepumpeanlæg og anlæg med separat varmepumpe og solvarmeanlæg for Hus 2. Tabel 4. Energibehov og energiforbrug for Hus 1 og Hus 2 med henholdsvis højt og lavt energibehov. Energibehov, [kwh] Energiforbrug med VP, [kwh] Energiforbrug med VP+Solvarmeanlæg, [kwh] Energiforbrug, Hus 1 17788 5661 5398 3773 Energiforbrug, Hus 2 6698 2119 1856 1294 Energiforbrug med combivarmeanlæg, [kwh] Tabel 5. Priseksempel for Hus 1 med højt energiforbrug. Prisseksempel for Hus 1 Energipris i [DKK] Energipris med VP, [DKK] Energipris med VP+Solvarmeanlæg, [DKK] Energipris med combivarmeanlæg, [DKK] Olie: 0,9 DKK/kWh 16009 Fjernvarme: 0,6 10673 DKK/kWh El: 1,7 DKK/kWh 9624 9176 6414 Tabel 6. Priseksempel for Hus 2 med lavt energiforbrug. Prisseksempel for Hus 2 Energipris i [DKK] Olie: 0,9 DKK/kWh 6029 Energipris med VP, [DKK] Energipris med VP+Solvarmeanlæg, [DKK] Energipris med combivarmeanlæg, [DKK] 10

Fjernvarme: 0,6 4019 DKK/kWh El: 1,7 DKK/kWh 3602 3155 2199 Energibehov [kwh] og energipris med olie, fjernvarme eller el [DKK] 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Hus 1: Hus med højt varmeforbrug og brugsvandsforbrug på 100 l/dag Energibehov [kwh] og energipris med olie, fjernvarme eller el [DKK] 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Hus 2: Hus med lavt varmeforbrug og brugsvandsforbrug på 100 l/dag Figur 6. Energibehov og energipris for Hus 1 (tv) og Hus 2 (th). Energiprisen kan reduceres med 60 % ved at udskifte et oliefyr med et combivarmeanlæg. Combivarmeanlæg nr. 2 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 29. september 31. december 2009 1. januar 9. januar 2010 16. marts 12. juli 2010 I Tabel 10 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 7. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 2. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 204 1 14 4 3,1 54 41,2 3,8 2,8 5,8 mar 10 43 5 18 4 2,5 53 43,6 3,6 2,8 5,5 apr 10 414 67 262 4 1,0 60 42,1 3,9 2,5 3,5 maj 10 251 125 100 0 4,7 60 41,4 4,7 2,7 2,9 jun 10 133 156 22 6 10,1 60 38,6 5,8 3,1 9,7 11

jul 10 59 86 0 11 13,5 58 31,5 7 3,6 14,5 aug 10 sep 09 13 1 8 9 9,9 55 47,9 4,6 3,8 5,1 okt 09 430 30 247 5 6,9 55 48,0 4,2 3,4 1,8 nov 09 530 5 112 3 4,0 56 39,9 4,8 3,1 0,1 Dec 09 696 3 32 3 0,4 57 39,3 4,4 2,7 3,6 Solvarmeanlægget består af 8,8 m 2 solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solfangerne er orienteret mod syd med en hældning på 45. Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 3 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 14. september 31. december 2009 18. marts 3. juli 2010 I Tabel 8 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 8. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 3. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 mar 10 85 38 62 0 2,7 57 32,8 5,5 2,9 1,2 apr 10 140 150 91 3 5,8 57 34,4 5,7 3,1 4,6 maj 10 84 144 48 4 8,2 58 30,1 6,6 2,7 8,9 jun 10 63 199 0 9 13,1 49 25,0 6,9 4,4 16,1 jul 10 aug 10 sep 09 134 73 0 11 13,2 55 32,4 6,9 3,9 11,0 okt 09 343 58 65 6 8,7 57 35,5 6 3,3 7,6 nov 09 364 23 77 4 5,8 56 34,5 5,7 3,2 3,9 Dec 09 590 14 38 1 1,5 53 35,2 5 3 0,7 Solvarmeanlægget består af 10 m 2 solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solfangerne er orienteret mod syd med en hældning på 45. Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. 12

