Ämne: Bästa möjliga COP

[Mats Bengtsson]

Jag har inte läst Svenska Kockens inlägg om att det större spannet i temperatur utan ackumulatortank i princip inte kostar något, kanske till och med vinner något i COP, jämfört med att ha ackumulatortank.

Jag tror att så måste vara fel.

Låt saga att jag behöver 40 grader framledning för en given utomhustemepratur och 20 grader inomhus.
Om jag då låter pumpen ge 60 grader halva tiden och 20 grader halva tiden( inget varme alls), ger det samma mängd energi till huset, men jag tror att COP hade varit avsevärt dåligare än om jag hade akcumulerat upp massor av 40-45 gradigt vatten.

Det viktigaste måste vara att inte producera varmare vatten än vad man till varje tid behöver. 

Låt oss skippa kalkyler med 60 grader framledningstepmeratur, de flesta värmepumpar stoppar innan dess. Du har redan räknat på erforderliga snittemperaturer innan i ett exempel (det med 30 respektive 32.5 grader vatten i snitt), där du kom fram till att den oshuntade lösningen hade en lägre genomsnittlig värme). Låt oss glömma den kalkylen också, och istället utgå från att båda lösningarna i snitt har samma värme och utgå från det.

Skillnaden som blir kvar då är att när du shuntar, har du en temperatur som varierar i värmepumpen, men med ett litet spann. Hyffsat stabil COP. När du inte shuntar har du också en temperatur som varierar, och med ett större spann, och en större variation i COP. Vi måste fokusera på hela temperaturspannet och dess påverkan, inte bara på att ibland är framledningstemperaturen hög och därmed COP dålig. Det viktigaste måste vara att i snitt få ut så bra COP som möjligt utan att dra på sig extra förluster i ett annat hörn. Målet kan inte vara att undvika tidpunkter med dålig COP om dessa råkar uppnås genom lika långa tidpunkter med lika mycket bättre COP. Visst är COP sämre om temperaturen är högre, men på samma sätt är COP bättre när framledningstemperaturen är lägre.

Förutsätt därför att vi har samma snittemperatur i båda fallen, och att i båda fallen varierar snittemperaturen med utetemperaturen (annars kommer ackumulatorlösningen om dess måltemperatur är ställd till "att räcka till kalla dagar" att i snitt jobba mot en högre temperatur än den andra lösningen och därmed förlora i COP). Med de förutsättningarna vet vi att i ena fallet har vi en ackumulerad lagring som inte finns i andra fallet, och därmed en lagringsförlust. Den lagringsförlusten måste vi få tillbaka genom att ha en bättre COP (överföringsförlusten hjälper inte, då vi i snitt har samma överföringsförlust eftersom vi i snitt har samma framlendingstemperatur). Om vi dessutom måste ha en cirkulationspump för att driva shuntningen som inte behövs i andra fallet har vi dessutom ytterligare en 700 kWH extra el att vinna tillbaka.

Sätten att vinna på en ackumulatorlösning (vi bortser från start stopp det går att nå med en volymförstoring, och vi bortser från det verkligt goda skälet med andra värmekällor in i ackumulatortanken) är om:
1. Vinsten i värmepumpen av COP vid en låg framledningstemperatur i snitt är sämre än förlusten av COP vid en hög framledningstemperatur (det vill säga värmepumpen får inte bli proportionellt lika mycket bättre repektive sämre när temperaturen varierar kring den snittemperatur vi pratar om). Varierar den lika mycket åt båda hållen är den i snitt lika bra i båda fallen.
2. Tiden vi tillbringar i "varma framledningstemperaturer" med dålig COP är oproportioneligt längre än de i "kalla framledningstemperaturer" med bra COP. Dock, eftersom huset i snitt skall ha samma framledningstemperatur är detta nästan ouppnåeligt.

Du verkar ha tron att 1an gäller, då du ofta refererar till förlusten vid de höga temperaturerna. Är det så? Och är det tillräckligt mycket så för att motivera lagringsförlusten?

---- Mats ---

[Mats Bengtsson]

Det tror jag baserad på att det är så att ju högre värmepumpen värmar vattnet, ju lägre blir COP.

Att varma en liter vatten från 20 grader till 60 grader kostar mer än att varma två liter vatten från 20 till 40 grader även om vattnet i båda fallen har blivit tillförd lika mycket energi.

