Fältmätningar för att demonstrera dagens bästa teknik för värmepumpsystem

Transkript

1 Fältmätningar för att demonstrera dagens bästa teknik för värmepumpsystem Pia Tiljander, Caroline Haglund Stignor, Peter Lidbom, Magnus Viktorsson, Markus Lindahl, Monica Axell SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Energiteknik SP Rapport 21:48

2 2 Fältmätningar för att demonstrera dagens bästa teknik för värmepumpsystem Pia Tiljander, Caroline Haglund Stignor, Peter Lidbom, Magnus Viktorsson, Markus Lindahl, Monica Axell

3 3 Abstract Field measurements to demonstrate the best available technology for heat pump systems Within the frames of this project there are ongoing measurements of five different heat pump facilities used for heating houses and tap water in one-family houses. The measurements started in the first part of 21 and are supposed to go on for one year. The final result together with analysis and discussions will be presented in a report that will be published in summer 211. The purpose of the measurements is to present the potential for heat pump technology in order to raise the acceptance of the technology and through raised acceptance increase the implementation of the technology in new markets. The project also has its purpose in usage of the results and conclusions as basic data and guidelines for constructors and assembling fitters. The project is not intended to grade individual heat pumps from various suppliers in regard to efficiency. A field study does not adapt well for comparison between different heat pumps since there are too many variables (outdoor climate, usage pattern, construction of the building, installation solution, kind of heat pump system) that affect the performance of the heating system. Results from field studies should therefore never be used for comparison. This kind of work should be carried out in a laboratory where variables that affect the result can be controlled. The project started with a mapping of the Swedish heat pump market in order to obtain a base when choosing the different heat pump facilities that should be included in the field study. The selection was made together with the heat pump manufacturers with focus on selecting the best possible technology and to include different technologies. Another important criterion for the selection was to find households that agreed to participate in the study. Included in the study are two buildings with geothermal heating, one with geothermal heating combined with solar panels, one brine/water heat pump connected to a ground storage combined with solar panels and one building with an air/water heat pump combined with solar panels. Collaterally with selecting suitable households a selection of the equipment used in the field measurement was carried out. The equipment for the field measurements was chosen with the purpose of obtaining a high accuracy on the measurements and to be able to collect the data by remote sensing. To have equipment that restarts after a power shortage was also a requirement. The data collected in the project are temperature (Pt-1 sensors) and volume flow (by induction with pulse output) on heat carriers and tap water as well as electrical energy (electrical energy meter with pulse output) which the heat pumps and circulation pumps uses. The indoor and outdoor temperature is also measured. All the measured values are collected by remote sensing. Since the duration of the measurements is very limited only some preliminary conclusions can be drawn. The limited duration of the measurements also implies that the Seasonal Performance Factor (SPF) for the various facilities cannot be accounted for in this report. The (Coefficient Of Performance) COP is presented per week instead. The results from the measurement performed so far are used in order to determine the heating systems Coefficient Of Performance (COP), electrical energy saving and carbon dioxide reduction in comparison with direct acting electricity. A yearly Seasonal

4 4 Performance Factor (SPF) and a degree of energy coverage will be determined for one year when the measurements have lasted for one year and will be covered in the final report. Key words: värmepumpsystem, fältmätningar, COP, SPF, energibesparing, energitäckningsgrad SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut SP Technical Research Institute of Sweden SP Rapport 21:48 ISBN ISSN Borås 21

5 5 Innehållsförteckning Abstract 3 Innehållsförteckning 5 Förord 7 Sammanfattning 8 1 Bakgrund 1 2 Syfte och mål 11 3 Genomförande Val av anläggningar Beskrivning av anläggningar Anläggning Anläggning Anläggning Anläggning Anläggning Val av mätutrustning Val av givare Loggning och mätöverföring Installation av mätutrustning Temperaturmätning i rör med Pt 1-givare Flödesgivare Elenergimätare Givare för mätning av inomhus- och utomhustemperaturer GPRS basstation Mätplan Utvärdering Systemgränser Nomenklatur Definition av systemgränser Beräkning av värmefaktor Beräkning av energibesparing Utvärdering av koldioxidreduktion 25 4 Resultat Anläggning Värmebehov Systemvärmefaktor Energibesparing Koldioxidreduktion Anläggning Värmebehov Systemvärmefaktor Anläggning Värmebehov Systemvärmefaktor Energibesparing Koldioxidreduktion Anläggning 4 4

6 Värmebehov Systemvärmefaktor Energibesparing Koldioxidreduktion Anläggning Värmebehov Systemvärmefaktor Energibesparing Koldioxidreduktion Mätnoggrannhet 51 5 Slutsatser 53 6 Nomenklatur 55 7 Referenser 56

7 7 Förord Denna rapport är en preliminär slutrapport för projektet Fältmätningar för att demonstrera dagens bästa teknik för värmepumpsystem som bedrivs av SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Projektet har finansierats av Energimyndigheten via kollektivforskningsprogrammet effsys2. Värmepumpstillverkare med Sverige som marknad, byggbranschen och SVEP har bidragit med erfarenhet, kompetens, arbetstimmar och finansiering. För närvarande pågår fältmätningar på 5 stycken värmepumpsystem installerade i lika många enfamiljshus. Mätningarna har pågått olika länge i anläggningarna och i ett fall har endast 5 veckors mätningar utförts varför det kan vara svårt att dra slutsatser från mätresultaten. I denna rapport redovisas resultat från de mätningar som hittills utförts. Analyser och kommentarer till resultaten redovisas här i de fall där detta är möjligt. Efter detta projekt kommer mätningarna att pågå fram t.o.m. juni 211 då mätresultat från 1/ 6 21 t.o.m. 31/5 211 samt analyser/diskussioner kommer att presenteras i en slutgiltig slutrapport. Då kommer alla mätningar ha pågått under minst ett år.

8 8 Sammanfattning Inom detta projekt pågår mätningar av fem olika värmepumpsanläggningar avsedda för rumsuppvärmning och värmning av tappvarmvatten i enfamiljshus. Mätningarna startade under första halvåret 21 och avsikten är att de ska pågå under ett år. De slutgiltiga resultaten kommer, tillsammans med analyser och diskussioner, att presenteras i en slutlig rapport sommaren 211. Mätningarna har främst till syfte att demonstrera potentialen för den värmepumpande tekniken för att öka acceptans för tekniken och på så sätt öka implementeringen på nya marknader. Projektet syftar dessutom till att erfarenheter och resultat från projektet ska kunna användas som underlag och riktlinjer för konstruktörer och installatörer. Projektet har inte haft som ambition att gradera enskilda värmepumpsmodeller/-fabrikat avseende effektivitet. En fältundersökning lämpar sig inte för att jämför olika värmepumpar eftersom för många yttre faktorer (utomhusklimat, brukarbeteende byggnadens konstruktion, installationsförhållanden, systemlösning etc.) har en stor inverkan på värmesystemets prestanda. Provning i laboratoriemiljö under väl definierade förhållanden krävs för att jämförande provning ska bli korrekt. Projektet startade med att en kartläggning av den svenska värmepumpsmarknaden, i syfte att erhålla en grund för urvalet av de värmepumpsanläggningar som ingår i fältstudien. Urvalet gjordes tillsammans med värmepumpstillverkarna och fokus var bästa möjliga teknik och att olika systemlösningar skulle ingå i studien. Ytterligare kriterium vid urvalet var att husägarna var positivt inställda till att mätningar utförs på deras anläggningar. I studien ingår två bergvärmepumpsystem, ett bergvärmepumpsystem kombinerat med solfångare, en vätska/vatten värmepump, kopplad till ett marklager, kombinerad med solfångare samt en luft/vattenvärmepump kombinerad med solfångare. Parallellt med ovanstående urvalsarbete skedde också val av mätutrustning för att uppnå hög mätnoggrannhet och därmed god kvalité på mätningarna. Dessutom var fjärravläsning av mätvärdena ett krav liksom att mätningarna skulle starta automatiskt efter strömavbrott. I projektet mäts temperaturer (Pt-1 givare) och flöden (induktionsmätare med pulsutgång) på värmebärare och tappvarmvatten samt den elenergi (elenergimätare med pulsutgång) som värmepumparna och cirkulationspumparna förbrukar. Dessutom mäts inom- och utomhustemperaturer. Samtliga mätvärden loggas och fjärravläses via dator. Eftersom mätperiodernas längd hittills är mycket begränsade för vissa av anläggningarna kan enbart några preliminära slutsatser dras. Den begränsade mätperioden innebär också att årsvärmefaktorer, SPF, för de olika anläggningarna inte kan redovisas i denna rapport. I stället redovisas här värmefaktorer, COP, veckovis för varje anläggning. I den slutliga rapporteringen, efter ett års mätningar, kommer årsvärmefakorer, SPF, att redovisas för samtliga anläggningar. Resultaten från de hittills utförda mätningarna används för att bestämma värmesystemets värmefaktor samt elenergibesparing och koldioxidreduktion jämfört med uppvärmning med direktel. Årsvärmefaktor och energitäckningsgrad kommer att bestämmas då mätningarna pågått i ett år och redovisas i den slutliga rapporten. Denna fältstudie visar att det finns en potential för energibesparing och koldioxidreduktion genom att använda värmepumpande teknik. Energibesparingen är upp

9 9 till cirka 7% av det totala värmebehovet för de flesta anläggningarna. Besparingen i växthusgaser är mycket beroende av hur den tillförda elenergin producerats. Samtliga anläggningar i studien ger jämna och behagliga inomhustemperaturer och det totala värmebehovet har för de flesta av anläggningarna ett någorlunda linjärt samband med utomhustemperaturen, med en brytpunkt någonstans mellan 1 och 15 C då värmebehovet planar ut. Över denna utomhustemperatur används värmen till att värma tappvarmvatten samt till viss komfortvärme till badrumsgolv och dylikt, vilket är mycket lite beroende av utomhustemperaturen. COP-värdena skiljer förhållandevis mycket beroende på hur anläggningens systemgräns definieras. Det är därför viktigt att alltid redovisa vilka komponenters elanvändning som inkluderats när resultat från fältmätningar på värmepumpsanläggningar analyseras och jämförs. COP-värdena har en tendens att sjunka kraftigt med minskat behov för rumsuppvärmning. Detta gäller särkilt för de värmesystem där cirkulationspumpen till golvvärmen är igång året om (särkilt om denna pump inte är varvtalsstyrd). De anläggningar som har solfångare har potential att få riktigt höga COP (25-3) under soliga veckor. Dock påverkar styrningen av cirkulationspumparna hur högt detta värde kan bli. För att extremt höga COP-värden ska erhållas krävs att cirkulationspumparna är varvtalsstyrda och att de styrs efter behov.