Combivarmeanlæg nr. 4 Der er målinger fra anlægget i perioden: 10. april 12. juli 2010 I Tabel 9 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 9. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 4. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 mar 10 apr 10 171 86 85 1 3,0 53 33,5 5,4 3,2 1,2 maj 10 158 151 103 2 5,3 57 34,1 5,7 3 4,3 jun 10 108 152 64 8 13,1 51 25,7 6,9 4 13,4 jul 10 0 49 0 13 13,0 48 41,0 5,8 4,9 14,1 aug 10 sep 10 okt 10 nov 10 Dec 10 Solvarmeanlægget består af 8,8 m 2 solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solfangerne er orienteret mod syd med en hældning på 45. Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 5 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 25. november 31. december 2009 1. januar 9. januar 2010 2. april 12. juli 2010 I Tabel 10 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 10. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 5. Værdier med fed type 13

varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, Jan 10 104 0 0 3 4,8 54 33,9 5,6 3,3 1,8 mar 10 apr 10 57 57 0 6 9,7 54 36,7 6 3,6 0,2 maj 10 46 68 0 9 11,6 54 37,7 6,1 3,9 4,4 jun 10 13 111 0 14 16,1 55 47,5 5,4 4,3 10,8 jul 10 2 64 0 19 19,0 54 49,9 5,3 4,8 12,1 aug 10 sep 10 okt 10 nov 09 26 0 0 9 10,2 45 31,6 6,5 4,8 4,4 Dec 09 296 0 0 5 7,4 45 32,0 6,3 4,4 1,1 min Solvarmeanlægget består af 8,8 m 2 solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solfangerne har en hældning på 0. Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 6 Der er målinger fra anlægget i perioden: 27. marts 12. juli 2010 I Tabel 11 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 11. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 6. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 mar 10 51 8 60 0 1,6 51 45,2 3,9 3,3 6,9 apr 10 267 116 187 0 4,0 52 44,8 4,4 3,2 3,1 maj 10 154 144 59 4 7,1 52 43,9 4,7 3,6 1,8 jun 10 77 150 0 8 10,5 48 39,9 5,7 4,4 8,0 jul 10 6 70 0 12 13,2 44 37,3 6,3 5,3 17,1 aug 10 sep 10 okt 10 14

nov 09 Dec 09 Solvarmeanlægget består af 12 m 2 solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solfangerne er orienteret mod syd med en hældning på 45. Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 7 Der er målinger fra anlægget i perioden: 20. april 12. juli 2010 I Tabel 12 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 12. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 7. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 mar 10 apr 10 77 37 42 5 6,9 55 39,7 5,2 3,4 2,8 maj 10 138 141 101 6 8,4 56 37,1 5,7 3,4 4,2 jun 10 59 161 27 10 11,9 55 35,8 6,4 3,8 8,5 jul 10 0 49 0 19,4 aug 10 sep 10 okt 10 nov 09 Dec 09 Solvarmeanlægget består af 8,8 m 2 solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solfangerne er orienteret mod syd med en hældning på 60. Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 8 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 15

15. oktober 31. december 2009 1. januar 9. januar 2010 20. marts 25. maj 2010 8. juni 12. juli 2010 I Tabel 13 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 13. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 8. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 197 3 2 1 0,6 55 40,3 4,2 2,9 5,6 mar 10 126 110 57 1 2,0 54 38,1 4,2 3,1 2,1 apr 10 226 302 116 2 4,4 55 40,1 4,8 3,1 2,1 maj 10 167 131 171 5 6,6 56 41,3 5 3,3 5,5 jun 10 33 103 14 11 12,0 56 31,8 6,8 3,8 12,7 jul 10 0 55 0 15,9 aug 10 sep 10 okt 09 134 13 0 2 13,5 53 24,2 7 3 12,1 nov 09 328 49 40 3 6,3 56 44,8 4,5 3,1 2,7 Dec 09 520 27 46 1 2,2 55 40,7 4,5 2,9 2,0 Solvarmeanlægget består af solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 9 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 15. november 31. december 2009 1. januar 9. januar 2010 2. april 12. juli 2010 I Tabel 14 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 14. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 9. Værdier med fed type varme solkreds solkreds 16

