Provning av kapacitetsreglerad luft/luft-värmepump (5 bilagor)

Transkript

1 1002 ISO/IEC RAPPORT utfärdad av ackrediterat laboratorium REPORT issued by an Accredited Laboratory Handläggare, enhet Peter Lidbom Energiteknik , Ahlsell AB Lars Jonsson Tallbacksvägen ENKÖPING P501219A 1 (6) Provning av kapacitetsreglerad luft/luft-värmepump (5 bilagor) Uppdrag Bestämning av prestanda vid rumsuppvärmning, beräkning av årsvärmefaktor och besparing av energi samt bestämning av ljudeffektnivå för inom- och utomhusdel. Bestämning av prestanda vid rumsuppvärmning med värmepumpens temperaturinställning inställd på 28 C. Provföremål Värmepump av typ: Luft/luft Tillverkare, återförsäljare: Ahsell AB, Sanyo Electric CO., Ltd Inomhusenhet modellnr, serienr: SAP-KRV93EH, Utomhusenhet modellnr, serienr: SAP-CRV93EHN, Köldmedium, vikt: R 410A, 950 g Värmebärare: Luft Värmepumpen är slumpvis utvald av polismyndigheten i Örebro för SPs räkning och enligt konsumentverkets fastlagda kriterier för val av provföremål. Vid ankomsten till laboratoriet var emballage utan skador och plomberingar var obrutna, värmepumpen befanns vara i gott skick. Provplats och tid Värmepumpen anlände och installerades på SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut, avdelningen för Energiteknik, Borås den 11 maj Provningen utfördes under maj Provmetoder Värmepumpens prestanda provades vid rumsuppvärmning i kalorimeterkammare enligt metod SS-EN samt enligt CEN/TS Prestandaprov vid rumsuppvärmning omfattar mätning och beräkning av exempelvis: Tillförd eleffekt till värmepumpen, P E Avgiven värmeeffekt från värmepumpen, P H Värmefaktor, COP SS-EN definierar krav på värmepumpens inställningar, tid för mätperioder, maximal mätosäkerhet, stabilitet m.m. Prestandaprov vid rumsuppvärmning enligt SS-EN , benämns 100 % (fullast), utförs enligt tabell 1. Provpunkterna utförs i ordning med fallande uteluftstemperatur, dvs. vid: +7(6), +2(1), -7(-8), -15(-). Värmepumpen provas under längre drifttider än vad som anges i EN Anledningen är att värmepumpens prestanda kan påverkas av dess styr- och reglersystem eller avfrostningsfunktion. Detta framgår inte alltid under den kortare provperiod som föreskrivs i EN Provtiden maximeras till 24 timmar. SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut Postadress Besöksadress Tfn / Fax / E-post SP Box Borås Västeråsen Brinellgatan 4 Borås info@sp.se Laboratorier ackrediteras av Styrelsen för ackreditering och teknisk kontroll (SWEDAC) enligt svensk lag. Denna rapport får endast återges i sin helhet, om inte utfärdande laboratorium i förväg skriftligen godkänt annat.

2 P501219A 2 (6) Tabell 1 Prestandaprov vid rumsuppvärmning och fullast enligt SS-EN Utelufts- Innelufts- Fullast (%) Provpunkt temperatur, C (t a1,outdoor ) temperatur, C (t a1,indoor ) 1 +7 (6) (1) (-8) (-) Temperaturer inom parentes avser våt temperatur (t a1,wet bulb,outdoor ) Prestandaprov vid rumsuppvärmning och med värmekapacitet mindre än 100 %, benämns dellast, utförs vid provpunkter enligt SS-EN samt enligt metod CEN/TS 14825, se tabell 2. Värmepumpen provas under längre drifttider än vad som anges i EN Anledningen är att värmepumpens prestanda kan påverkas av dess styr- och reglersystem eller avfrostningsfunktion. Detta framgår inte alltid under den kortare provperiod som föreskrivs i EN Provtiden maximeras till 24 timmar. Tabell 2 Prestandaprov vid rumsuppvärmning och dellast enligt SS-EN och CEN/TS Utelufts- Innelufts- Dellast (%) Provpunkt temperatur, C (t a1,outdoor ) temperatur, C (t a1,indoor ) 5 +7 (6) (6) (1) Temperaturer inom parentes avser våt temperatur (t a1,wet bulb,outdoor ) Provutrustning Följande provutrustning har använts. Benämning Märkning Kalorimeterkammare LL1 Klimatkammare LV2 Vätskerigg LV2 Daggpunktshygrometer Inv. nr Eleffekt Inv. nr , Vattenflöde Inv. nr Datainsamling Inv. nr , , , Reglerutrustning LV2a, LV2b, LV2c, LL1 Lufttemperatur Pt 100 Vattentemperatur Pt 100 Värmepumpens inställningar vid prestandaprovning Montering och installation: Utfördes av uppdragsgivaren Kondensorfläkt: Högsta fläkthastighet Horisontell luftriktare, utblås inomhusenhet: Rakt fram för högsta luftflöde Vertikal luftriktare, utblås inomhusenhet: Läge för högsta luftflöde Installerat luftfilter: Grovfilter Köldmedierörlängd: 7 meter Max höjdskillnad i systemet: Mindre än 1 meter Driftläge: Värmedrift Temperaturinställning fjärrkontroll (fullast) 30 C Temperaturinställning fjärrkontroll (dellast) 20 C