10 1 1 Bakgrund Europaparlamentets och Europarådets direktiv 29/28/EG (RES-direktivet) om ökad användning av förnybar energi som röstades igenom av Europaparlamentet i december 28 syftar till att öka användandet av förnybar energi på ett resurseffektivt sätt inom den Europeiska Unionen. Detta kommer bland annat att leda till att utvecklingen av nya energi- och kostnadseffektiva tekniker stimuleras, vilket gynnar värmepumpande teknik I Sverige har marknadsintroduktionen för värmepumpsystem avsedda för enfamiljshus varit framgångsrik och fältstudier, utförda av SP, har visat att flertalet slutanvändare är nöjda med sina system. Goda erfarenheter från Sverige har bidragit till en positiv syn på värmepumpar i Europa och allt fler länder anser att användandet av värmepumpande teknik är ett av de mest kostnadseffektiva sätten att uppnå de nationella åtaganden avseende ökad energieffektivitet, ökad användning av förnybar energi och minskade koldioxidutsläpp. Samtidigt som intresset för värmepumpsystem ökar pågår det en debatt om värmepumpars effektivitet och tillförlitlighet. Inom EU och IEA belyses vikten av att demonstrera dagens bästa teknik i syfte att tillföra fakta till debatten och för att öka implementeringen av ny teknik på nya marknader. Sverige ligger i framkant när det gäller kompetens inom värmepumpsområdet och det är viktigt för de svenska tillverkarna att visa att de även är i framkant avseende utveckling av energieffektiva och tillförlitliga värmepumpsystem. Demonstration är ett effektivt sätt för de svenska tillverkarna att kommunicera budskap om energibesparing, användande av förnybar energi, tillförlitlighet och potential för koldioxidreduktion, dels för att få en fortsatt acceptans för svenskt kunnande inom värmepumpsområdet och dels för att stärka svenska värmepumps- tillverkares position på den europeiska marknaden. Fördelen med demonstrationsprojekt i fält är dessutom att tillverkarna erhåller erfarenhetsåterföring som kan användas för att få systemen ännu mer effektiva. Följaktligen är det viktigt att visa potentialen för värmepumpande teknik, det vill säga visa hur effektiva olika värmepumpsystem kan vara. Detta för att säkra fortsatt tillväxt för svensk värmepumpsteknik på både svensk och europeisk marknad.

11 11 2 Syfte och mål Syftet med denna studie var att, genom demonstration, öka kunskapen om och visa potentialen med värmepumpande teknik för rums- och tappvarmvattenvärmning. Projektet har haft fokus på att belysa dagens bästa teknik i syfte att öka acceptansen för värmepumpsystem i Europa och på så sätt bidra till en fortsatt tillväxt för svensk värmepumpsindustri på den europeiska marknaden. Huvudmålet med projektet var att få fram underlag på hur effektiva dagens bästa värmepumpsystem kan vara i faktiska installationer i småhus i Sverige, baserat på tillförlitliga mätningar, för att visa på teknikens potential. Ett delmål var att utveckla en mätmetodik för fältmätningar och nästa delmål var sedan att utföra fältmätningar på värmepumpsanläggningar, avsedda för enfamiljshus, med hjälp av denna metodik. Viktiga parametrar att ta i beaktande vid fältmätningar är bl. a. yttre faktorer, systemutformningen och mätutförande, d.v.s. placering och installation av givare och mätintervall. Resultaten från fältmätningarna skulle användas till att beräkna årsvärmefaktor, energitäckningsgrad, energibesparing och koldioxidreduktion relativt alternativ uppvärmningsform. Erfarenheter och resultat från projektet ska kunna användas som underlag och riktlinjer för konstruktörer och installatörer. Ytterligare ett mål med detta projekt är att resultaten skall kunna användas till ett internationellt projekt inom IEA Heat Pump Programme där fältmätningar får olika länder utvärderas och redovisas. Syftet med detta projekt har inte varit att jämföra och gradera enskilda värmepumpsystem eller fabrikat avseende effektivitet. En fältmätning lämpar sig inte för jämförande provning eftersom de yttre faktorerna skiljer sig för de olika värmepumpsystemen. Exempel på sådana yttre faktorer är byggnadens konstruktion, väderförhållanden, brukarbeteende, värmeanläggningens systemlösning, installation av värmepumpen och installation av mätinstrument. För att erhålla en korrekt jämförelse mellan olika system och fabrikat måste provning ske under kontrollerade former i laboratorium alternativt i identiska hus, placerade i samma klimat och väderstreck med ett identiskt brukarbeteende. Det senare är mycket svårt, om inte omöjligt, att realisera.

12 12 3 Genomförande En fältstudie av fem olika värmepumpsystem i enfamiljshus pågår för närvarande. Genomförandet av detta projekt utfördes enligt följande metodik: Val av anläggningar i samarbete med tillverkare Val av mätmetod och mätutrustning Mätning Analys Rapportering 3.1 Val av anläggningar Eftersom fokus var på dagens bästa teknik gjordes urvalet tillsammans med värmepumpstillverkarna som har föreslagit anläggningar där deras senaste produkter varit installerade. En variation i systemlösningar eftersträvades vid urvalet. Ett viktigt kriterium vid urvalet har dessutom varit att anläggningsägaren varit positiv till medverkan i projektet. Urvalsarbetet har i detta projekt varit tidskrävande eftersom det inte finns många anläggningar i bruk med tillverkarnas senaste teknik där dessutom anläggningsägarna varit positiva till att mätningar ska utföras på deras anläggningar. I ett fall installerades värmepumpsystemet så sent som i maj 21. Mätningarna har påbörjats vid olika tidpunkter för de olika anläggningarna med start för den första anläggningen 128. Mätningarna på den sista anläggningen startade I avsnitten nedan beskrivs anläggningarna. Dessa beskrivningar är dessutom sammanfattade i Tabell nedan. 3.2 Beskrivning av anläggningar I fältstudien ingick värmepumpar från värmepumpstillverkare med marknad i Sverige. Samtliga värmepumpsystem är installerade i enfamiljshus och används för uppvärmning av rum och tappvarmvatten. Värmepumparna är placerade i södra Sverige (från Stockholm och söderut). Samtliga anläggningar är placerade i klimatzon 3 förutom en som är placerad i klimatzon 4. Klimatdata för de orter där värmepumpsanläggningarna är placerade finns i appendix 1. Tre av anläggningarna har ett värmesystem som består av en värmepump kombinerat med en solfångare. Tabell Sammanfattning anläggningsdata Anläggningsdata Anläggning Klimatzon Årsmedeltemperatur o C 7,6 7,6 7,6 8,3 7,5 Fastighet 1 plan + garage 222 m m plan 14 m m /2 plan 2 m m /2 plan 28 m m /2 plan 1 m m 2 29 Installationår VP Uppvärmning Vätska /vatten Värmepump med marklager + Solfångare Luft /vatten Värmepump + Solfångare Bergvärmepump Bergvärmepump Bergvärmepump + Solfångre Värmesystem Golvvärme Golvvärme Golvvärme Golvvärme BV Radiatorer ÖV Golvvärme BV Radiatorer ÖV

13 Anläggning 1 Huset som denna anläggning är placerad i ett lågenergihus som är byggt inom ett försöksprojekt med målet att skapa ett boende med lågt behov av köpt energi för rumsuppvärmning och tappvarmvattenvärmning. Huset är en enplansvilla byggt 28, med en boyta på 222 m 2 och ett integrerat garage på 67 m 2. Huset har många vinklar och olika takhöjder. Hela huset inklusive garaget har golvvärme. I hushållet bor 2 vuxna personer. 1ESF1 W Propylenglykol (4%) Basstation 23V 1ESF2 W Ackumulatortank 1F1KV 1KV IN t t 1VV UT 1 Utetemp 1VB UT t Kallvattem Varmvatten 1VB IN 1F1VB t Golvvärme Lista över mätare 1F1KV Flöde kallvatten 1KVINTemperatur kallvatten 1VVUT. Temperatur varmvatten 1F1VB Flöde värmebärare 1EVP Elenergi värmepump 1VBIN Temperatur värmebärare in 1VBUT Temperatur värmebärare ut 1EKB1 Elenergi köldbärarpump 1 1EKB2 Elenergi köldbärarpump 2 1EVB Elenergi Värmebärarpump 1ESF1 Elenergi Cirkpump sol 1 1ESF2 Elenergi Cirkpump sol 2 1EFL Elenergi fläkt FRÅNLIN Temperatur frånluft före vvx FRÅNLUT Temperatur frånluft efter vvx 1EVB W 1EVP W 1 Innetemp 1EKB1 W Frånluft t FRÅNLIN Bioetanol 1EKB2 W 1EFL W t Två slingor FRÅNLUT Värmelager 1 slingor Figur Schematisk skiss av anläggning 1. Samtliga mätgivare är inritade i skissen.

