Ämne: Dimensionering av värmepumpar.

[admin]

Följande text är ett utdrag från http://www.geotec.se/borrsv/vpdim.htm Observera att jag har redigerat klippet något, dock inte på några avgörande punkter.

Om ni följer ovanstående länk, tänk då på att detta skrevs 1996, exempelvis så skrevs det om användandet av propan som köldmedium, där det räknas upp ett flertal fördelar som propan påstås ha.

Folksam verkar ha annan uppfattning om propan som köldmedium, läs deras pressmeddelande under annan rubrik i detta forum.

För egen del har jag ingen uppfattning om propan...

Värmepumpar
- dimensionering och egenskaper


Ett rätt dimensionerat, installerat och underhållet värmepumpsystem är ett energieffektivt och miljövänligt alternativ för uppvärmning av bostäder, kontor, industrier och processer. Framtiden bär med sig högre energipriser till följd av kärnkraftsavveckling. Ökad miljöpåverkan i form av försurning av marker och vattendrag samt accelererande växthuseffekt, beroende på användningen av fossila bränslen. Ovan nämnda bidrager till värmepumparnas självklara roll i såväl dagens som morgondagens energisystem.  


Användningsområde
Värmepumpar används främst för bostadsuppvärmning och tappvarmvattenberedning. De förekommer även i industriella processer. Som värmekällor används t ex grundvatten, ytjord, berg, frånluft ur ventilation och/eller processvärme från industri eller dylikt. Värmeförbrukare i ett sådant system (s k värmesänka) är t ex tappvarmvatten, golvvärme, fläktkonvektorer, radiatorer och/ eller tilluftsbatterier i ventilationsanläggningar. Både monovalent drift, där värmepumpen ensam står för uppvärmningen, och bivalent drift är möjlig. I det senare fallet samverkar värmepumpen med t ex olje-, el- eller fastbränslepanna.
Allmänna förutsättningar
Ett värmepumpsystem ställer högre krav på projektering, installation och underhåll än de flesta andra uppvärmningsanordningar. De grundläggande förutsättningarna för att erhålla god lönsamhet och tillförlitlighet kan sammanfattas enligt följande:
Värmekälla med hög temperatur och tillräckligt stort flöde samt hög tillgänglighet.
Värmesänka med  låg temperatur och tillräckligt stort flöde samt hög tillgänglighet.
Komponenter och armatur såsom varmvattenberedare, etc, skall vara anpassade för värmepumpsystem.
Styr- och reglerutrustning samt driftstrategi  skall vara avsedd för värmepumpdrift.
Att uppmärksamma
När lämplig värmekälla och värmesänka funnits så är avluftning av såväl köld- som värmebärare ytterst viktigt. Om luft finns kvar vid idrifttagning, kommer värmepumpen med största sannolikhet att stanna pga driftstörning. Värmekälla och värmesänka får inte innehålla partiklar som kan orsaka igensättning i förångare och/eller kondensor.
Med dagens värmeväxlare (främst hellödda plattvärmeväxlare) får  inte kloridhaltiga, fryspunktnedsättande, tillsatser användas.
Om grundvatten används som värmekälla skall vattenprov fastställa om drift med eller utan rensningsbar mellanvärmeväxlare skall väljas.
Konstant flöde över både förångare och kondensor/-er skall alltid upprätthållas när värmepumpen är i drift. Arbetar värmepumpen mot förbrukarkretsar där detta inte kan ske skall antingen arbetstank eller överströmningsventil installeras. Beakta noga vad tillverkaren anger som aggregatets arbetsområde. Drift utanför området innebär att aggregatets livslängd avsevärt kommer att förkortas.

Lönsamhet
Värmepumpens kapacitet och effektivitet är starkt beroende av köld- och värmebärartemperatur.
Vidare är det av största vikt att styr- och reglerutrustningen är avsedd för värmepumpdrift och att vald driftstrategi prioriterar den värmesänka som ger den effektivaste och därmed mest ekonomiska driften. Detta innebär bland annat ifall värmepumpen producerar värme för ett uppvärmningssystem, så skall den arbeta med styrd framledningstemperatur vilket i sin tur innebär, att den aldrig skall producera varmare vatten än vad fastighetens värmedistributionssystem kräver. Kort sagt ingen shuntning!
En värmepump, oavsett hur väl konstruerad och dimensionerad den är, fungerar inte bättre än det system som den är installerad i!

Dimensionering
Valet av värmepumpens effekt är beroende av flertalet faktorer.
I tabellen nedan ges ett exempel på vilka faktorer som avgör ett värmepumpsystems totala ekonomi. Som kalkylförutsättning användes en villa i Stockholmstrakten med ett totalt netto energibehov om 38 000 kWh, varav 5 000 kWh tappvarmvatten. Som värmekälla användes bergvärme och som värmesänka - radiatorsystem. Elenergipris = 65 öre/kWh. Kalkylen syftar bl a till att få fram systemets tekniskt-ekonomiska faktor (TEK-faktor), som utgör ett mått på värmepumpsystemets lönsamhet. TEK-faktorn beräknas enligt följande formel:
TEK=(sänkt driftskostnad x livxlängd) / (investering + (livslängd x underhållskostnad))
De valda aggregaten i exemplet har en avgiven värmeeffekt enligt nedan:

50-SHR = 5 kW
70-SHR = 7 kW
90-SHR = 9 kW

Samtliga värden uppmätta vid ingående köldbärartemperatur (Kbin) 0°C och värmebärartemperatur (Vbut) 45°C. Den totala investeringen har beräknats på följande sätt: Installationskostnad = 25 000:- + avgiven värmeeffekt x 5000:-. Underhållskostnad = 2 % av investeringskostnaden. Livslängden beräknas enligt den totala tekniska livslängden = 40 000 drifttimmar / årsdrifttid. Den tekniska livslängden motsvarar ungefär en helhermetisk kolvkompressors livslängd under normala förhållanden.

50-SHR,   70-SHR,   90-SHR
Investering [kr],        50 000,   60 000,   70 000
Sänkt driftskostn.[kr] 13 400, 16 100, 16 600
Underhåll [kr],             1 000,   1 200,   1 400
Drifttid/år [h],              5 654,   4 811,   3 866
Livslängd [år],             7,1,       8,3,       10,3
TEK-faktor,                  1,67,     1,91,      2,03


Av ovan framgår att ju högre TEK-faktor dess bättre tekniskt-ekonomiskt utfall och att det inte alltid är ekonomiskt att välja ett mindre aggregat. Livslängden på värmepumpar brukar generellt sägas vara 10-15 år vilket är ett vårdslöst påstående. För som tidigare sagts så är värmepumpens funktion och livslängd helt dominerad av temperaturnivåer på värmekälla och värmesänka samt vald driftstrategi. Av vad som här har sagts bör man dra slutsatsen att värmepumpsystem skall hanteras av erfaret fackfolk med såväl teknisk som ekonomisk kompetens.