Ämne: Dags att ge Peltier element ett bättre rykte

[GDS-Jan]

Det går inte att få COP 3,99 vid 50 graders temperaturdifferens. Max COP vid 50 graders differens är ungefär 1,4 enligt databladen.

Vid 50 ºC ja.
Men jag har inte räknat med så stor differans.

Skulle man räkna på köldbärare 0 ºC på kalla sidan och t.ex 5 ºC på varma sidan så är redan det kanonbra brinetemp för en värmepump med bara 5 ºC diff.

[GDS-Jan]

Här är kalkylen för att höja brine 5 ºC.
Vid 2,85v skulle den ge 85,92w och förbruka 18,92w per element.

[Roland]

Kan du förklara bättre vad du menar med att COP på köldbäraren bara är 0.14, och vad du relaterar till när du skriver "värmning av köldbäraren", köldbäraren kommer ju att kylas i tanken, och värmas av marken precis om i vilken värmepumpsanläggning som helst.

Jag fattade förslaget som min kommentar av avsåg som att det gällde att förvärma köldbäraren från en underdimensionerad markkollektor med en 10 meter sträcka av peltierelement innan köldbäraren gick in i en konventionell värmepump. Om det var det förslaget gick ut på är det samma grundläggande princip som att förvärma köldbäraren med frånluft eller på annat sätt. Med normala värden på köldbärartemperaturerna för en villavärmepump blir det då så att man måste tillföra köldbäraren ca 7 kWh värme för att minska kompressorns elförbrukning med 1 kWh. Eftersom anledningen till att man värmer köldbäraren är att spara el till kompressorn definierar jag i det här fallet COP som kWh minskad el till kompressorn dividerat med tillförd värme. Då blir COP 0,14 men det är alltså inte samma COP-definition som i vanliga fall.

De 7 kWh som behövs tillförs i det här fallet med en peltiervärmepump med COP = 4. Det betyder att den värmepumpen tar 5,25 kWh värme från marken och förbrukar 1,75 kWh el. Det behövs alltså 1,75 kWh el till peltierelementet för att minska kompressorns elförbrukning med 1 kWh. Systemet får ett COP definerat som inbesparad el dividerat med tillförd el som är 1/1,75 = 0,57.

Seriekoppling av värmepumpar ger lägre COP än de enskilda pumparna. Har vi två värmepumpar med COP = 3 och seriekopplar dem blir COP för bägge pumparna tillsammans 1,8. Tag som exempel att pump nr 1 tar 2 kW från värmekällan vilket tillsammans med 1 kW el till kompressorn ger 3 kW värme. Den värmen är värmekällan till pump nr 2. I den blir 3 kW värme vid lägre temperatur tillsammans med 1,5 kW el 4,5 kW högtemperaturvärme.

Elförbrukningen är sammanlagt 2,5 kW och det blir 4,5 kW värme. COP = 4,4/2,5 = 1,8. Det verkar för mig som om en del av de som har föreslagit kombinerade system inte har tänkt på att COP minskar vid seriekoppling.

[GDS-Jan]

Javisst minskar COP vid seriekoppling men det är inte heller möjligt att lyfta 50 ºC direkt med ett COP på 3.99

[Roland]

Här är kalkylen för att höja brine 5 ºC.
Vid 2,85v skulle den ge 85,92w och förbruka 18,92w per element.

Då kan vi ta de värdena och seriekoppla peltierlelementen med en pump med följande egenskaper i utgångsläget: 
Elförbrukning 1,5 kW
Värmeproduktion 5,5 kW (COP = 3,67)
5,5 - 1,5 = 4 kW värme tas från marken
5 graders högre högre köldbärartemperatur ökar pumpens COP med 15 %.

För enkelhetens skull räknar jag med att det högre COP värdet sänker kompressorns elförbrukning vid samma värmeproduktion. 5 grader högre köldbärartemperatur betyder att kompressorn drar 1,5/1,15 = 1,30 kW. Uttaget av värme från kalla sidan blir 4,2 kW eftersom värmeproduktionen fortfarande är 5,5 kW. 

Peltierelementen har COP = 85,92/18,92 = 4,54. Vid 4,2 kW värmeproduktion är elförbrukningen 4,2/4,54 = 0,93 kW.