14 14 En vätska/vatten värmepump på 6 kw hämtar huvuddelen av sin värme från ett värmelager i marken under huset. Detta värmelager värms av en solfångare på 29 m 2. Solfångaren värmer dessutom en ackumulatortank, vilken i sin tur förser både golvärmen och tappvarmvattnet med värme. Om temperaturen i tanken överstiger 9 C eller är högre än solfångarens temperatur tas överskottsvärmen tillvara genom att värmen leds ned till marklagret för att vintertid återvinnas med hjälp av värmepumpen. Värmepumpen alternerar mellan att värma det cirkulerande vattnet i golvslingorna eller vattnet i ackumulatortanken via en växelventil. Varmvattnet värms i en slinga placerad inuti ackumulatortanken. Värmning av ackumulatortanken via solpanelerna görs också genomen slinga. Temperaturen på köldbäraren in till värmepumpen höjs genom värmeväxling med byggnadens utgående frånluft och på så sätt återvinns en del av värmen i frånluften. Värmesystemet har ingen tillsatsvärme förutom solvärmen. Se figur som är en schematisk skiss över värmesystemet i anläggning Anläggning 2 Huset som denna anläggning är placerad i är en suterrängvilla, byggd 1991, med 2 plan på 14 m 2 vardera. Huset har golvvärme i båda planen. Hushållet består av 2 vuxna och 2 barn i tonåren. Värmesystemet (se figur ) består av en luft/vatten-värmepump på 14 kw och en solfångare på 1 m 2 som båda är kopplade till en ackumulatortank, på 5 liter, som är isolerad med ett 9 mm tjockt polyuretanskumskikt. Ackumulatortanken har en nedre och en övre del, på 25 liter vardera, som är termiskt isolerade mot varandra för att minska värmeledning. Värmepumpen alternativt solvärmen växlar mellan att ladda ackumulatortankens nedre del (golvvärmevatten) respektive övre del (tappvarmvatten). Cirkulationspumparna i anläggningen är varvtalsstyrda lågenergipumpar som stängs av när de inte behövs. Värmepumpen har tillsatsvärme i form av en elpatron. Systemet är helt nytt och installerades i maj 21.

15 15 2Utetemp 2SFUT W 2ESF 2SFIN 2VVUT Varmvatten 2F1VV Basstation 23V 2F2SB Kallvatten 2Utetemp VP Uteluft 2F1VB W 2VB1IN 2EVBP1 Golvvärme Bottenvåning 2VB1UT 2KVIN 2F2VB Golvvärme Andra våningen 2VB2IN W 2EVBP2 W 2EVP Z 2VB2UT 2 Innetemp W 2EcpVP Buffer tank Tillsats värme 2EEP Figur Schematisk skiss av anläggning 2. Samtliga mätgivare är inritade i skissen Anläggning 3 Lista över mätare 2 Basstation 2 Utetemp 2 Utetemp VP 2 Innetemp 2 VVUT Temp. varmv. 2 KVIN Temp kallv. 2 F1VV Flöde varmv. 2 VB1IN temp tillopp golvvärme 1 2 VB1UT Temp retur golvvärme 1 2 F1VB Flöde golvvärme 1 2 VB2IN Temp. Tillopp golvvärme 2 2 VB2UT Temp. Retur golvvärme 2 2 F2VB Flöde golvvärme 2 2 SFIN Temp. Tillopp solfångare 2 SFUT Temp retur solfångare 2 F2SB Flöde brine solfångare 2 EEP El tillsatsvärme, elpatron 2 EVP El värmepump 2 EcpVP El cirk.pump värmepump 2 EVBP1 El vämebärarpump 1 2 EVBP2 El värmebärarpump 2 2 ESF El cirk.pump solfångare Huset som denna anläggning är placerad i är en 1- och 1/2-plansvilla, byggd 28, med golvvärme i båda plan. Entréplanet är 2 m 2 och det övre planet är 54 m 2. Hushållet består av 2 vuxna. Värmesystemet (se figur ), som består av en bergvärmepump (9 kw) som styrs med utomhusgivare kompletterad med rumsgivare. Värmepumpen har en inbyggd varmvattenberedare på 185 liter. En arbetstank för värmesystemet på 1 liter är dessutom kopplad till värmepumpen. Denna har fyra anslutningar till golvvärmesystemet, två returrör som går till botten och två tillopp som sitter högst upp i tanken. Värmepumpen och arbetstanken är placerade i ett fristående garage. Värmevattnet och tappvarmvattnet leds genom en kulvert under marken till huvudbyggnaden. Garaget värms inte med värmepumpen utan med separata elradiatorer. Värmepumpen har tillsatsvärme i form av en elpatron.

16 3VBIN 3VBUT 3F1VB 16 3 Utetemp Lista över mätare 3F1VB. Flöde golvvärme 3VBIN. Temperatur ingående golvvärme 3VBUT. Temperatur retur golvvärme 3F1KV. Flöde kallvatten 3KVIN. Temperatur kallvatten 3VVUT. Temperatur varmvatten 3EVP. Elenergi Värmepump 3EGV Elenergi cirkulationspump golvvärme 3EKB Elenergi Köldbärare 3EVB Elenergi Värmebärare 3EEP Elenergi Tillsatsvärme 3 Innetemp. Basstation 23V Golvvärme 3VVUT Varmvatten 3EVB W 3EGV W 3KVIN 3EVP W W 3EEP Ackumulatortank Varmvattenberedare 3EKB W Ackumulatortank 3F1KV Kallvattem Borr hål Figur Schematisk skiss över anläggning 3 Samtliga mätgivare är inritade i skissen Anläggning 4 Denna anläggning är placerad i en 1-och 1/2-plansvilla, byggd 29, med en yta på 18 m 2 i nedre planet och 77 m 2 i övre. Det nedre planet har golvvärme medan det övre planet har radiatorer. I hushållet bor 2 vuxna och 2 barn. En bergvärmepump på 6 kw, som styrs av både utomhus och inomhustemperatur, värmer värmebäraren till golvvärmen och radiatorerna och vattnet i en varmvattenberedare (18 liters kopparfordrad tank med laddslinga) för tappvarmvatten. Temperaturen på köldbäraren in till värmepumpen höjs genom värmeväxling med byggnadens utgående frånluft och på så sätts återvinns en del av värmen i denna. Alla cirkulationspumpar är lågenergipumpar och köldbärarpumpen styrs av värmepumpen (on/off reglerad).

17 17 Golvvärmepumpen är varvtalsreglerad och behovsstyrd. Värmepumpen har tillsatsvärme i form av en elpatron. Radiatorer Basstation 23V Golvvärme 4F1VB t 4VBIN t W 4EGV 4VBUT 4F1VV 4VVUT t 4 Innetemp. Varmvatten Varmvatten beredare 4EVB W 4EKB W 4EVP W W 4EEP t 4KVIN Kallvattem Frånluft Lista över mätare 4 Basenhet 4 Innetemp 4 Utetemp 4F1VV Flöde varmvatten 4KVIN Temperatur kallvatten 4VVUT Temperatur varmvatten 4F1VB Flöde golvvärme och radiatorer 4VBIN Temperatur ingående golvvärme 4VBUT Temperatur retur golvvärme 4EVP Elenergi Värmepump 4EEP Elenergi Tillsatsvärme 4EGV Elenergi cirkulationspump golvvärme 4EKB Elenergi köldbärare 4EKF Elenergi köldbärare frånluftsaggregat 4EVB Elenergi värmebärare 4EFL Elenergi fläkt Backventil 4EKF W 4EFL W 4 Utetemp Till Borrhål Från Borrhål Figur Schematisk skiss över anläggning 4. Mätgivarna är inritade i skissen Anläggning 5 Denna anläggning är placerad i en 1- och 1/2-plansvilla med 1 m 2 i varje plan, byggd 29, med golvvärme i det nedre planet och radiatorer i det övre planet. Det finns planer på att koppla in värme till ett fristående garage till värmepumpen, men detta är ännu ej genomfört. Hushållet består av 2 vuxna och två små barn. Värmesystemet (figur ) består av en bergvärmepump på 8 kw och en solfångare på 8 m 2 i ett integrerat system som förser både värmebäraren till golvvärmen och

18 18 tappvarmvatten med värme. Eventuell överskottsvärme från solfångaren ackumuleras i borrhålet. Styrningen bygger på en utomhustemperaturkompenserad kurva, det vill säga flytande kondensering. På grundval av utomhustemperaturen väljer styrsystemet en framledningstemperatur. Med utgångspunkt av skillnaden mellan är-, börvärde och tiden räknar styrsystemet ut ett integralvärde. Vid injusterat integralvärde finns start och stoppunkter. Varmvattnet styrs via start och stoppvärde. Varmvattenberedaren är dubbelmantlad (3 liter i tappvarmvattenvolym och 16 liter i dubbelvattenvolym). Cirkulationspumparna i värmesystemet är reglerbara i tre hastigheter, som kan ändras manuellt. Värmepumpen har tillsatsvärme i form av en elpatron. 5Ute Basstation 23V 5SFIN W 5ESF 5VBUT Golvvärme 5F1SF 5SFUT 5F1VB 5VBIN 5VVUT Varmvatten beredare Varmvatten W 5EGV 5F1KV 5KVIN Tillsats värme W 5EEP Kallvatten W 5EVP 5Inne 5EKB W Lista över mätare 5 Basstation 5 Utetemp 5 Innetemp 5F1KV Flöde kallvatten 5KVIN Temperatur kallvatten 5VVUT Temperatur varmvatten 5F1VB Flöde golvvärme 5VBIN Temperar in till golvvärme 5VBUT Temperatur ut från golvvärme 5F1SF Flöde solfångare 5SFIN Temperatur in till solfångare 5SFUT Temperatur ut från solfångare 5EVP Elenergi Värmepump 5EGV Elenergi cirkulationspump golvvärme 5ESF Elenergi cirkulationspump solfångare 5EKB Elenergi kölbärarreturpump 5EEP Elenergi Tillsatsvärme Från Borrhål Till Borrhål Figur Schematisk skiss över anläggning 5. Mätgivarna är inritade i skissen.