3 P501219A 3 (6) Vid fullastprov var temperaturinställningen på fjärrkontrollen inställd på högsta värdet enligt EN Styr- och reglertekniken för provföremålet reducerar, efter en viss tid, den totalt tillförda eleffekten (P E ) då högsta värdet är inställt på fjärrkontrollens temperaturinställning. Vid dellastprov ställs fjärrkontrollens temperatur in på 20ºC eller den temperatur som resulterar i att inkommande lufttemperatur till inomhusenheten blir 20ºC, t a1,indoor. Avvikelser mellan fjärrkontrollens temperaturinställning vid dellast, enligt ovan, och den inkommande lufttemperaturen, t a1,indoor, kan vara beroende på flera faktorer såsom provföremålets styr- och reglersystem, termistorplacering mm. Vid kontroll med rökgenerator observerades att rök passerade som tilluft till inomhusenheten dels genom luftfilter men även genom otätheter i chassiets undersida och gavlar. Rök som tilluft passerade även den luftspalt som finns mellan inomhusenhetens chassi och den vägg som inomhusenheten var monterad på. Endast dammfilter, även benämnt grovfilter, har varit installerat i inomhusenhet under provningen. Inomhusenhetens fläkt och luftriktare har varit injusterade för maximalt luftflöde. Ett högre luftflöde resulterar i en lägre kondenseringstemperatur vilket ökar värmepumpens prestanda. Resultat Provningsresultaten avser endast den provade värmepumpen vid angivna förhållanden och med dess utrustning. Representant från uppdragsgivare och montör var med vid installation och uppstart av värmepumpen. Efter inledande uppstart med provexemplar nr 1 beslutade uppdragsgivaren att fylla ca 100 g R410A pga. att resultat från prestandaprov inte var enligt tillverkarens data. Jämförelse av resultaten, före och efter fyllning, visade på minimala skillnader varför uppdragsgivaren beslutade att byta till provexemplar nr 2. Bytet utfördes av tidigare nämnda montör och tekniskt handläggare från SP. Resultat från prestandaprov vid rumsuppvärmning Totalt avgiven värmeeffekt (P H ) och totalt tillförd eleffekt (P E ) har uppmätts vid fullast och dellast enligt provmetod SS-EN samt CEN/TS och redovisas i tabell 3 respektive tabell 4. Beräknade resultat härleds enligt SS-EN Utförda provningar presenteras mer detaljerat med mät- och beräkningsresultat i tabell- och diagramform, se bilagaförteckning. Tabell 3 Resultat, prestandaprov vid rumsuppvärmning och fullast enligt provmetod SS-EN Provpunkt Uteluftstemperatur, C (t a1,outdoor ) Inneluftstemperatur, C (t a1,indoor ) Avgiven värmeeffekt W (P H ) Tillförd eleffekt W (P E ) COP (P H /P E ) 1 7(6) ,3 2 2(1) ,4 3-7(-8) ,0 4-15(-) ,0 Temperaturer inom parentes avser våt temperatur (t a1,wet bulb,outdoor ) Tabell 4 Resultat, prestandaprov vid rumsuppvärmning och dellast enligt provmetod SS-EN och CEN/TS Provpunkt Uteluftstemperatur, C (t a1,outdoor ) Inneluftstemperatur, C (t a1,indoor ) Avgiven värmeeffekt W (P H ) Tillförd eleffekt W (P E ) COP (P H /P E ) Dellast % 5 7(6) , (6) , (1) ,1 53 Temperaturer inom parentes avser våt temperatur (t a1,wet bulb,outdoor )