Jepp, men det är inte samma frågeställning. Eftersom du måste jämföra samma uppvärmning måste du jämföra samma mittpunkt för framledningen, och samma avlämnade energimängd. Det gör att det du skrev ovan måste omformuleras till frågan om det kostar mer att värma en liter vatten från 20 till 60 än att värma 2 liter vatten från 30 till 50 grader. Och sedan även om matematiken blir jobbigare, helst anpassat till värmepumpstemperaturer, jag tror vi sällan pratar om mer än 45 grader.

--- Mats ---

[Avensis]

Du verkar ha tron att 1an gäller, då du ofta refererar till förlusten vid de höga temperaturerna. Är det så? Och är det tillräckligt mycket så för att motivera lagringsförlusten?

Ja, jag tror att 1an gäller. Hur stor den är, vet jag inte, det måste oavsett vara en differens då värmepumpars COP sjunker med högre vattentemperatur. Om den er tillräcklig till att tacka in förlust från en ack? Det beror på hur bra acken är isolerad och om förlusten från acken värmer upp omgivningar som oavsett behöver värmen.

I mitt fall står ack i pannrummet som också er torkrum för kläder. Så sprider värmen sig till andra rum som alla behöver värme.
Jag behöver då inte ta med en sådan förlust för att räkna hem en extra ack.

[Avensis]

Det tror jag baserad på att det är så att ju högre värmepumpen värmar vattnet, ju lägre blir COP.

Att varma en liter vatten från 20 grader till 60 grader kostar mer än att varma två liter vatten från 20 till 40 grader även om vattnet i båda fallen har blivit tillförd lika mycket energi.

Jepp, men det är inte samma frågeställning. Eftersom du måste jämföra samma uppvärmning måste du jämföra samma mittpunkt för framledningen, och samma avlämnade energimängd. Det gör att det du skrev ovan måste omformuleras till frågan om det kostar mer att värma en liter vatten från 20 till 60 än att värma 2 liter vatten från 30 till 50 grader.

Precis. Och om vi tar den nya frågeställningen:
Ja, det tror jag det gör. Det man vinner i den låga delen klarar inte att täcka in det man förlorar i den övre -  baserad på det faktum att COP sjunker med högre temp.

[Mats Bengtsson]

Du verkar ha tron att 1an gäller, då du ofta refererar till förlusten vid de höga temperaturerna. Är det så? Och är det tillräckligt mycket så för att motivera lagringsförlusten?

Ja, jag tror att 1an gäller. Hur stor den är, vet jag inte, det måste oavsett vara en differens då värmepumpars COP sjunker med högre vattentemperatur. Om den er tillräcklig till att tacka in förlust från en ack? Det beror på hur bra acken är isolerad och om förlusten från acken värmer upp omgivningar som oavsett behöver värmen.

I mitt fall står ack i pannrummet som också er torkrum för kläder. Så sprider värmen sig till andra rum som alla behöver värme.
Jag behöver då inte ta med en sådan förlust för att räkna hem en extra ack.

Differensen uppstår inte om COPen sjunker med stigan de temperatur, den uppstår bara om COPen sjunker mer med stigande temperatur än den växer med sjunkande temperatur (det vill säga en olinjär relation, där högre temperaturer får den att rasa olinjärt snabbare än låga temperaturer får den att stiga). Så länge den bara sjunker linjärt med stigande värme, så stiger den linjärt med sjunkande värme, och det finns ingen vinst att hitta.

Hur som helst, eftersom jag tidigare var på jakt efter en ackumulatortank, men svenske kocken fick mig att ändra mig, har jag försökt se om jag kan hitta skäl att ändra mig tillbaka igen (annars skall jag troligen köpa en dubbelmantlad varmvattenberedare).

Nedanstående är en ren lek med siffror, och skall bara tolkas på ett enda sätt: Om det inte finns någon som kan dela med sig av mer siffror och exaktare regler för olinjäritet i värmepumparnas COP baserat på olika framledningstemperaturer, finns det inte data nog att säga att en shuntad ackumulatortank på grund av COP-faktorer skulle vara bättre än att köra utan ackumulatortank och shunt.

NIBE har lämnat ifrån sig data på sin 2020-8 vid framtemperatur 50, 45 och 35. Dessa data är extremt oexakta (2 siffrors noggrannhet), men jag har helt glatt använt dem för att räkna mer exakt än vad man bör. Man kan tolka dem som att det finns en olinjäritet i COP-faktorn, som stödjer tesen att COP avtar olinjärt med ökad famledningstemperatur. Tolkat så, har jag sedan räknat med ursprungsexemplets 32.5 grader framledning i snitt, och beräknat de COP-faktorer man med denna olinjäritet kan få för ackumulatortank respektive utan ackumulatortank (2.5 grad runt 32.5, respektive 21-44 grader). Slutligen har jag använt dessa COP-faktorer för att se vad det skiljer på ett hus som i snitt kräver 30000 kwh per år, och med en justerng av COP för att den i snitt skall ligga runt 2.5 över ett år.