19 Val av mätutrustning I detta projekt har mätutrustningen valts med omsorg för att få tillräckligt låg mätosäkerhet och därmed en god kvalité på mätningarna. I mätningarna i fält mäts i huvudsak temperaturer och flöden på värmebärare och tappvarmvatten samt den elenergi som värmepumparna och cirkulationspumparna förbrukar. Dessutom mäts inom- och utomhustemperaturer. Relativ ångkvot (relativ fuktighet, RH) utomhus mäts vid anläggning 2. Ett kriterium vid val av mätutrustning var att flöden och elenergimängd mäts med hjälp av pulser för att säkerställa att tillräckligt låg mätosäkerhet erhålls vid variabla flöden. Ett viktigt kriterium vid val av mätutrustning var dessutom att mätningarna skulle fjärravläsas, dels för att anläggningarna är geografiskt utspridda i södra Sverige och dels för att husägarna skulle påverkas så lite som möjligt. Det var också viktigt att säkerställa att mätningarna skulle starta automatiskt efter ett strömavbrott för att undvika avbrott i mätperioderna Val av givare Följande givare används vid mätningarna: Elenergi Temperatur Flöden ABB Elenergimätare 1-fas OD1365, upplösning 1 pulser/ kwh ABB Elenergimätare 3-fas OD4165, upplösning 1 pulser/ kwh Pentronic Pt-1 klass A Kampstrup Senea 9V-MP115, upplösning 1 pulser/liter Loggning och mätöverföring Mätinformationen överförs trådlöst via GPRS. Överföringen sker med Wisensys mätsystem där varje givare kopplas till en sensor som loggar mätvärdena. Information från varje sensor förs sedan över till en basstation som i sin tur sänder, via GPRS, vidare till en webbsida för avläsning. Följande utrustning användes för loggning och informationsöverföring: Informationsöverföring Wisensys Basstation WS-BU-GPRS Pulslogger till elenergi- och flödesmätare Wisensys WS-DLXt Logger till Pt-1 givare Wisensys WS-DLTa-pt1 Logger för digital intern temperatur Wisensys WS-DLTi Logger för temperatur och RH Wisensys WS-DLTc 3.4 Installation av mätutrustning Samtlig mätutrustning installerades med beaktande att värmeanläggningen skall återställas till ursprungligt skick efter avslutade mätningar. Nedan följer en beskrivning över hur mätutrustningen installerades Temperaturmätning i rör med Pt 1-givare Temperaturmätningen för värmeenergimätning görs med Pt-1 givare och temperaturloggrar. En givare för mätning av framledningstemperaturen och en för mätning av returtemperaturen alternativt en givare för kallvatten- samt en för varmvattentemperaturen. Givarna placerades så nära mätobjektet som möjligt men

20 2 samtidigt på tillräckligt avstånd från detta för att erhålla väl omblandade flöden. Dessutom var det viktigt att placera dem på rätt sida ventiler eller annan armatur så att de befinner sig i samma delkrets som tillhörande flödesmätare. Givaren placerades inne i röret i en 9 -krök med spetsen riktad mot flödesriktningen se bild Flödesgivare Flödesgivarna, placerades på rätt sida ventiler eller annan armatur så att de befann sig i samma delkrets som tillhörande temperaturmätning. Om utrymme fanns monterades flödesmätaren in på retursidan av värmepumpen alternativt på kallvattenledningen, eftersom den där utsätts för en lägre temperatur samtidigt som risken för kavitation är mindre. En förutsättning för en korrekt flödesmätning är att vätskan är luft- och gasfri och utan störningar från intilliggande ventiler eller liknande. Kraven på raksträckor före och efter flödesmätaren har uppfyllts i de flesta fall, undantaget ett fåtal fall p.g.a. utrymmesbrist. Raksträckorna skall vara större än 1 D före givaren och större än 5 D efter givaren, där D = rörets innerdiameter. Bild Exempel på placering av givare för temperatur före isolering av givaren. Den blå lådan är en temperaturlogger. Pt-1 givare för mätning av värmebäraren är i det här fallet installerad där det tidigare satt en 22 press-koppling. Kopplingen ersattes med T koppling och en förminskning 15 1 för Pt-1 givare.

21 21 Bild Exempel på installation av flödesgivare före isolering. Längst ned till höger i bild syns en låda (kapsling) med inbyggd elenergimätare och pulslogger. För övrigt visas även den andra Pt1-givaren med dess temperaturlogger Elenergimätare Elenergimätare typ ABB OD1365 och OD4165 installerades om möjligt så att display kan avläsas av person som står på golvet. För övrigt följdes tillverkarnas installationsanvisningar. Elmätare inkapslades tillsammans med pulslogger och installerades störningsfritt dvs. inte i direkt anslutning till elmotor, kraftkabel, radiosändare eller liknande Givare för mätning av inomhus- och utomhustemperaturer Den trådlösa temperaturloggern med inbyggd givare för inomhustemperatur placerades på en representativ plats i huset som inte utsätts för solinstrålning eller kalldrag från entrédörr eller liknande. Om möjligt fixerades den på en plats i överenskommelse med husägaren. Den trådlösa temperaturloggern med inbyggd givare för utomhustemperatur placerades på en representativ, väderskyddad från regn, plats på husets norrsida. Givaren monterades så att störningar från avluftdon, intilliggande varma väggar eller liknande undviks GPRS basstation Basstationen installerades på lämplig plats fri från störningskällor. Spänningsmatningen var 23V.

22 Mätplan Mätningarna startades i anläggning 1 vecka 6 år 21 och därefter har mätare installerats i anläggningarna 2 t.o.m. 5 vid olika tidpunkter och installationsarbetet avslutades med anläggning 2 i vecka 2. Följaktligen påbörjades mätningarna i anläggning 2 den 26 maj 21. Mätningarna i samtliga anläggningar planeras pågå i ett år från och med att anläggning 2 togs i bruk., d.v.s. från 1526 t.o.m Samtliga mätvärden samplas var 3:nde sekund förutom inomhus- och utomhustemperaturer och RH som samplas var 18:nde sekund. Mätresultat tankas från basstationen 1 gång i veckan och medelvärde på nedanstående parametrar beräknas för varje vecka. I projektet pågår mätningar av följande parametrar: Avgiven värmemängd till rumsuppvärmning. Här mäts det vattenflöde som cirkulerar i golvvärmesystemet/radiatorerna samt temperaturerna på flödet före och efter det att värmen avgivits. Värmemängden beräknas ur dessa storheter. Värmemängd i det tappvarmvatten som tas från varmvattenberedaren. Här mäts flödet på det kallvatten som värms till varmvatten samt temperaturen på kallvatten respektive varmvatten varefter värmemängden beräknas. Avgiven värmemängd från solfångare (anläggning 2 och 5). Även här mäts vätskeflöde och temperaturer för beräkning av värmemängden. Tillförd elenergimängd till värmepumpen. Tillförd elenergimängd till tillsatsvärme (gäller ej anläggning 1) Tillförd elenergimängd till samtliga cirkulationspumpar. Tillförd elenergimängd till frånluftsfläkt (anläggning 1 och 4). Temperatur inomhus och utomhus. Relativ fuktighet utomhus, RH (anläggning 2) Mätningarna görs så likvärdigt som möjligt i de olika anläggningarna Eftersom olika systemlösningar studeras varierar antalet mätpunkter mellan de olika värmesystemen. Även placering av mätare kan variera beroende på utrymmesskäl. Mätarnas placering framgår av figurerna Utvärdering De fem anläggningarna har i huvudsak utvärderats genom att veckovis värmefaktor, energibesparing samt koldioxidreduktion jämfört med direktel har beräknats. Då mätningarna pågått i ett år kommer även årsvärmefaktor att beräknas. Eftersom det inte funnits något behov för tillsatsvärme med hjälp av elenergi vid den period då mätningarna hittills är utförda är energitäckningsgraden 1 för samtliga anläggningar varför denna inte behandlas ytterligare i denna rapport Systemgränser Värmefaktorn påverkas av hur systemgränserna definieras för värmesystemet och det är viktigt att redovisa vad som ingår och vad som inte ingår inom systemgränsen. Värmefaktorn kan beräknas för olika systemgränser beroende på vilka hjälpkomponenter som ingår inom systemgränsen.

23 Nomenklatur SPF COP Årsvärmefaktor Värmefaktor Q H Avgiven värmemängd till rumsuppvärmning [kwh] Q W Avgiven värmemängd till tappvarmvatten [kwh] Q tot Totalt avgiven värmemängd, Q H +Q W [kwh] Q H_hp Avgiven värmemängd från värmepump till rumsuppvärmning [kwh] Q W_hp Avgiven värmemängd från värmepump till tappvarmvatten [kwh] Q HW_bu Avgiven värmemängd från tillsatsvärme [kwh] Q sol Avgiven värmemängd från solfångare [kwh] E S_fan/pump Tillförd elenergi till köldbärarfläkt/ köldbärarpump [kwh] E B_fan/pump Tillförd elenergi till värmebärarpump [kwh] E bt pump Tillförd elenergi till ackumulatortankpump [kwh] E bu Tillförd elenergi till tillsatsvärme [kwh] E HW_hp Tillförd elenergi till värmepump (kompressor och styrsystem) [kwh] E tot Total tillförd elenergi till hela värmeanläggningen [kwh] Definition av systemgränser Vid beräkning av årsvärmefaktor, SPF, och värmefaktor, COP, definieras systemgränserna, med ett undantag, på samma sätt som i EU projektet SEPEMO-build (21) och i figur visas de olika systemgränserna som används i EU projektet. I SEPEMO build delas värmepumpsystemet in enligt följande systemgränser: Systemgräns SPF H1 Systemgräns SPF H2 Systemgräns SPF H3 Systemgräns SPF H4 Innefattar endast värmepumpsenheten, d.v.s. kompressor och styrsystem. Innefattar värmepumpsenheten samt den utrustning som krävs för att distribuera köldbäraren, d.v.s. köldbärarpumpen eller fläkten i utomhusdelen. Innefattar värmepumpsenheten samt den utrustning som krävs för att distribuera köldbäraren och tillsatsvärme från t.ex. el, sol, eller gas. Innefattar värmepumpsenheten, den utrustning som krävs för att distribuera köldbäraren, tillsatsvärme samt pumpar/fläktar för att distribuera värmebäraren t.ex. cirkulationspumpar för distribution av vatten till ackumulatortank, varmvattenberedare, golvvärme och radiatorer. Värme källa SPF H4 SPF H3 SPF H2 Fläkt/ pump SPF H1 Värmepump Tillsats värme Byggnadens fläktar /pumpar Q H_hp Q W_hp Q HW_bu E S_fan/pump E HW_hp E bt_pump E HW_bu E B_fan/pump Figur Systemgränser så som de är definierade i EU-projektet SEPEMO-build.

