Ekonomiska värme- och kylsystem för lågenergihus Beräkningar, jämförelser och utvärdering av olika systemlösningar Forskarutförare och projektledare (SP Energiteknik) Tekn. Lic. Svein H. Ruud Projektledare, Beräkningar Tekn. Dr. Monica Axell Bitr. projektledare, värmepumpsteknik Projektets mål Att utföra beräkningar, jämförelser och utvärdering av olika systemlösningar för lågenergihus för olika platser i världen m a p energianvändning och kostnader Industriparters FoU-expert, Jens Eriksson Thermia Värme AB Tekn. Chef Urban Kronström IVT Industrier AB Export R&D Mats Fehrm NIBE Villavärme Tekn. Konsult Lars B. Bergman LB-Hus AB Tekn. Chef Esse Ingesson VästkustStugan VD Göran Åkesson Sätila Bygg AB Tekn. Expert Svante Wijk NCC Teknik
Internationell projektgrupp (IEA HPP Annex 32) Dr. Ing. Carsten Wehmhöner Dr. Ing. Thomas Afjei Tekn. Lic. Svein H. Ruud Ing. PhD. Vasile Minea Mr. Arun Vohra Dr. Ing. Marek Miara IEB, Schweiz, Operating agent IEB, Schweiz, National team leader SP, Sverige, National team leader LTE, Canada, National team leader DOE, USA, National team leader Fraunhofer ISE, Tyskland, National team leader Prof. Dr. Ing. Katsunori Nagano Hokkaido University, Japan, National team leader Hr. Onno Kleefkens Dr. Ing. Jörn Stene Hr. Heinrich Huber SenterNovem, Nederländerna, National team leader SINTEF, Norge, National team leader Arsenal Research, Österrike, National team leader
Bakgrund Värmepumpar har en stark ställning på den Svenska marknaden Sverige har varit den ledande marknaden för värmepumpar i Europa Den framtida potentialen ligger huvudsakligen utanför Sverige Nybyggda svenska standardhus ligger i en europeisk jämförelse väl till när det gäller termisk komfort och energianvändning Men inte tillräckligt energieffektiva för att kunna kallas lågenergihus Värmepumpar förekommer vanligen inte i Svenska lågenergihus idag Värmepumparna är inte utvecklade och anpassade till lågenergihus Kommande svenska byggregler (BBR) skärper kraven på nya småhus med värmepumpar Lagen om energideklarationer ökar fokus på energiprestanda Ökat kylbehov i moderna bostäder
Trend Värme- och kylbehov i framtidens bostäder Tappvarmvatten Kyla Tappvarmvatten Värme Värme Kyla
State of the shelf Dagens värmepumpar är inte utvecklade och anpassade för lågenergihus - för stora för det lilla värmebehovet i ett lågenergihus - för låg eleffektiviteten hos pumpar och fläktar - för hög prisnivå i förhållande till avgiven effekt/vinst Låg COP vid låga energibehov behov av produktutveckling Kommentar: Frånluftsvärmepumpen har ungefär lagom storlek men behöver också utvecklas på flera sätt för att passa i ett lågenergihus
Delmål för det svenska projektet Ökad kunskap om utformning integrerade värmepumpsystem för lågenergihus Bevaka den internationella utvecklingen genom deltagande i IEA HPP Annex 32 Bidra till att svenska tillverkare ligger i framkanten av denna utveckling och kan erbjuda systemlösningar; - anpassade för de nya svenska byggreglerna - som är konkurrenskraftiga på den europeiska marknaden Att i samarbete skapa konceptlösningar för; - nord- och sydeuropeisk förhållanden - nyproducerade hus och konvertering av äldre hus - småhus, radhus och flerbostadshus
Metodik Inventering av möjliga systemlösningar Att utföra beräkningar, jämförelser och utvärdering av olika systemlösningar för lågenergihus, och för olika platser i världen Fältundersökningar av integrerade värmepumpsystem i lågenergihus Design guidelines för integrerade värmepumpsystem i lågenergihus
Översikt av arbetet inom IEA HPP Annex 32
Collaborative Project Proposal Part 1: Extended theoretical study (huvudsakligen SP) Different heat pump solutions in different countries; Different climates and different energy prices Energy consumption and costs (annual and LCC) Part 2: Product development (huvudsakligen industrideltagare) Smaller systems with less electrical power consumption In cooperation with the manufacturers Part 3: Implementation and testing in practice The according to part 1 above most beneficial solutions for each participating country is implemented Evaluation of energy consumption and costs
Några beräkningsresultat - Om värmepumpar hade använts i Lindås Använda förkortningar: HI = High Insulation standard according to the passive house standard SI = Standard Insulation according to normal Swedish building standard EL = Direct ELectric heating (for space heating and domestic hot water) HR = High efficient air-to-air ventilation Heat Recovery SOL = Thermal SOLar panels for heating of domestic hot water AirHP GrHP = Air-to-water Heat Pump = Ground source Heat Pump
Specifik energianvändning Specific energy use 80 kwh/(m2 year) 70 60 50 40 30 66 33 61 Heating system Household electricity 53 28 23 71 39 58 26 20 33 33 33 33 33 10 0 HI+EL+HR+SUN HI+AirHP+HR HI+GrHP+HR SI+AirHP+HR SI+GrHP+HR
Livscykelkostnader Life cycle costs 110000 100000 90000 Present energy costs (120 years) Present reinvestment costs Initial investment cost 98300 EURO 80000 70000 60000 50000 40000 83573 78325 66245 56621 61653 45915 78394 70398 52487 30000 20000 10000 0 4327 9826 5349 9826 5349 13000 12000 15000 12000 15000 HI+EL+HR+SUN HI+AirHP+HR HI+GrHP+HR SI+AirHP+HR SI+GrHP+HR
Specifikt maximalt effektbehov Specific peak power demand 25,0 Domestic hot water Space heating Pumps and fans 22,6 20,0 18,6 18,8 8,2 17,8 W/m 2 15,0 8,2 8,2 8,2 10,0 7,6 13,4 5,0 9,7 9,7 3,3 8,0 2,9 0,0 0,6 0,8 1,4 1,0 1,7 HI+EL+HR+SUN HI+AirHP+HR HI+GrHP+HR SI+AirHP+HR SI+GrHP+HR