Med den olinjäritet man kan välja att läsa ut från NIBE, och med ovan siffror, kan man säga att teoretiskt sparar ackumulatortanken 190 kwh per år, före eventuella förluster av typen cirkulationspump 730 kwh per år plus en extra lagringsspill i en välisolerad ackumulatortank på 800 kwh per år. Svårt räkna hem en investering på 10 KSEK för en ackumulatortank baserat på de siffrorna.

Vore kul om någon som kan värmepumparnas inre hemligheter skulle kunna bekräfta att olinjäriteten finns, och om den är större än vad jag fått från NIBE-siffrorna.

--- Mats ---

[Roland]

Jag har inte läst Svenska Kockens inlägg om att det större spannet i temperatur utan ackumulatortank i princip inte kostar något, kanske till och med vinner något i COP, jämfört med att ha ackumulatortank.

Jag tror att så måste vara fel.
.............
Det viktigaste måste vara att inte producera varmare vatten än vad man till varje tid behöver.

Håller med, större temperaturspann kostar men ett spann på 5 grader är inget problem, kostar bara någon procent enligt teorin.

[Mats Bengtsson]

Jag har inte läst Svenska Kockens inlägg om att det större spannet i temperatur utan ackumulatortank i princip inte kostar något, kanske till och med vinner något i COP, jämfört med att ha ackumulatortank.

Jag tror att så måste vara fel.
.............
Det viktigaste måste vara att inte producera varmare vatten än vad man till varje tid behöver.

Håller med, större temperaturspann kostar men ett spann på 5 grader är inget problem, kostar bara någon procent enligt teorin.

Kan du berätta lite mer om teorin?

--- Mats ---

[Roland]

 

Kan du berätta lite mer om teorin?

--- Mats ---

Det är inga märkvärdigheter, det är bara att sätt igång och räkna på hela systemet inklusive radiatorerna och värmeavgivningen från dem. Nu talar jag om ett system där det inte finns någon shunt utan pumpen är så att säga direktkopplad till radiatorerna. Det går inte att bara titta på pumpens COP.

[Mats Bengtsson]

Kan du berätta lite mer om teorin?

--- Mats ---

Det är inga märkvärdigheter, det är bara att sätt igång och räkna på hela systemet inklusive radiatorerna och värmeavgivningen från dem. Nu talar jag om ett system där det inte finns någon shunt utan pumpen är så att säga direktkopplad till radiatorerna. Det går inte att bara titta på pumpens COP.

Ok, verkar intressant, men jag är rädd jag har för lite kunnande för att göra det på ett olinjärt sett. De enda kalkyler jag minns att jag sett hittills bygger på skillnaden i temperatur (delta T) och material (värmeledningsförmåga och värmelagringskapacitet), och allesammans är av typen multiplicerat med eller dividerat med. Så länge jag bara använder de formlerna så blir alla samband linjära, och då hittar jag inte de effekter du känner till. Det hjälper inte att jag räknar på många radiatorer istället för en. Den enda olinjäritet jag spontant kommer på att jag känner till är strålning och materialegenskaper, men det lär knappast finnas några olinjära signifikanta strålningsskillnader eller materialskillnader för temperaturspannet 20-45 grader?

Du uteslöt ju COP ovan, annars hade jag ju redan fått hjälp att inse att den kunde vara olinjär, om och med för liten inverkan för att ge någon större skillnad. Vad är det för formler jag skall använda som inte bygger på linjära samband? Finns det några färdiga exempel i till exempel Excel?

--- Mats ---

[Roland]

Man måste ta hänsyn till att radiatorerna inte avger så mycket värme vid låg temperatur. Man passerar därför rätt snabbt genom det temperaturområde där pumpen har bra COP. Sett över en driftcykel så produceras värmen vid i genomsnitt något högre temperatur när pumpen arbetar över ett större intervall. Det går inte att räkna medelvärden för COP rakt av, man måste korrigera för de olika tiderna. 

Värmer man ett isolerat kärl t.ex. varmvattenberedaren verkar det inte spela någon roll vad det är för temperaturintervall men det kanske går att hitta någon variant där det spelar roll.