24 24 Mätningarna i detta arbete påbörjades första halvåret 21 vilket innebär att årsvärmefaktorn, SPF, inte kan beräknas och behandlas därmed inte i denna rapport, p.g.a. för kort mättid. SPF kommer att redovisas i den slutliga rapporten. I denna rapport redovisas veckomedelvärden av värmefaktorn, COP, istället för SPF. I detta arbete anses endast avgiven värmemängd till rumsuppvärmning, Q H och tappvarmvatten, Q W, vara nyttig värme. Hänsyn tas inte till om avgiven värmemängd genereras från värmepumpen eller från solfångaren. Cirkulationspumparna för värmebärarna avger värme och detta ska tas i beaktande. I några av anläggningarna borde dessa tas med i ekvationerna för COP beroende på pumparnas placering relativt placeringen på temperaturmätarna för värmebärarflöde. I denna rapport beräknas COP utan kompensation för avgiven värme från värmebärarpumpar. I det fortsatta arbetet kommer en analys av exakt placering på pumpar och temperaturgivare för samtliga anläggningar att utföras och i det fortsatta arbetet SPF beräknas, och redovisas i den slutliga rapporten, så att värme från värmebärarpumpar tas i beaktande. Således kan figur ritas om enligt följande: Värme källa COP H4 COP H3 COP H2 Fläkt/pump COP H1 Värmepump Tillsats värme building fans or pumps Q H Q W E S_fan/pump E HW_hp E bt_pump E HW_bu Figur Systemgränser så som de är definierade i detta projekt. E B_fan/pump Tillförd elenergi till fläktar för eventuell frånluftsvärmeväxlare exkluderas vid definitionen av systemgräns COP H4 eftersom många byggnader har mekanisk ventilation oavsett uppvärmningssystem Beräkning av värmefaktor Eftersom olika systemgränslösningar studeras tillämpas olika systemgränsgränser vid beräkning av värmefaktor. Beräkningarna görs så likvärdigt som möjligt med nedanstående ekvationer. Systemgräns COP H1 Systemgräns COP H2

25 25 Systemgräns COP H3 Systemgräns COP H4 Anläggning 1 har ingen tillsatsvärme och de andra anläggningarna har endast mätts vid perioder på året då behovet av tillsatsvärme från el varit försumbart. Tillförd värmemängd från solfångaren räknas här som tillsatsvärme. Vid varma perioder genererar solfångarna mer värme än vad som används för rumsuppvärmning och tappvarmvattenvärmning. Drifttiden för värmepumpen är följaktligen mycket liten vid dessa perioder. Soltillskottet ger ofta ett överskott som inte kan tas tillvara fullt ut i ackumulatortanken. I anläggning 1 tas överskottet tillvara i marklagret för att öka temperaturen i detta och därmed värmepumpens verkningsgrad genom att temperaturen på kölbärarsidan då ökar. Anläggning 5 har ingen ackumulatortank, eventuellt överskott ackumuleras i borrhålet Beräkning av energibesparing I detta arbete definieras energibesparingen som skillnaden mellan använd värmemängd för både uppvärmning och tappvarmvatten och värmeanläggningens elenergianvändning Utvärdering av koldioxidreduktion Den uppmätta energibesparingen har utvärderats ur miljösynpunkt med hjälp av programmet EFFem. EFFem är ett webbaserat miljöutvärderingsverktyg för uppvärmning av byggnader ( Verktyget är framtaget inom programmet EFFEKTIV som leddes av Elforsk Under 28 har EFFem blivit uppdaterat med nya utsläppsdata. För mer information om EFFem hänvisas till programmets hemsida samt de rapporter som ligger till grund för beräkningsprogrammet (Wahlström et al.,21; Wahlström och Olsson-Jonsson, 22; Wahlström och Hiller, 28). De data som används vid beräkningarna i EFFem är baserade på livscykelinventeringar. Programmet inkluderar utsläpp från hela livscykeln, från vaggan, när bränslet bryts, via förädling och förbränning fram till det att värmen levereras till byggnaden. Resultaten redovisas uppdelat på miljöpåverkanskategorierna: Växthuseffekt Försurning Övergödning Marknära ozon Utsläpp av partiklar I detta projekt har fokus för miljöutvärderingen lagts på utsläpp av växthusgaser, därmed kommer endast resultat relaterade till denna miljöpåverkanskategori att redovisas.

26 26 I utvärderingen har de installerade värmepumpsalternativen jämförts med direktel som referens, därmed har besparingen i växthusgaser kunnat beräknas som skillnaden i koldioxidutsläpp mellan att använda direktel och värmepump. D.v.s. besparingen i växthusgaser antas motsvara den elenergibesparing som beräknas enligt ekvation (5) i avsnitt I miljöutvärderingen har två typer av el jämförts (Tabell ): 1. El producerad med svensk elmix (data från 26) 2. El producerad på marginalen, där marginalproduktion antas helt bestående av kolkondens. Tabell 3.6.1, koldioxidekvivalenter per kwh el Koldioxidekvivalenter per kwh el GWP* (g CO2-eq/kWh) Marginalel 1% kolkondens 125 Sverige mix26 34 * GWP= Global Warming Potential Påverkan på växthuseffekten har beräknats i EFFem genom att specificera bränslemixen för el i programmet. I de fall där kraftvärmeverk ingår så allokerar EFFem enligt alternativproduktionsmetoden. Distributionsverkningsgraden antas vara 94%.

27 Tillörd värmemängd (kwh) 27 4 Resultat Resultatet från denna fältstudie gäller endast för de värmeanläggningar som ingår i projektet vid de förhållanden som varit under mätperioden. Syftet med denna studie är inte att jämföra de olika värmeanläggningarna med varandra, varför resultaten från fältmätningarna redovisas för varje anläggning separat. Tiden för mätningarna varierar för de olika anläggningarna och när det gäller anläggning 2 och 3 är mätperioden så kort att det är svårt att dra några slutsatser. För dessa anläggningar kommenteras resultaten endast kort. Alla resultat nedan presenteras som veckomedelvärden. 4.1 Anläggning 1 Mätningar i anläggning 1 har pågått sedan februari 21. Här redovisas resultat fr.o.m. vecka 6 t.o.m. vecka 25. Detta är den enda anläggning där mätningar utförts vid kallt utomhusklimat. I vecka 6 och 7 översteg utomhustemperaturen inte noll någon gång och det var nattetid ner till -17 o C. Därefter var det fortsatt kallt fram till mitten på mars med minusgrader på nätterna och några få plusgrader på dagarna vid soligt väder. Under denna period kunde inte solfångaren tas i drift p.g.a. att de var täckta med ett snötäcke Värmebehov Energibehovet för rumsuppvärmning och för värmning av tappvarmvatten är extremt lågt för denna försöksvilla. Figur visar veckomedelvärden av den totala använda värmemängden (Q H + Q W ) plottat mot medelvärdet av utomhustemperaturen under de olika veckorna. Trots det för regionen kalla klimatet i februari och mars, och en inomhustemperatur på 2-21 o C, överstiger inte använd värmemängd 5 kwh någon vecka. Utomhus- och inomhustemperaturer visas i figur Utomhustemperatur ( o C) Figur Använd värmemängd plottat mot utomhustemperatur. Veckomedelvärden.

28 Andel (%) Temperatur (oc) Utomhustemperatur Inomhustemperatur Vecka Figur Veckomedelvärden av inom- och utomhustemperatur. Den uppmätta fördelningen av behov av värme till rumsuppvärmning respektive varmvatten visas i figur som visar andel tappvarmvatten i förhållande till total värme användning. Detta förhållande varierar från vecka till vecka och ökar markant i mitten på mars. Husägarna reste bort vecka 6 och återvände vecka 9 och tappvarmvattenandelen är noll under denna period Vecka Figur Andel värmemängd som används till värmning av tappvarmvatten i förhållande till total använd värmemängd. Veckomedelvärden.

29 COP Systemvärmefaktor Systemvärmefaktorn visar effektiviteten för ett värmepumpsystem. I denna anläggning finns även en solfångare och vid beräkningen av systemvärmefaktorn tas endast den värmemängd som avges (= Q H + Q W ) till rumsuppvärmning och tappvarmvatten i beaktande. Hänsyn tas inte till om värme levererats från solfångaren direkt eller från markvärmelagret via värmepumpen. Figur visar veckovärmefaktorer för de olika systemgränserna som definierades i avsnitt Systemvärmefaktorn visar effektiviteten för ett värmepumpsystem. I denna anläggning finns även en solfångare och vid beräkningen av systemvärmefaktorn tas endast den värmemängd som avges (= Q H + Q W ) till rumsuppvärmning och tappvarmvatten i beaktande. Hänsyn tas inte till om värme levererats från solfångaren direkt eller från markvärmelagret via värmepumpen. Figur visar veckovärmefaktorer för de olika systemgränserna som definierades i avsnitt Vid beräkningen av COP för de olika systemgränserna ingår följande komponenter (se figur för placering av mätgivare): COP H1 : COP H2 : COP H3 : COP H4 : Kompressor + styrsystem (1EVp) Kompressor + styrsystem samt kölbärarpumpar (1EVp, 1EKb1, 1Ekb2) Kompressor + styrsystem, kölbärarpumpar samt cirkulationspumpar för solvärme (1EVp, 1EKb1, 1Ekb2, 1ESF1, 1ESF2) Kompressor + styrsystem, kölbärarpumpar, cirkulationspumpar för solvärme samt värmebärarpumpar (1EVp, 1EKb1, 1Ekb2, 1ESF1, 1ESF2, 1EVB) COPH1 COPH2 COPH3 COPH Vecka Figur Systemvärmefaktorer för de olika systemgränserna så som de är definierade i detta arbete. Veckomedelvärden. Under veckorna 6 t.o.m. 9 har värmen endast levererats av värmepumpen, solfångaren har inte varit i bruk p.g.a. av att den var täckt med ett snötäcke. Ur figur framgår att solfångarens drifttimmar ökat markant i vecka 15 och framåt eftersom det efter denna tidpunkt blir en skillnad i COP med eller utan den elenergi som tillförs