pumpe, beholder, mixtank, min Jan 10 202 3 1 2,0 55 52,3 3,4 3,1 mar 10 apr 10 262 147 3 5,5 54 42,5 4,7 3,3 maj 10 202 176 6 9,1 50 40,5 5,4 3,9 jun 10 88 190 12 13,3 61 38,8 6,2 3,5 jul 10 6 63 14 15,7 71 36,6 6,8 3,4 aug 10 sep 10 okt 10 nov 09 195 9 7 8,5 55 47,9 4,4 3,6 Dec 09 533 23 2 5,0 55 48,9 3,9 3,1 Solvarmeanlægget består af solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 10 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 21. oktober 5. november 2009 17. november 22. november 2009 31. december 8. december 2009 1. januar 9. januar 2010 I Tabel 15 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 15. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 10. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 208 4 5 1 0,8 48 44,2 3,9 3,4 3,5 mar 10 apr 10 maj 10 jun 10 jul 10 aug 10 17

sep 10 okt 09 197 30 23 5 6.3 51 36.7 5,5 3,8 4,8 nov 09 222 22 6 4 4.8 51 21.4 6,4 3,7 4,1 Dec 09 538 6 16 0 1.4 52 43.9 4 3,2 0,8 Solvarmeanlægget består af solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 11 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 3. december 31. december 2009 1. januar 9. januar 2010 27. marts 22. maj 2010 I Tabel 16 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 16. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 11. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 166 0 1 1,6 57 41,7 4,3 2,9 1,0 mar 10 45 5 1 3,3 55 37,9 4,9 3,1 0,4 apr 10 245 39 2 4,8 58 39,6 4,9 2,9 3,0 maj 10 121 41 5 7,7 57 38,7 5,4 3,2 6,8 jun 10 jul 10 aug 10 sep 10 okt 09 nov 09 Dec 09 463 3 0 2 4,5 57 40,1 4,8 3 1,8 Solvarmeanlægget består af 8,8 m 2 solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solfangerne er orienteret mod øst med en hældning på 45. Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. 18

Combivarmeanlæg nr. 12 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 23. september 31. december 2009 1. januar 8. januar 2010 I Tabel 17 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 17. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 12. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 167 3 7 1 1,7 62 42,9 4,2 2,5 1,7 mar 10 apr 10 maj 10 jun 10 jul 10 aug 10 sep 09 40 34 0 7 13,1 63 34,4 6,8 3,2 12,1 okt 09 325 131 0 6 10,0 48 35,1 6,4 4,2 8,2 nov 09 428 26 11 2 7,5 46 35,3 6 4,4 4,6 Dec 09 619 32 39 4,4 66 43,5 4,4 2,6 1,4 Solvarmeanlægget består af solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 13 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 28. september 31. december 2009 1. januar 9. januar 2010 I Tabel 18 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 18. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 13. Værdier med fed type varme solkreds solkreds 19

pumpe, beholder, mixtank, min Jan 10 194 0 0 1 0,9 51 39 4,5 3,2 3,5 mar 10 apr 10 maj 10 jun 10 jul 10 aug 10 sep 09 44 14 13 9 10,6 49 32,2 6,6 4,4 8,5 okt 09 651 99 150 5 8,8 62 37,6 5,7 2,9 6,0 nov 09 462 17 75 5 7,0 62 39,3 5,3 2,9 4,0 Dec 09 601 12 29 0 3,6 56 41,8 4,5 2,9 0 Solvarmeanlægget består af solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 14 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 10. oktober 31. december 2009 1. januar 5. januar 2010 I Tabel 19 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 19. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 14. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 82 0 0 7,7 14,4 55 40,5 5,2 3,6 0,6 mar 10 apr 10 maj 10 jun 10 jul 10 aug 10 sep 09 okt 09 188 32 0 13 14,4 55 34,0 7 4,2 8,7 20

nov 09 325 6 1 10 12,2 60 35,1 6,5 3,4 4,3 Dec 09 494 10 4 8 9,9 57 37,6 5,9 3,5 2,0 Solvarmeanlægget består af solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 15 Der er målinger fra anlægget i perioderne: 29. september 31. december 2009 1. januar 9. januar 2010 I Tabel 20 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier. Tabel 20. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 15. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 204 12 7 1 4,5 56 49,4 3,8 3 2,8 mar 10 apr 10 maj 10 jun 10 jul 10 aug 10 sep 09 11 7 0 14 15,7 55 48,9 5,2 4,3 12,3 okt 09 328 116 13 10 13,8 57 47,6 5,2 3,7 7,2 nov 09 371 25 29 9 10,9 57 46,6 5 3,6 2,8 Dec 09 589 22 23 3 7,1 57 49,5 4,2 3,1 0,8 Solvarmeanlægget består af solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Combivarmeanlæg nr. 16 Solfangerne har ikke været i drift i perioden. Der er målinger fra anlægget i perioden: 22. juli 28. oktober 2010 21