Värmepump och peltierelement producerar 5,5 kW värme och förbrukar tillsammans 1,3 + 0,93 = 2,22 kW el. COP för systemet blir 5,5/2,22 = 2,5.

COP sjunker alltså när förvärmning med peltierelement införs. Det beror på att deras COP är lägre än pumpens marginella COP för höjning av temperaturen de första 5 graderna. Pumpens marginella COP beräknas enklast på följande sätt. Pumpen tar 4 kW värme från värmekällan och levererar 4,2 kW värme vid 5 grader högre temperatur. För det krävs 0,2 kW el. COP på marginalen blir 4,2/0,2 = 21 vilket är ett mycket bättre värde än för peltierelementen.   

[GDS-Jan]

Då kan vi ta de värdena och seriekoppla peltierlelementen med en pump med följande egenskaper i utgångsläget: 
Elförbrukning 1,5 kW
Värmeproduktion 5,5 kW (COP = 3,67)
5,5 - 1,5 = 4 kW värme tas från marken
5 graders högre högre köldbärartemperatur ökar pumpens COP med 15 %.

För enkelhetens skull räknar jag med att det högre COP värdet sänker kompressorns elförbrukning vid samma värmeproduktion. 5 grader högre köldbärartemperatur betyder att kompressorn drar 1,5/1,15 = 1,30 kW. Uttaget av värme från kalla sidan blir 4,2 kW eftersom värmeproduktionen fortfarande är 5,5 kW. 

Peltierelementen har COP = 85,92/18,92 = 4,54. Vid 4,2 kW värmeproduktion är elförbrukningen 4,2/4,54 = 0,93 kW.

Värmepump och peltierelement producerar 5,5 kW värme och förbrukar tillsammans 1,3 + 0,93 = 2,22 kW el. COP för systemet blir 5,5/2,22 = 2,5.

COP sjunker alltså när förvärmning med peltierelement införs. Det beror på att deras COP är lägre än pumpens marginella COP för höjning av temperaturen de första 5 graderna. Pumpens marginella COP beräknas enklast på följande sätt. Pumpen tar 4 kW värme från värmekällan och levererar 4,2 kW värme vid 5 grader högre temperatur. För det krävs 0,2 kW el. COP på marginalen blir 4,2/0,2 = 21 vilket är ett mycket bättre värde än för peltierelementen.

Ok.

Men mitt mål är att bygga en VP som inte har någon kompressor eller kylmedia och inte heller några rörliga delar annat än pump eller fläkt.

Normalt använder man peltier-element för att kyla så hårt det bara går och COP skiter man i bara det blir kallt.

Det är därför jag räknar på att få det att fungera för värmeapplikationer där oddsen för att få ett bra COP är bra mycket högre.

[Paxmax]

Jag förstår inte hur du skall få en fungerande värmepump av detta, till och börja med investeringen! 6kW värmeförflyttning med  på 5 grader och COP ca 4 kräver 70st peltar = 21000kr bara där! 21000kr för 5 ynka ºC!

Nästa steg för och höja 5 grader till blir inte lika rosigt eftersom 1:a steget får ökad belastning som då måste byggas ut med fler peltar för att klara egenförbrukningen från steg 2... och 3... ända till steg 10 för att kunna höja brine med på 50ºC. Det kommer krävas säkerligen 800-1000 peltar för att göra det med bibehållen COP om det ens går. Är du redo att investera hundratusentals kronor i en peltierfabrik eller?

Någonstans måste man väl ända dra en skiljelinje mellan "intressant fruktsamt projekt" och rent vansinne?

Asså jag vill dig och ditt projekt absolut inget illa!! vill bara inte se människor gå under i ogenomförbara projekt.

[GDS-Jan]

Jag förstår inte hur du skall få en fungerande värmepump av detta, till och börja med investeringen! 6kW värmeförflyttning med  på 5 grader och COP ca 4 kräver 70st peltar = 21000kr bara där! 21000kr för 5 ynka ºC!