30 Elenergi (kwh) 3 cirkulationspumparna till solfångaren. Avgiven värmemängd från solfångaren har inte uppmätts separat i denna anläggning men analys av kompressorns använda elenergi visar att det är troligt att avgiven värmemängd från solfångaren överstiger den använda värmemängden fr.o.m. vecka 2 och framåt. Dessa veckor är elenergin för värmepumpen (kompressor + styrsystem) mellan 5 och 1 kwh per vecka (figur ). Eventuellt överskott från solvärmen levereras till värmelagret. Eftersom det totala värmebehovet är lågt i detta hus är värdet på de olika värmefaktorerna lägre än om värmebehovet skulle vara stort. De olika värmefaktorerna är trots detta relativt höga, även vid det kalla klimat som rådde i februari och mars. Det är värt att notera att COP följs åt för de olika systemgränserna då värmepumpsdriften dominerar över solfångaren. När solfångaren dominerar blir COP H1 hög beroende på att kompressorns drifttid är låg. COP H4 är betydligt lägre än COP H3 för denna period och detta beror på att köldbärarpumpar och värmebärarpumpar fortfarande är i drift. Efter vecka 2 är den totala värmemängden som används för rumsuppvärmning mycket lågt samtidigt som cirkulationspumparna, speciellt värmebärarpumpen, står för en stor andel elenergi. Förhållandet använd värmemängd och tillförd elenergi blir alltså förhållandevis litet och detta innebär att systemvärmefaktorn blir låg. En möjlighet att öka systemvärmefaktorn sommartid är att stänga av värmebärarpumparna den period då rumsuppvärmning inte behövs H1 H2 H3 H Vecka Figur Använd elenergi för de olika systemgränserna. Veckomedelvärden Energibesparing Energibesparingen under mätperioden har beräknats för systemgräns COP H3 och COP H4 och resultatet visas i figur och Energibesparingen för systemgräns COP H3 varierar i storleksordningen 5-7% av totalt använd värmemängd. Motsvarande siffra för COP H4 är 7-6% fram till vecka 21 då besparingen sjunker till 3-4%. Anläggningen har ett extremt lågt behov av köpt elenergi.

31 Elenergi [%] Energi (kwh) Qtot Besparing H3 Besparing H Vecka Figur Veckomedelvärden för energibesparingen för systemgräns H3 och H Besparing H3 Besparing H Vecka Figur Procentuell energibesparingen av Q tot för systemgräns H3 och H Koldioxidreduktion I tabell redovisas besparingen i växthusgaser jämfört med om direktel används. Vid uppskattningen antas elenergibesparingen för systemgräns H4 vara skillnaden mellan värmepump och direktel. Tabell Besparing i växthusgaser för anläggning 1 jämfört om direktel använts (två typer av el har använts)

32 Anläggning 2 Värmepumpen installerades i maj 21 varför mätningar startades så sent som i slutet i maj. I detta avsnitt redovisas mätresultaten för den korta perioden vecka 21 t.o.m. 25 år 21. I starten av mätningarna uppstod dessutom diverse mättekniska problem som åtgärdats efter hand. De tre första veckorna uppmättes inte värmepumpens fläkt separat utan endast kompressor, styrsystem och fläkt tillsammans. Detta innebär att endast systemgräns H2, H3 och H4 kan redovisas för perioden. Elenergimätaren för cirkulationspump cppv fungerade inte från start och åtgärdades inte förrän den 11/6 21 varför beräkningen av COP och energibesparing inte kan utföras förrän tidigast vecka 24. Sammantaget gör detta att det är svårt att dra några slutsatser från resultaten som redovisas utan analyser och endast med några få kommentarer. Energibesparing och koldioxidreduktion för anläggning 2 redovisas inte i denna rapport. Redovisad värmefaktor för systemgräns H4 är något bättre än den verkliga för de tre första veckorna beroende på mätbortfall av cirkulationspump cpvp Värmebehov Utomhustemperaturen är i medeltal 1-16 o C och den lägsta temperaturen uppmättes till 5 o C natten mellan 27/5 och 28/5. Vecka 22 var solig och temperaturen steg till mellan o C. Global Warming Potential (kg CO2-eq) Elenergi besparing (kwh) 1% kolkondens Sverige mix Vecka 6 32, Vecka 7 321, Vecka 8 268, Vecka 9 185, 19 6 Vecka 1 159, Vecka , Vecka 12 17, Vecka , 21 7 Vecka 14 11, Vecka 15 65, Vecka 16 97,8 1 3 Vecka 17 81, Vecka 18 61, 63 2 Vecka 19 61, Vecka 2 28, Vecka 21 16, Vecka 22 1,9 11 Vecka 23 9,4 1 Vecka 24 6,6 7 Vecka 25 17, Totalt 2368, Figur visar total använd värmemängd plottat mot veckomedelvärdet av utomhus temperaturen.

33 Värmemängd (kwh) Tillförd värmemängd (kwh) Utomhustemperatur ( o C) Figur Använd värmemängd (Q tot ) plottat mot utomhustemperatur. Veckomedelvärden Qtot Qsol Vecka Figur Totalt använd värmemängd samt värmemängd genererad av solfångare. Veckomedelvärden.

34 Andel (%) Temperatur (oc) Utomhustemperatur Inomhustemperatur Figur Totalt använd värmemängd samt värmemängd genererad av solfångare. Veckomedelvärden. Vecka Figur visar andel värme i det använda tappvarmvattnet i förhållande till total värmeanvändning Vecka Figur Andel värmemängd i det använda tappvarmvattnet i förhållande till totalt använd värmemängd. Veckomedelvärden.

35 COP Systemvärmefaktor Cirkulationspumparna i anläggningen är varvtalsstyrda lågenergipumpar vilket innebär att elenergibehovet för cirkulationspumparna blir mycket lågt. Som exempel kan nämnas att under vecka 21, då värmebehovet var störst under den aktuella mätperioden (216 kwh till rumsuppvärmning och 33kWh i det använda tappvarmvattnet) var elenergianvändningen till golvvärmepumparna 3,3 kwh. Vid beräkning av systemvärmefaktorn COP ingår följande eldrivna komponenter i de olika systemgränserna se figur för placering av mätgivare): COP H1 : COP H2 : COP H3 : COP H4 : Kompressor + styrsystem. Redovisas inte i detta arbete p.g.a. givare som mäter fläkten för utomhusdel separat installerades först vecka 24. Givare 2EVp mäter hela värmepumpen inklusive fläkten för utomhusdel. Kompressor + styrsystem samt fläkt utomhusdel (2EVp) Kompressor + styrsystem, fläkt utomhusdel samt cirkulationspumpar för solvärme (2EVp, 2ESF) Kompressor + styrsystem, fläkt för utomhusdel, cirkulationspumpar för solvärme samt värmebärarpumpar (2EVp, 2ESF, 2EcpVP, 2EVBP1, 2EVBP2) Systemvärmefaktorerna för de olika systemgränserna visas i figur Observera att tillförd elenergi till den cirkulationspump som laddar ackumulatortanken inte är uppmätt vecka 21 t.o.m. 23. Detta gör att beräknat COP H4 för dessa veckor är något högre än verkligt COP H4. COP är betydligt högre i vecka 22 jämfört med de andra veckorna. Värt att notera är att under denna vecka genererade solfångaren ett mycket stort överskott av värme och behovet av rumsuppvärmning var lågt (figur ). Det totala värmebehovet täcks i princip av värme från solfångaren vilket innebär att värmepumpen inte är i drift och det i sin tur ger ett högt COP COP H2 COPH3 COPH Vecka Figur Systemvärmefaktor för de olika systemgränserna så som de är definierade i detta arbete. Veckomedelvärden.

36 Temperatur (oc) Förbrukad värmemängd (kwh) Anläggning 3 Mätningarna i anläggning 3 har, precis som anläggning 2, pågått för kort tid för att någon tillförlitlig analys ska kunna utföras. Mätningarna startade vecka 19 och det är den enda vecka som medeltemperaturen utomhus låg under 1 o C och som det totala värme behovet var över 3 kwh per vecka (se figur ). Utomhustemperaturen understeg inte noll någon gång under mätperioden, den lägsta temperaturen, o C, noterades natten mellan den 11 och 12 maj. Veckomedeltemperaturerna visas i figur Utomhustemperatur ( o C) Figur Totalt använd värmemängd (Q tot ) plottat mot utomhustemperaturen. Veckomedelvärden Utomhustemperatur Inomhustemperatur Vecka Figur Veckomedelvärden för inom- och utomhustemperaturer.

37 Andel (%) Värmebehov Efter vecka 19 sjönk värmebehovet eftersom det blev varmare utomhus. Andelen använd värme i det använda tappvarmvattnet visas i figur Under delar av vecka 19 var husägarna bortresta och det är anledningen till den låga förbrukningen av tappvarmvatten Figur Andel värmemängd i det använda till tappvarmvattnet i förhållande till totalt använd värmemängd. Veckomedelvärden Systemvärmefaktor Vecka Anläggning 3 har inte solvärme varför systemgräns H3 inte är relevant. Följande eldrivna komponenter ingår i de olika systemgränserna (se figur för placering av mätgivare): COP H1 : COP H2 : COP H4 : Kompressor + styrsystem (3EVp) Kompressor + styrsystem samt kölbärarpumpar (3EVp, 3EKB) Kompressor + styrsystem, kölbärarpumpar samt värmebärarpumpar (3EVp, 3EKB, 3EVB, 3EGV) Systemvärmefaktorn för de tre systemgränserna visas i figur Denna anläggning har ingen tillsatsvärme från solfångare. Mätresultaten visar att systemvärmefaktorn sjunker då värmebehovet understiger 2 kwh. Förklaringen till detta kan vara att värmepumpens interna förluster får en förhållandevis stor inverkan när värmebehovet sjunker. En annan orsak kan vara att vid lågt värmebehov krävs fortfarande proportionellt sett en stor mängd elenergi för att driva kompressor och cirkulationspumpar med påföljd att COP minskar för alla systemgränser.