4 P501219A 4 (6) Kommentar Vid fullastprov enligt provpunkt 1 beställde uppdragsgivaren ytterligare ett prov med temperaturinställningen på fjärrkontrollen inställd på 28ºC. Resultat presenteras i bilaga nr 1. Vid dellastprov enligt provpunkt 5 observerades att värmepumpens totalt tillförda aktiva eleffekt P E varierade i tiden med ca 150 W och att inneluftstemperaturen (t a1,indoor ) varierade mindre än ± 0,3K. Vid dellastprov enligt provpunkt 6 observerades att värmepumpens totalt tillförda aktiva eleffekt P E varierade i tiden med ca 100W och att inneluftstemperaturen (t a1,indoor ) varierade mindre än ± 0,3K. Vid provpunkt 3 och 4 observerades att is bildades på i utrymmet mellan bottenplåtens bockning och den nedre delen på uteenhetens värmeväxlare, se foto enligt bilagaförteckning. Prov som utfördes för att kontrollera om isbildningen påverkade prestanda resulterade i att ingen påverkan sker vid drifttid < 24 timmar. Vid kontakt med uppdragsgivaren angående isbildningen meddelade uppdragsgivaren SP att uteenheten skall installeras i våg i alla riktningar. Efter kontroll av uteenheten konstaterades att den kunde justeras i samma riktning som luftriktning, dvs. höjas ca 3 mm på samma sida som värmeväxlaren. Efter utförd justering och omprov vid provpunkt 3 och 4 observerades att tidigare bildad is mellan bottenplåtens bockning och den nedre delen av värmeväxlaren inte fanns kvar. Vid okulärbesiktning genom uteenhetens utblåsgaller observerades att mindre is bildas mellan bottenplåt och den nedre delen av värmeväxlarens kamflänsar. 40 Då värmespridningen under provningen är ideal kan en verklig installation hos konsument innebära att värmespridningen förhindras beroende av t ex möblering och väggar. Det innebär att den uppmätta avgivna värmeeffekten hos konsument kan vara lägre än en uppmätt värmeeffekt i klimatkammaren. Resultat från provning vid en torr uteluftstemperatur lägre än -15 C Denna del av provningen omfattas inte av ackrediteringen. Värmepumpen har provats vid en lägre utomhustemperatur än -15 C. Provpunkten avviker från provmetod SS-EN14511 gällande krav för högst tillåtna avvikelse (± 0,6 C) för den torra uteluftstemperaturens medelvärde vid transient prov. Prov utfördes vid en torr utomhustemperatur av -18 C (± 1 C) under minst 250 minuter och med det tidigare nämnda islagret på uteenhetens vvx. Totalt avgiven värmeeffekt (P H ) beräknades till 2150 W och totalt tillförd eleffekt (P E ) uppmättes till 1190W, enligt SS-EN Värmepumpen avfrostade med ca 125 minuters intervall. Kommentar Värmepumpen var i drift utan att stoppas av inbyggda säkerhetsfunktioner. Värmepumpens avgivna värmeeffekt var högre än den totalt tillförda eleffekten. Uppdragsgivaren har godkänt att värmepumpen kan provas ned till en torr uteluftstemperatur av -20 C.