I Tabel 21 er vist temperaturer, driftstider for varmepumpe samt COP værdier. Tabel 21. Temperaturer, driftstider for varmepumpe og solkreds samt COP værdier for anlæg nr. 16. Værdier med fed type varmepumpe, solkredsbeholder, solkredsmixtank, min Jan 10 mar 10 apr 10 maj 10 jun 10 jul 10 54 13 14,2 55 36,7 6,6 4,2 14,6 aug 10 81 12 13,9 66 38,2 6,3 3,3 13,6 sep 10 66 8 11,9 70 42,9 5,5 3 11,9 okt 10 106 3 7,7 72 52,5 3,8 2,7 9,4 nov 09 Dec 09 Solvarmeanlægget består af solfangere af typen Combiheat (D01 0601). Solvarmebeholderen har et volumen på 300 liter og den opvarmes dels af solen og dels af varmepumpen. Sammenfatning og konklusion Analysen et baseret på temperaturmålinger for combivarmeanlæg samt på teoretiske vurderinger. Størstedelen af målingerne er fra kortere perioder i 2009 og 2010. Analysens resultater bør derfor tages med et vist forbehold. Analysen viser at energiforbruget og energiprisen kan reduceres betragteligt ved at installere et combivarmeanlæg i stedet for et oliefyr og at energiforbruget er mindre med et combivarmeanlæg end med et rent varmepumpeanlæg eller et anlæg med varmepumpe og separat solvarmeanlæg. Energiprisen kan ca. halveres ved at installere et combivarmeanlæg i stedet for et oliefyr. Besparelsen med combivarmeanlæg er størst om vinteren samt forår og efterår. Analysen viser også at varmepumpen er i drift hen over sommermånederne hvor combivarmeanlæggets solvarmedel burde kunne klare hele forbruget, i hvert fald set i forhold til solfangerarealet. Imidlertid er solvarmebeholderen ikke så stor, blot 300 liter. Det er sandsynligvis årsagen til at varmepumpen er i drift i sommerperioder, hvor forbrug der overstiger energilagringskapaciteten i den relativt lille solvarmebeholder, dækkes af varmepumpen. I Figur 7 ses de månedlige gennemsnitlige indløbstemperaturer (tv) og udløbstemperaturer til/fra varmepumpen (th) hvorfra værdierne er bestemt og i Figur 8 ses de i måneden laveste 22