38 Elenergi (kwh) COP COPH1 COPH2 COPH Figur Systemvärmefaktor för de olika systemgränserna så som de är definierade i detta arbete. Veckomedelvärden. Vecka COP H4 är betydligt lägre än COP H2 eftersom elenergibehovet för värmebärarpumpen är relativt stort (se figur ). Ett sätt att öka COP H4, och därmed minska användningen av köpt elenergi, är att stänga av värmebärarpumpen sommartid då rumsuppvärmning inte behövs H1 H2 H Vecka Figur Använd elenergi för de olika systemgränserna. Veckomedelvärden

39 Elenergi (%) Energi (kwh) Energibesparing Energibesparingen för den aktuella mätperioden är 75 % för systemgräns H2 i vecka 19 för att sedan sjunka till mellan 6 och 4 %. (figur och ) Motsvarande siffror för systemgräns H4 är 68 % respektive 5-3 % Qtot Besparing H2 Besparing H Vecka Figur Veckomedelvärden av energibesparingen för systemgräns H2 och H Besparing H2 Besparing H Vecka Figur Procentuell energibesparingen av Q tot för systemgräns H2 och H4.

40 Koldioxidreduktion I tabell redovisas koldioxidreduktionen enligt beskrivningen i avsnitt Elenergibesparingen för systemgräns H4 har använts som ett mått på skillnaden mellan värmepump och direktel. Tabell Besparing i växthusgaser för anläggning 3 jämfört om direktel använts (två typer av el har använts) Global Warming Potential (kg CO2-eq) Elanvändning (kwh) 1% kolkondens Sverige mix Vecka 19 27, Vecka 2 52, Vecka 21 95, Vecka 22 27, Vecka 23 39,5 4 1 Vecka 24 55, Vecka 25 42, 43 1 Totalt 519, Anläggning 4 Mätningarna i anläggning 4 har pågått sedan vecka 14 och de första 6 veckorna var den genomsnittliga utomhustemperaturen 1 o C eller lägre (se figur ). De tre första veckorna hade ett flertal frostnätter. Under vecka 17 t.o.m. 19 gick temperaturen ner under nollstrecket på nätterna vid tre tillfällen. Från och med vecka 2 är utomhustemperaturen i medeltal mellan 1 och 16 o C.

41 Förbrukad värmemängd (kwh) Temperatur (oc) Utomhustemperatur Inomhustemperatur Figur Veckomedelvärden av inom- och utomhustemperatur Värmebehov Vecka Sambandet mellan totalt använd värmemängd (Q H + Q W ) och utomhustemperaturen är inte tydlig för denna anläggning (se figur4.4.2). Figur visar använd värmemängd vecka för vecka uppdelat på rumsuppvärmning och värme i det använda tappvarmvattnet. Om figur studeras tillsammans med figur visar de båda figurerna att det finns ett visst samband mellan använd värmemängd och veckomedelvärde av utomhustemperaturen. Värmebehovet sjunker då medeltemperaturen ökar, d.v.s. vecka 2 och framåt Utomhustemperatur ( o C) Figur Använd värmemängd plottat mot utomhustemperatur. Veckomedelvärden.

42 Värmemänd (kwh) 42 Värmen som används för tappvarmvatten är i samma storleksordning under hela mätperioden emedan värmen för rumsuppvärmning fluktuerar. Vecka 25 är värmebehovet för rumsuppvärmning obefintligt och betydligt lägre än värmebehovet för uppvärmning av tappvarmvatten. Vid närmare analys kan ett litet samband ses mellan temperaturskillnad under dygnet och använd värmemängd. Då det är stor skillnad i temperatur mellan natt och dag flera dagar i rad, finns en tendens att använd energimängd går ner. Detta beror troligtvis på att solinstrålningen påverkar värmebehovet. 35 Använd Värmemängd (Q 1 +Q vv ) QH QW Qtot Vecka Figur Använd värmemängd uppdelad på rumsuppvärmning och tappvarmvatten. Veckomedelvärden Systemvärmefaktor Denna anläggning har ingen solvärme varför systemgräns H3 inte har relevans. Följande eldrivna komponenter ingår i de olika systemgränserna (se figur för placering av mätgivare): COP H1 : COP H2 : COP H4 : Kompressor + styrsystem (4EVp) Kompressor + styrsystem samt kölbärarpumpar (4EVp, 4EKB, 4EKF) Kompressor + styrsystem, kölbärarpumpar samt värmebärarpumpar (4EVp, 4EKB, 4EKF, 4EVB, 4EGV) Systemvärmefaktorer redovisas för de olika systemgränserna i figur COP H4 betydligt lägre än COP H2 och minskar relativt sett mer med minskat värmebehov. Detta beror på att värmebärarpumparna använder samma elenergimängd oavsett värmemängdsbehov emedan värmepumpens och köldbärarpumpens användning av elenergi minskar med minskat värmemängdsbehov. Tillförd elenergi visas i figur

43 Elenergi (kwh) COP COPH1 COPH2 COPH Vecka Figur Systemvärmefaktorer för de olika systemgränserna så som de är definierade i detta arbete. Veckomedelvärden H1 H2 H Figur Använd elenergi för de olika systemgränserna som de är definierade i detta arbete. Veckomedelvärden Energibesparing Vecka Energibesparingen för systemgräns H2 och H4 redovisas i figur och Den varierar mellan 7 och 8 % av totala värmebehovet för systemgräns H2. Före vecka 2 är motsvarande siffra 55-75% för systemgräns H4 och när värmebehovet minskar i vecka 2 och framåt minskar även energibesparingen för systemgräns H4 till 55-65% av det totala energibehovet.

44 Elenergi (%) Energi (kwh) Qtot Besparing H2 Besparing H Vecka Figur Veckomedelvärden av energibesparingen för systemgräns H2 och H Besparing H2 Besparing H Vecka Figur Procentuell energibesparing av Q tot för systemgräns H2 och H Koldioxidreduktion Tabellen nedan visa besparingen i växthusgaser för anläggning 4 jämfört med om direktel (två olika typer enligt avsnitt ) använts för uppvärmning. Energibesparingen för systemgräns H4 har använts vid beräkningarna.

45 Värmemänd (kwh) 45 Tabell Besparing i växthusgaser för anläggning 4 jämfört om direktel använts (två typer av el har använts). 4.5 Anläggning 5 Global Warming Potential (kg CO2-eq) Elanvändning (kwh) 1% kolkondens Sverige mix Vecka , Vecka , Vecka , Vecka , Vecka , Vecka 19 25, Vecka 2 19, Vecka 21 96, Vecka 22 75, Vecka 23 66, Vecka 24 37, Vecka 25 7,4 8 Totalt 1473, Mätningar har pågått sedan vecka 17 i anläggning 5. Under dessa veckor har solfångaren levererat ungefär 1 kwh per vecka. Undantaget är vecka 22, som var mycket solig, då drygt 15 kwh genererades från solfångaren (figur ). Vecka 22 var värmemängdsbehovet för rumsuppvärmning och tappvarmvatten endast 4 % av den värmemängd som solfångaren genererade. Motsvarande siffror för vecka 25 var 21 %. Överskottvärmen från solfångaren ackumuleras i borrhålet Qtot Qsol Vecka Figur Totalt använd värmemängd samt värmemängd genererad av solfångare. Veckomedelvärden.

46 Temperatur ( o C) 46 Även för denna anläggning är veckomedeltemperaturen utomhus under 1 o C under vecka 17 t.o.m. 19. Under dessa veckor var det även några frostnätter. Under vecka 2 och därefter är medeltemperaturen högre (se figur ) Utomhustemperatur Inomhustemperatur Figur Veckomedelvärden av inom- och utomhustemperatur Värmebehov Vecka Figur visar att det finns ett tydligt samband mellan värmebehov och utomhustemperatur och att detta planar ut för att bli relativt konstant vid en viss utomhustemperatur. Det motsvarar då värmebehovet för tappvarmvattenvärmning och komfortvärme i badrummen.

47 Andel (%) Tillförd värmemängd (kwh) Utomhustemperatur ( o C) Figur Använd värmemängd plottat mot utomhustemperatur. Veckomedelvärden. Figur visar andel värme i det använda tappvarmvatten i förhållande till det totala värmebehovet och det är tydligt att behovet av rumsuppvärmning är betydligt lägre under de soliga veckorna (2, 22, 23, 24 och 25) Vecka Figur Andel värmemängd i det använda tappvarmvattnet i förhållande till av totalt använd värmemängd. Veckomedelvärden.

48 COP Systemvärmefaktor Följande eldrivna komponenter ingår i de olika systemgränserna (se figur för placering av mätgivare): COP H1 : COP H2 : COP H3 : COP H4 : Kompressor + styrsystem (5EVp) Kompressor + styrsystem samt kölbärarpumpar (5EVp, 5EKB) Kompressor + styrsystem, kölbärarpumpar samt cirkulationspumpar för solvärme (5EVp, 5EKB, 5ESF) Kompressor + styrsystem, kölbärarpumpar, cirkulationspumpar för solvärme samt värmebärarpumpar (5EVp, 5EKB, 5ESF, 5EGV) Värmefaktorn för de olika systemgränserna redovisas i figur och dessa ligger mellan 5 och 1 för samtliga systemgränser. Undantaget är COP H1 under vecka 22. Den extremt höga värmefaktorn i vecka 22 beror på att drifttiden för värmepumpens kompressor varit mycket låg och därmed har dess elenergianvändning också varit låg (se figur ). I denna anläggning styrs cirkulationspumparna efter behov och detta innebär att pumparna är i drift endast när de behövs. Detta medför att COP H3 och COP H4 i stort sett är lika de veckor då behovet av rumsuppvärmning är lågt COPH1 COPH2 COPH3 COPH Vecka Figur Systemvärmefaktor för de olika systemgränserna så som de är definierade i detta arbete. Veckomedelvärden.

49 Energi (kwh) Elenergi (kwh) H1 H2 H3 H Figur Använd elenergi för de olika systemgränserna så som de är definierade i detta arbete. Veckomedelvärden Energibesparing Energibesparingen, så som den definieras i detta arbete, är mycket hög för de uppmätta veckorna. Mellan 7 och 8 % av använd värmemängd se figur ch Vecka Qtot Besparing H3 Besparing H Vecka Figur Veckomedelvärden av energibesparingen för systemgränserna H3 och H4.