5 P501219A 5 (6) Resultat, beräkning av årsvärmefaktor och besparingen av energi Resultat från beräkning av årsvärmefaktor (systemets) och besparingen av energi enligt SPmetod A3 528 presenteras i tabell 5 och 6. Beräkningarna baseras på resultat från laboratorieprovning enligt provmetod SS-EN och enligt metod CEN/TS Värmepumpens lägsta drifttemperatur har vid beräkningen antagits till -15 C och värmebehov antas inte finnas vid uteluftstemperatur högre än +17 C. Nedanstående tabeller redovisar besparing för ett hus med förlustfaktor 109 W/K respektive 199 W/K. Bruttoenergiförbrukning blir för huset placerat i Borås kwh/år respektive kwh/år exklusive energi för hushållsel och tappvarmvatten. För övriga orter fås andra energibehov men huset har samma förlustfaktor. Tabell 5 Hus med förlustfaktor 109 W/K Klimatort Malmö Borås Luleå Oslo Årsmedeltemperatur för orten ( C) 1) 8,2 6,1 1,3 5,9 Husets energibehov (kwh/år) Tillsats (kwh/år) Drivenergi (kwh/år) Besparing (kwh/år) Årsvärmefaktor ( - ) 2) 2,8 2,5 1,9 2,5 Tabell 6 Hus med förlustfaktor199 W/K Klimatort Malmö Borås Luleå Oslo Årsmedeltemperatur för orten ( C) 1) 8,2 6,1 1,3 5,9 Husets energibehov (kwh/år) Tillsats (kwh/år) Drivenergi (kwh/år) Besparing (kwh/år) Årsvärmefaktor ( - ) 2) 2,2 1,9 1,6 1,9 1) Källa: SMHI (ISSN ) samt Achieving the desired indoor climate (ISBN ) 2) Systemets årsvärmefaktor beräknas i program A3 528 och tar hänsyn till värmepumpens prestanda och husets energibehov (Årsvärmefaktor = Husets energibehov/ (Drivenergi+Tillsats) Kommentar Värmespridningen från inomhusdelen har antagits vara ideal vid beräkningen, dvs. uppvärmd volym antar samma lufttemperatur momentant. Vid installation i ett hus kan exempelvis husets planlösning och möbleringen framför inomhusdelen påverka värmespridningen. Beräkningen tar inte hänsyn till hur andra uppvärmningssystem i huset arbetar. Förslagsvis bör termostater på direktverkande element ställas in på en lägre temperatur om värmepumpens avgivna värmeeffekt är större än husets värmebehov. Då värmepumpens avgivna värmeeffekt (P H ) vid dellast är större än husets värmebehov har resultatdata från dellastprov använts vid beräkning.

6 P501219A 6 (6) Resultat, mätning av ljudeffektnivå från inom- och utomhusdel Ljudeffektnivån uppmättes från inom- och utomhusdelen enligt provmetod SS-EN ISO3747 och med valda delar ur SS-ENV Ljudeffektmätningar utfördes med provföremålets inställningar som vid provpunkt 1, tabell 3. För resultat, se rapport P501219C. Kommentar Ljudeffektnivå är ett mått på hur mycket buller värmepumpen tillför omgivningen oberoende av lokal. Hur högt bullret blir beror i sin tur på lokalens storlek, form och dämpning (eko). Hur bullerstörningen uppfattas beror i sin tur inte bara på dess styrka utan även på dess karaktär. SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut Energiteknik - System- och installationsteknik Bengt Nordling Tekniskt ansvarig Peter Lidbom Teknisk handläggare Bilagor 1. Resultat prestandaprov vid rumsuppvämning 2. Fotografier 3. Komponentförteckning 4. Mätosäkerhet 5. Beteckningar

7 P501219A 1 (3) Bilaga 1 Resultat prestandaprov vid rumsuppvärmning Provpunkter Nr t a1, indoor C t a1, outdoor C t a1, wet bulb,outdoor C Last % Mätta storheter Temperatur t a1, indoor C 20,1 20,1 19,9 20,3 20,1 20,2 20,1 19,7 t a2, indoor C 47,9 41,3 39,1 34,9 34,4 36,8 33,7 32,9 t a1, outdoor C 6,9 7,0 1,9-6,9-15,1 7,2 7,1 2,1 t a2, outdoor C 1,9 2,5-3,1-11,7-19,0 3,6 4,2-1,1 t a1, dew point,outdoor C 4,9 5,1-0,4-11,4-17,8 5,1 4,9-0,5 Eleffekt P E W Spänning U AC V Beräknade storheter Temperatur t a1, wet bulb,outdoor C 5,9 6,1 1,0-7,9-6,1 6,0 1,0 Värmeeffekt P H W Värmefaktor COP - 2,64 3,31 2,39 2,04 2,00 3,96 4,16 3,08 Kommentarer Avfrostar Ja/Nej lite Nej Ja Ja Ja Nej Nej Ja 1 Temperaturinställning fjärrkontroll 28 C.

8 P501219A 2 (3) Bilaga Last 100% Dellast 50% % COP Torr utetemperatur ( C) Figur 1.1 Total värmefaktor som funktion av utomhustemperatur Totalt tillförd aktiv eleffekt, last 100% Totalt avgiven värmeeffekt, last 100% Totalt tillförd aktiv eleffekt, dellast Effekt (W) Totalt avgiven värmeeffekt, dellast 53% 50% % 50% Torr utetemperatur ( C) Figur 1.2 Totalt avgiven värmeeffekt och totalt tillförd eleffekt som funktion av utomhustemperatur

9 P501219A 3 (3) Bilaga 1 P501219_d2w1_100_050513_capcal Totalt tillförd aktiv eleffekt (W) Mättid (minuter) Figur 1.3 Totalt tillförd eleffekt under mätperiod med tre hela cykler. Uteluftstemperatur 2 C, enligt provpunkt 2. För mer detaljerat diagram under en avfrostning, se figur 1.4. P501219_d2w1_100_050513_capcal Totalt tillförd aktiv eleffekt (W) Mättid (minuter) Figur 1.4 Totalt tillförd eleffekt under en avfrostning. Uteluftstemperatur 2 C, enligt provpunkt 2.