Nästa steg för och höja 5 grader till blir inte lika rosigt eftersom 1:a steget får ökad belastning som då måste byggas ut med fler peltar för att klara egenförbrukningen från steg 2... och 3... ända till steg 10 för att kunna höja brine med på 50ºC. Det kommer krävas säkerligen 800-1000 peltar för att göra det med bibehållen COP om det ens går. Är du redo att investera hundratusentals kronor i en peltierfabrik eller?

Någonstans måste man väl ända dra en skiljelinje mellan "intressant fruktsamt projekt" och rent vansinne?

Asså jag vill dig och ditt projekt absolut inget illa!! vill bara inte se människor gå under i ogenomförbara projekt.

Spelar ingen roll vad du säger.
Jag ger inte upp före jag har testat.

Och inte sjutton bygger jag väl en anläggning för 21000 bara för att se om det fungerar.

[GDS-Jan]

Jag tycker ni verkar ha enorma krav på COP?

Med bara COP 1,5 skulle min VVB dra 60kwh/mån istället för 90kwh på sommaren.

Är inte det en besparing?

[Fattiglapp]

Det är väl en fråga om investering och livslängd?

Oavsett tycker jag det är intressant att följa detta, och hoppas snart att experimentet flyttar sig från teori till praktik, med bilder och hela kitet Thumbsup

[Paxmax]

Jag ägnade väääldigt mycket tid på detta i samband med CPU kylning och överklockning, var i telefonkontakt med svenska tillverkaren Supercool (jätte-jätte-trevligt folk!) och på forum med folk som jobbar med applikationer i TEC branschen. Har själv investerat ett par tusen i peltier element bara för att skrota allt just pga investringskostnad och totalt utebliven effekt onödigt effektslukeri i samband med att man önskar/behöver lite större än 10-20ºC.
Jag var inne på att stacka 4st TEC(á225W) mot 1 för att uppnå hyfsat för att nå en bit under noll grader.
Meeeen... i slutändan hade det det varit bättre att köpa en biffig eller en tvåstegs kompressor. Billigare i drift också.

Jag resonerade så här (till en början), "Jag KAN elektronik och tar tillgång till mekanisk verkstad, jag kan fixa detta själv, siffrorna ser bra ut, därför är detta BÄST"
Men efter ett par tester då man upptäckte det horribla förlusterna i temperaturövergångarna(även om jag fräste i koppar) och även avsaknad av temperaturspridning (ånyo mer förluster) i kylflänsar, dynamiska flödesförluster osv fick en komma till insikt att det var ett hopplöst projekt. Nu försökte jag ta tillvara på kylan så jag hade lite större uppförbacke, men problemet men minskad pumpad effekt vid lite högre på peltier är densamma åt båda hållen -det är där gas/vätske fasövergångars överlägsenhet spelar in.

Visst kan man bli glad åt siffrorna vid 5ºC ... men du måste ta hänsyn till den stora bilden av målet som är mkt högre och hur onåbart det blir redan i teori'n... och praktiskt är det sämre dessvärre.

Så räkna mer på slutmålet och köp mindre till en början. Men det är lärorikt och kul nästan oavsett!!

[Roland]

Jag tycker ni verkar ha enorma krav på COP?

Med bara COP 1,5 skulle min VVB dra 60kwh/mån istället för 90kwh på sommaren.

Är inte det en besparing?

Jag vill gärna ha något bättre än det jag har nu när varmvatten görs med COP över 3. Frånluftvärmepumpen måste väl göra varmvatten med COP > 1,5. Jag har svårt att tänka mig att det skulle kunna bli en besparing.

[GDS-Jan]

Jag vill gärna ha något bättre än det jag har nu när varmvatten görs med COP över 3. Frånluftvärmepumpen måste väl göra varmvatten med COP > 1,5. Jag har svårt att tänka mig att det skulle kunna bli en besparing.

FLVP har COP 3 men jag har en el-VVB i serie och FLVP är helt avstängd på sommaren.

Du menar att COP 3 är en besparing men COP 1,5 är inte?
Allt över 1 måste väl vara en besparing?

[Roland]

COP 1,5 är en besparing jämfört med en elvärmd varmvattenberedare men inte jämfört med en varmvattenberedare värmd med en fungerande frånluftvärmepump.

[purjo__]

Men, kan man få COP 1,5 i en hyfsat billig vamrvattenberedare utan rörliga delar så skulle det vara en bra produkt.