indløbstemperaturer (tv) og højeste udløbstemperaturer (th) hvoraf min værdierne er bestemt. Værdierne er baseret på hele måleperioden. Figur 9 viser månedlige værdier (tv) samt månedlige min værdier (th). Værdierne er baseret på hele måleperioden. Det ses at COP værdierne i modsætning til rene varmepumpeanlæg, er højst om sommeren og mindst om vinteren. De høje COP værdier i sommermånederne skyldes at varmepumpen ikke skal producere så meget varme ved høje temperaturer til brugsvand da solvarmeanlægget sørger for dette. Figur 10 viser de månedlige gennemsnitlige returtemperaturer til jord. Værdierne er ligeledes baseret på hele måleperioden. I Figur 11 ses de månedlige driftstider for varmepumpe (tv) samt de månedlige driftstider for solpumpe (th). Værdierne er alene baseret på målinger for hele måneder. Det ses at driftstid for solpumpe falder i forårsmånederne, på grund af faldende forbrug. For alle de afbildede størrelser gælder at der er store variationer. 25 60 til 20 r ] tu [ C ra e 1 p r u m 15 ste i F ig b lø d _ in P in _ H p 10 itlig m sn Te m, e n n e p g e m u 5 p lig e d e å n v a rm M 0 5 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec Anlæg nr. 1 Anlæg nr. 2 Anlæg nr. 3 Anlæg nr. 4 Anlæg nr. 5 Anlæg nr. 6 Anlæg nr. 7 Anlæg nr. 8 Anlæg nr. 9 Anlæg nr. 10 Anlæg nr. 11 Anlæg nr. 12 Anlæg nr. 13 Anlæg nr. 14 Anlæg nr. 15 Anlæg nr. 16 Månedlig gennemsnitlig udløbstemperatur fra varmepumpen, Temp_HP i Figur 1 50 40 30 20 10 0 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec Anlæg nr. 1 Anlæg nr. 2 Anlæg nr. 3 Anlæg nr. 4 Anlæg nr. 5 Anlæg nr. 6 Anlæg nr. 7 Anlæg nr. 8 Anlæg nr. 9 Anlæg nr. 10 Anlæg nr. 11 Anlæg nr. 12 Anlæg nr. 13 Anlæg nr. 14 Anlæg nr. 15 Anlæg nr. 16 Figur 7. Indløbstemperatur til varmepumpen (tv) og udløbstemperatur fra varmepumpen (th). 25 80 Månedlig mindste indløbstemperatur til varmepumpen, Temp_HP_in i Figur 1 20 15 10 5 0 5 10 15 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec Anlæg nr. 1 Anlæg nr. 2 Anlæg nr. 3 Anlæg nr. 4 Anlæg nr. 5 Anlæg nr. 6 Anlæg nr. 7 Anlæg nr. 8 Anlæg nr. 9 Anlæg nr. 10 Anlæg nr. 11 Anlæg nr. 12 Anlæg nr. 13 Anlæg nr. 14 Anlæg nr. 15 Anlæg nr. 16 Månedlig største udløbstemperatur fra varmepumpen, Temp_HP i Figur 1 70 60 50 40 30 20 10 0 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec Anlæg nr. 1 Anlæg nr. 2 Anlæg nr. 3 Anlæg nr. 4 Anlæg nr. 5 Anlæg nr. 6 Anlæg nr. 7 Anlæg nr. 8 Anlæg nr. 9 Anlæg nr. 10 Anlæg nr. 11 Anlæg nr. 12 Anlæg nr. 13 Anlæg nr. 14 Anlæg nr. 15 Anlæg nr. 16 Figur 8. Månedens mindste indløbstemperatur til varmepumpen (tv) samt månedens største udløbstemperatur fra varmepumpen. 23

8 8 7 Anlæg nr. 1 7 Anlæg nr. 1 Månedlig COP værdier [ ] 6 5 4 3 2 Anlæg nr. 2 Anlæg nr. 3 Anlæg nr. 4 Anlæg nr. 5 Anlæg nr. 6 Anlæg nr. 7 Anlæg nr. 8 Anlæg nr. 9 Anlæg nr. 10 Anlæg nr. 11 Anlæg nr. 12 Anlæg nr. 13 Månedlige COP_min værdier [ ] 6 5 4 3 2 Anlæg nr. 2 Anlæg nr. 3 Anlæg nr. 4 Anlæg nr. 5 Anlæg nr. 6 Anlæg nr. 7 Anlæg nr. 8 Anlæg nr. 9 Anlæg nr. 10 Anlæg nr. 11 Anlæg nr. 12 Anlæg nr. 13 Anlæg nr. 14 Anlæg nr. 14 1 Anlæg nr. 15 Anlæg nr. 16 1 Anlæg nr. 15 Anlæg nr. 16 0 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec 0 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec Figur 9. Månedlige COP værdier (tv) og månedlige COP_min værdier (th). Værdierne er baseret på hele måleperioden. 25 Månedlig gennemsnitlig returtemperatur til jord 20 15 10 5 0 5 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec Anlæg nr. 1 Anlæg nr. 2 Anlæg nr. 3 Anlæg nr. 4 Anlæg nr. 5 Anlæg nr. 6 Anlæg nr. 7 Anlæg nr. 8 Anlæg nr. 9 Anlæg nr. 10 Anlæg nr. 11 Anlæg nr. 12 Anlæg nr. 13 Anlæg nr. 14 Anlæg nr. 15 Anlæg nr. 16 10 Figur 10. Månedlig gennemsnitlig returtemperatur til jord. Værdierne er baseret på hele måleperioden. 800 450 Månedlig driftstid for varmepumpe [h] 700 600 500 400 300 200 100 Anlæg nr. 1 Anlæg nr. 2 Anlæg nr. 3 Anlæg nr. 4 Anlæg nr. 5 Anlæg nr. 6 Anlæg nr. 7 Anlæg nr. 8 Anlæg nr. 9 Anlæg nr. 10 Anlæg nr. 11 Anlæg nr. 12 Anlæg nr. 13 Anlæg nr. 14 Anlæg nr. 15 Anlæg nr. 16 Månedlig driftstid for solpumpe [h] 400 350 300 250 200 150 100 50 Anlæg nr. 1 Anlæg nr. 2 Anlæg nr. 3 Anlæg nr. 4 Anlæg nr. 5 Anlæg nr. 6 Anlæg nr. 7 Anlæg nr. 8 Anlæg nr. 9 Anlæg nr. 10 Anlæg nr. 11 Anlæg nr. 12 Anlæg nr. 13 Anlæg nr. 14 Anlæg nr. 15 Anlæg nr. 16 0 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec 0 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec Figur 11. Månedlig driftstid for varmepumpen (tv) og månedlig driftstid for solpumpen (th). Værdierne er alene baseret på målinger for hele måneder. 24