10 P501219A 1 (3) Bilaga 2 Fotografier Bild 2.1 Fjärrkontroll med och utan lucka Bild 2.2 Inomhusenhet utan frontlucka, pil visar termistorplacering.

11 P501219A 2 (3) Bilaga 2 Bild 2.3 Utomhusenhet, ingående luft till värmepump Bild 2.4 Utomhusenhet, utgående luft från värmepump

12 P501219A 3 (3) Bilaga 2 Bild 2.5 Utomhusenheten utan chassi, observera hål i bottenplåt för dränering av smältvatten. Bild 2.6 Utomhusenhet, ingående luft till värmepump. Bilden visar isbildning vid uteluftstemperatur -15ºC

13 P501219A 1 (1) Bilaga 3 Komponentförteckning för värmepump Uppdragsgivaren har lämnat nedanstående information. Detalj Fabrikat, modell eller serienr Inomhusenhet: SAP-KRV93EH, sn Utomhusenhet: SAP-CRV93EHN, sn Kompressor: Vevhusvärmare: Värmekabel i bottenplatta: Stryporgan: Fyrvägsventil: Köldmedium (typ, vikt): Köldbärarfläkt: Värmebärarfläkt: Sanyo, mod G4C090LU1ER (likström DC rotationstyp) Finns inte Finns inte Elektronisk expansionsventil Ja R410A, 950 g 1B IBH Förångare: * Kondensor: * Bruksanvisningens datum/version Lägsta uteluftstemperatur Avfrostningsmetod: Effektbegränsningar Fjärrkontroll Luftfilter vid leverans DS ºC Hetgasavfrostning via 4-vägsventil. Avfrostning sker beroende på förhållande mellan utomhustemperatur, batteritemperatur och sugrörstemperatur. Lägsta värmeeffekt 900 W RCS-3HVP554E Plastnätfilter, microfilter STK-FWWB * Information saknas

14 P501219A 1 (1) Bilaga 4 Mätosäkerhet Resultaten från provningen baseras dels på mätningar och dels på beräkningar. I resultatredovisningen beräknas den totala osäkerheten enligt följande uppskattningar av mätoch beräkningsosäkerheterna. Uppskattningarna avser de totala osäkerheterna inkluderande både systematiska och tillfälliga osäkerheter. För beteckningar, se bilaga enligt bilagaförteckning. Temperaturer t a1,indoor t a2,indoor t (a2,indoor-a1,indoor) t a1,outdoor t a2,outdoor t (a2,indoor-a1,indoor) t dew point,outdoor t wet bulb,outdoor ± 0,2 K ± 0,2 K ± 0,2 K ± 0,2 K ± 0,2 K ± 0,2 K ± 0,5 K ± 0,3 K Effekt P E ± 0,5 % P H ± 4 % Kommentar Mätosäkerheten för temperaturmätning av torra temperaturer i mätplanet ut från kondensor och förångare, t a2,indoor, respektive t a2,outdoor, uppskattas till ± 1,0 K.

15 P501219A 1 (1) Bilaga 5 Beteckningar och definitioner I första hand används beteckningar enligt SS-EN 14511, CEN/TS och svensk standard SS För allmänna beteckningar, som inte återfinns nedan, hänvisas till svensk standard SS Presenterade data för varje enskild beteckning är medelvärden under respektive mätperiod. COP P P E P H T t a1,outdoor t a1,dew point,outdoor t a1, wet bulb,outdoor t a2,outdoor t a1,indoor t a2,indoor U U AC Total värmefaktor Effekt Totalt tillförd aktiv eleffekt Totalt avgiven värmeeffekt Temperatur Temperatur, torr luft, in till värmepump, förångare (uteluftstemperatur) Temperatur, daggpunkt, in till värmepump, förångare (uteluftstemperatur) Temperatur, våt luft, in till värmepump, förångare (uteluftstemperatur) Temperatur, torr luft, ut från värmepump, förångare (uteluftstemperatur) Temperatur, torr luft, in till värmepump, kondensor (innetemperatur) Temperatur, torr luft, ut från värmepump, kondensor (innetemperatur) Spänning Matning, fasspänning