50 Elenrgi (%) Besparing H3 Besparing H Vecka Figur Procentuell energibesparingen av Q tot för systemgränserna H3 och H Koldioxidreduktion Koldioxidreduktionen för anläggning 5 jämfört med om direktel använts redovisas i tabell Jämförelsen görs för två olika elproduktioner enligt avsnitt Tabell Besparing i växthusgaser för anläggning 5 jämfört om direktel använts (två typer av el har använts) Global Warming Potential (kg CO2-eq) Elanvändning (kwh) 1% kolkondens Sverige mix Vecka 17 15, Vecka , 24 8 Vecka , Vecka 2 42, Vecka 21 82, Vecka 22 49, Vecka 23 21, 21 1 Vecka 24 38,7 4 1 Vecka 25 2, Totalt 811,

51 Mätnoggrannhet Samtliga mätgivare kalibrerades och kontrollerades på SP innan de installerades i anläggningarna. Vid uppskattning av mätosäkerhet har bland annat följande faktorer tagits i beaktande (Fahlen 1992, Swedac 24): Mätosäkerhet vid kalibrering Upplösningsfel Installationsförhållanden Signalbehandling Variationer i driftförhållanden Mätosäkerheten har uppskattats till bättre än följande värden: Flöde tappvarmvatten ± 1,6 % Flöde vatten golvvärme ± 1,2 % Flöde propylen-glykol ± 2, % Temperatur PT 1-givare ±,2 C Inomhustemperatur ±,5 C Utomhustemperatur ± 1, C RH ± 3,5% Elenergi ± 2, % Använd värmemängd,, beror på flöde, temperaturskillnad, specifik värmekapacitet samt densitet och beräknas enligt följande: Där Det beräknade värdets osäkerhet beror på de ingående parametrarnas mätosäkerhet. Osäkerheten har uppskattats understiga följande värden: ± 1,7 % ± 7,1 % ± 9,6 % Den stora osäkerheten för värmemängderna för värmebäraren och solkretsen beror på att skillnaden i temperatur mellan ingående och utgående flöde, t, vissa perioder endast är 3-4 C. I fallet då värmepumpen endast används för rumsuppvärmning får vi den största mätosäkerheten och vid beräkning av COPH1 uppskattas osäkerheten till ± 7,4 % i detta fall. Tabell visar hur osäkerheten sjunker med större andel tillförd värme till tappvarmvatten.

52 52 Tabell Exempel på hur andelen värme till tappvatten påverkar osäkerheten för det beräknade värmevärdet, COP1 Andel tappvarmvattenproduktion i förhålande till total värmemängd (%) COP H1 Osäkerhet (%) ±7,4 1 ±6,7 2 ±6, 3 ±5,3 4 ±4,7 5 ±4,2 6 ±3,6 7 ±3,1 8 ±2,8 9 ±2,6 1 ±2,

53 53 5 Slutsatser Eftersom mätperiodernas längd hittills är mycket begränsade för vissa av anläggningarna kan enbart några preliminära slutsatser dras. Den korta mätperioden innebär dessutom att årsvärmefaktorer, SPF, inte kan beräknas för de olika anläggningarna. SPF kommer att redovisas i den slutliga slutrapporten då mätningarna pågått i ett år. I denna rapport redovisas veckovis värmefaktorer, COP för de olika värmepumpsystemen. Fältmätningar är inte användbara vid jämförande provning eftersom yttre faktorer inverkar på värmesystemens effektivitet. I detta arbete graderas inte de olika anläggningarna avseende prestanda och effektivitet. En jämförelse inte skulle bli rättvisande då samtliga fem anläggningar är olika på en rad punkter såsom t.ex. geografisk placering, byggnadernas utformning, hushållens storlek och sammansättning, värmesystemens utformning och installation av värmepump och mätutrustning. Resultaten i denna fältstudie visar att det finns en stor potential för energibesparing och koldioxidreduktion genom att använda värmepumpande teknik. De veckor då energibehovet för rumsuppvärmning dominerar uppgår energibesparingen till cirka 7 % av det totala värmebehovet för de flesta anläggningarna. Besparingen i växthusgaser har beräknats som skillnaden mellan att använda direktel för uppvärmning och uppmätt tillförd elenergi till varje anläggning. Resultaten visar att besparingen i växthusgaser är mycket beroende av hur den tillförda elenergin producerats. Samtliga anläggningar i studien ger jämna och behagliga inomhustemperaturer de veckor det finns behov av rumsuppvärmning. Temperaturen inomhus ökar generellt sett något de varmaste veckorna vilket troligtvis beror på solinstrålning. Det totala värmebehovet har för de flesta av anläggningarna ett någorlunda linjärt samband med utomhustemperaturen, med en brytpunkt någonstans mellan 1 och 15 C då värmebehovet planar ut. Över denna temperatur används värmen till att värma tappvarmvatten samt till viss komfortvärme till badrumsgolv och dylikt och detta är inte lika beroende av utomhustemperaturen som rumsuppvärmning är. COP-värdena skiljer förhållandevis mycket för de olika systemgränserna. Det är därför viktigt att alltid redovisa vilka komponenters elanvändning som inkluderats när resultat från fältmätningar på värmepumpsanläggningar analyseras och jämförs. Särskilt gäller detta för anläggningar som inte har varvtals- och behovsstyrda cirkulationspumpar. COP-värdena har en tendens att sjunka kraftigt med minskat behov för rumsuppvärmning. Detta gäller särkilt för de värmesystem där cirkulationspumpen till golvvärmen är igång året om (särkilt om denna pump inte är varvtalsstyrd). De anläggningar som har solfångare har potential att få riktigt höga COP (25-3) under soliga veckor. Dock påverkar styrningen av cirkulationspumparna hur högt detta värde kan bli. För att extremt höga COP-värden ska erhållas krävs att cirkulationspumparna är varvtalsstyrda och att de styrs efter behov. För anläggning 1 skulle det troligtvis inte ha gjort så stor skillnad om solfångarens cirkulationspump varit varvtalsstyrd, eftersom denna anläggnings utformning bygger på att solfångarna ska ladda marklagret under huset med värme då det finns ett värmeöverskott från dessa. I anläggning 5 laddas borrhålet på motsvarande sätt då det finns värmeöverskott från solfångarna. Om anläggning 1 och 4 studeras kan slutsatsen dras att en anläggning utan solfångare kan få väl så höga COP-värden vid en utomhustemperatur på runt 5 C (t.ex. under vecka 16

54 54 och vecka 18) som en anläggning med solfångare. Det ska dock tas i beaktande att mätningarna i anläggning 1 startade då det under en lång period för denna region varit extremt kallt samtidigt som solfångarna varit täckta med snö och därför inte kunnat användas alls. Då detta värmesystems utformning bygger på att solfångarna laddar ett värmelager under huset med värme, behöver det utvärderas under en längre period för att kunna dra några slutsatser om dess prestanda.

55 55 6 Nomenklatur SPF COP Årsvärmefaktor Värmefaktor Q H Avgiven värmemängd till rumsuppvärmning [kwh] Q W Avgiven värmemängd till tappvarmvatten [kwh] Q tot Totalt avgiven värmemängd, Q H +Q W [kwh] Q H_hp Avgiven värmemängd från värmepump till rumsuppvärmning [kwh] Q W_hp Avgiven värmemängd från värmepump till tappvarmvatten [kwh] Q HW_bu Avgiven värmemängd från tillsatsvärme [kwh] Q sol Avgiven värmemängd från solfångare [kwh] E S_fan/pump Tillförd elenergi till köldbärarfläkt/ köldbärarpump [kwh] E B_fan/pump Tillförd elenergi till värmebärarpump [kwh] E bt pump Tillförd elenergi till ackumulatortankpump [kwh] E bu Tillförd elenergi till tillsatsvärme [kwh] E HW_hp Tillförd elenergi till värmepump (kompressor och styrsystem) [kwh] E tot Total tillförd elenergi till hela värmeanläggningen [kwh] Värmemängd [kj/s] q volymsflöde [m/s] t temperatur [ C] ρ densitet [kg/m 3 ] Cp specifik värmekapacitet [kj/kg K]

56 56 7 Referenser EFFEKTIV ett forskningsprogram för ökad kunskap om god inomhusmiljö och effektiv energianvändning i bostäder och lokaler. EU-project SEPEMO-Build,21,Report D4.2. Concept for evaluation of SPF, Version 1. A Defined methodology for calculation of the seasonal performance factor and a definition which devices of the system have to be included in this calculation. Europaparlamentets och europarådets direktiv 29/28/EG av den 28 april 29 om främjande av användningen av energi från förnybara energikällor. Fahlén, P., Värmemätning i vätskesystem, ISBN , Rapport R13:1992, Byggforskningsrådet, Stockholm SWEDAC DOK. 4:1,24, Angivande av mätosäkerhet vidkalibrering EA-4/2 Wahlström, Å., Olsson-Jonsson, A., Ekberg L. Miljöpåverkan från byggnaders uppvärmningssystem, ISBN , ISSN , Effektivrapport 2:1. Borås 21. Wahlström, Å., Olsson-Jonsson, A. Miljöpåverkan från byggnaders uppvärmningssystem: Etapp 2 ISBN , ISSN , Effektivrapport 22:2. Borås 22. Wahlström, Å., Hiller, C. Uppdatering av miljöbedömningsprogrammet EFFem, Elforsk PM, Elforsk, Stockholm, oktober 28.

57 57 Appendix 1 Klimatdata från Meteonorm 1. Klimatdata för anläggning 1, 2 och 3 Klimatzon 3 2. Klimatdata för anläggning 4. Klimatzon 3.

58 58 3. Klimatdata för anläggning 5 Klimatzon 4

59 SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Vi arbetar med innovation och värdeskapande teknikutveckling. Genom att vi har Sveriges bredaste och mest kvalificerade resurser för teknisk utvärdering, mätteknik, forskning och utveckling har vi stor betydelse för näringslivets konkurrenskraft och hållbara utveckling. Vår forskning sker i nära samarbete med universitet och högskolor och bland våra cirka 9 kunder finns allt från nytänkande småföretag till internationella koncerner. SP Technical Research Institute of Sweden Our work is concentrated on innovation and the development of value-adding technology. Using Sweden's most extensive and advanced resources for technical evaluation, measurement technology, research and development, we make an important contribution to the competitiveness and sustainable development of industry. Research is carried out in close conjunction with universities and institutes of technology, to the benefit of a customer base of about 9 organisations, ranging from start-up companies developing new technologies or new ideas to international groups.