Nødvendige målinger til fremtidige analyser For at få et retvisende billede af driftsbetingelserne og energifordelene for combivarmeanlæg, vil det være hensigtsmæssigt at måle detaljeret på mindst tre combivarmeanlæg. For at vurdere fordelen ved et combivarmeanlæg i forhold til et rent varmepumpeanlæg vil det ligeledes være hensigtsmæssigt at måle detaljeret på mindst et rent varmepumpeanlæg. De målinger der anses for nødvendige for en fyldestgørende analyse af combivarmeanlæg er følgende. Ved måling på rent varmepumpeanlæg udelades målinger der har med solkreds og solvarmebeholder at gøre: Dato og tid Energiforbrug til varmt brugsvand Energiforbrug til rumvarme Temperaturen til og fra jordslangerne Indløbstemperatur til varmepumpens fordamper Udløbstemperatur fra varmepumpens kondensator Registrering af varmepumpens elforbrug og driftstid samt om der leveres varme til solvarmebeholder eller rumvarmekreds Registrering af elforbrug og driftstid for pumpen i jordslangekredsen Jordtemperaturen i området med jordslanger samt i et uforstyrret område tæt ved jordslangerne Registrering af elforbrug og driftstid for pumpen i solkredsen samt om der leveres solvarme til solvarmebeholderen eller blandetanken Temperaturer i solvarmebeholder, top, midt og bund Temperaturer ind og ud af solfanger Referencer [1] Copeland Selection Software. Version 7.10 / 39914 (04/09). Emerson Climate Technologi. [2] Furbo, S., Fan, J., Thür, A., 2008. Long term investigations of thermal performance and energy savings for a solar combi system. International Solar Energy World Congress, ISES 2008, Johannesburg, South Africa. [3] Furbo, S., 1984. Varmelagring til solvarmeanlæg. DTU Byg meddelelse nr. 162. 25

26

I nærværende rapport analyseres målinger fra kombinerede sol/varmepumpeanlæg i praksis. Anlæggene er installeret af Nordic Energy Group og målingerne er ligeledes foretaget af Nordic Energy Group. Analysen viser at energiforbruget og energiprisen kan reduceres betragteligt ved at installere et kombianlæg i stedet for et oliefyr og at energiforbruget er mindre med et kombianlæg end med et rent varmepumpeanlæg eller et anlæg med varmepumpe og separat solvarmeanlæg. Energiprisen kan ca. halveres ved at installere et kombianlæg i stedet for et oliefyr. Besparelsen med kombianlæg er størst om vinteren samt forår og efterår. DTU Byg Institut for Byggeri og Anlæg Danmarks Tekniske Universitet Brovej, Bygning 118 2800 Kgs. Lyngby Tlf. 45 25 17 00 www.byg.dtu.dk ISSN 1601-8605