[Mats Bengtsson]

Man måste ta hänsyn till att radiatorerna inte avger så mycket värme vid låg temperatur. Man passerar därför rätt snabbt genom det temperaturområde där pumpen har bra COP. Sett över en driftcykel så produceras värmen vid i genomsnitt något högre temperatur när pumpen arbetar över ett större intervall. Det går inte att räkna medelvärden för COP rakt av, man måste korrigera för de olika tiderna. 

Värmer man ett isolerat kärl t.ex. varmvattenberedaren verkar det inte spela någon roll vad det är för temperaturintervall men det kanske går att hitta någon variant där det spelar roll.

Ok, bra förklarat, jag förstår nu principen, olinjäriteten kommer från en blandning av COP-olinjäritet och från tidsfaktorn som förstärker den faktorn. Det är inte (i alla fall inte ännu definierat) någon olinjäritet i temperaturöverföringen som gör skillnaden, utan olinjäriteten i COP och olinjäriteten i uppvärmningstid. Gjorde ett exempel med samma faktorer för COP som användes innan. Så länge man inte använder en shunt med cirkulationspump så vinner man mycket riktigt effekt på det mindre temperaturspannet, ungefär lika mycet som en cirkulationspump drar per år, så det gäller att inte shunta.

Men det blir en massa fler start och stopp. Nästan fem gånger så många. riskerar man inte att detta äter upp vinsten?

--- Mats ---

[Avensis]

Så länge man inte använder en shunt med cirkulationspump så vinner man mycket riktigt effekt på det mindre temperaturspannet, ungefär lika mycet som en cirkulationspump drar per år, så det gäller att inte shunta.

Men det blir en massa fler start och stopp. Nästan fem gånger så många. riskerar man inte att detta äter upp vinsten?

Med shunt har man ju inte alls det här stora temperaturspannet. Då har man ju redan fått sin vinst. Varför skall man då inte shunta?  Cirkulationspump måste man ju ha ändå?

[Mats Bengtsson]

Så länge man inte använder en shunt med cirkulationspump så vinner man mycket riktigt effekt på det mindre temperaturspannet, ungefär lika mycet som en cirkulationspump drar per år, så det gäller att inte shunta.

Men det blir en massa fler start och stopp. Nästan fem gånger så många. riskerar man inte att detta äter upp vinsten?

Med shunt har man ju inte alls det här stora temperaturspannet. Då har man ju redan fått sin vinst. Varför skall man då inte shunta?  Cirkulationspump måste man ju ha ändå?

Skälet till att inte shunta är om shunten efter ackumulatortanken kräver en cirkulationspump man annars inte behövt, det är då förlusten av shunten blir stor (elen till den är då en ren förlust). Har du en shunt utan att behöva en extra cirkulationspump har du inte en sådan situation, och då  tillkommer inte effektkostnaden för cirkulationspumpen.

Med det stora temperatuspannet tror jag du menar 30-35 grader, med i snitt 32.5 grader? Använde det som kalkylmetod för att göra exemplen så likvärdiga som möjligt, och ackumulatortankstänket så fördelaktigt som möjligt, och utan shunt för att Roland föredrog det, och intervallets spann för att det var ditt första exempel, som jag sedan använde i mitt nästa exempel, och jag vill inte hoppa för mycket mellan olika siffror.

Med shunt kan man släppa ut det mer exakt som 32.5 grader i princip hela tiden. Dock, tar man bort toppen via shunten och skall ha samma snittemperatur ut, så har man inte råd att gå ner till den lägre temperaturen heller. I så fall får ackumulatortanken som kallast bli 32.5 grader, till skillnad från i kalkylen nyss, 30 grader. Då kommer man att tvingas ligga 2.5 grader högre i snitt-temperatur (helt i linje med vad du själv räknade fram i första exemplet). Då kommer man också trots ackumulatortanken lite högre upp i COP-kurvan och vinsten blir följaktligen mindre, och avsikten var ju att hitta så mycket fördel som möjligt för ackumulatortankstänket.

--- Mats ---

[Roland]

........
Men det blir en massa fler start och stopp. Nästan fem gånger så många. riskerar man inte att detta äter upp vinsten?

Varför skulle start och stopp påverka negativt?

Man måste ta köldbärarsidan med i kalkylen också om man skall vara noga. Med långa gångtider får man i snitt lägre köldbärartemperatur.

[Avensis]

Måste man inte då också ta med att värmepumpen inte är särskilt effektiv den första  tiden efter start?


En annan fråga. Har t.ex NIBE bara en KB-pump och en framledningspump?