Ämne: Passiv markvärme+värmeåtervinning avlopp för varmvatten

[beräkningsingenjörSvensk]

Hej!

Det här är mitt första inlägg på forumet och jag börjar med en knasig (?) idé om hur jag tänkte lösa uppvärmningen av varmvatten i mitt blivande hus.

Bakgrund:
Jag planerar att bygga ett hus på ca 180 m^2 i Uppsalatrakten nästa år (antagligen modifierad fiskarhedenvillan vråken) och har funderat lite på uppvärmningen. För värme+ventilation+komfortkyla tänkte jag ett Nilan Combi 300 Polar med extra förvärmare (mot påfrysning och för att klara effektbehovet). Badrummen och hallen kommer att ha elektrisk golvvärme. Kvarstår gör frågan om hur man löser varmvattenbehovet.

Vi är fyra personer i hushållet och kommer förbruka en del varmvatten, så tanken är att ta höjd för det från start. Min idé ser ut såhär (vanlig 0°C vinterdag):


Tanken är alltså att använda passiv markvärme vintertid med komplementet att dra avloppsledningen nära för att värma jorden i närheten. Som VVB (VPB värmepumpsberedare) tänkte jag Nibe F110 som saluförs som att den kan ta luft utifrån (ner till -10°C).

Är det hela en vettig idé? Hur brukar man göra med avloppsledningar, sätter man isolering på dessa?

"Diket" som allt kommer att ligga i kommer praktiskt taget vara nedsprängt i berg då tomten har en bergknalle och huset ska stå på högsta punkten. Skiss på nuvarande läge och planen:


Området runt röret värms som mest när man duschar och efter det kommer även VPB starta vilket gör att behov och tillgång är någorlunda i synk. Men avloppsvattnet kanske rinner så snabbt att man inte får någon som helst effekt? Kanske är det bättre att lägga tilluftsrören såhär:

Ska man då lägga isolering ovanpå för att förhindra för stort värmetapp till ytan? Riskerar man att frysa vattnet i avloppsröret?

Finns det någon annan bra kostnadseffektiv lösning för att skapa varmvatten? Solfångare har jag funderat på, men de fungerar ju bara så länge det är snöfritt och skapligt med sol. Berget är ju väldigt nära, men att borra för bergvärme blir väldigt dyrt när jag bara behöver det för varmvatten.

/Anton

[beräkningsingenjörSvensk]

Jag kan väl tillägga att jag blev inspirerad av detta inlägg:
https://villasolkraft.wordpress.com/2015/01/23/passiv-markvarme-ar-grejen/

Och någon PDF jag såg någonstans... En av nackdelarna som jag läste var att om man tar inluft till ventilation via marken så finns det risk att den luktar samt luftburna bakterier (pga mikrobiell tillväxt i rör). Dessa problem försvinner om luften endast används till att skapa varmvatten.

Sommartid lär man för övrigt ta luften direkt utifrån istället för via marken för att öka verkningsgraden på VPBn.

/Anton

[Smurfen.]

Hur värmer du dom delarna av huset som inte har el golvvärme ?

[beräkningsingenjörSvensk]

Hur värmer du dom delarna av huset som inte har el golvvärme ?

Via tilluften med luft-luft värmepumpen i FTX aggregatet. Samt spetsvärme med elslinga i ventilationen. Ganska vanligt sätt i passivhus om jag förstått det rätt.

/Anton

[Smurfen.]

Värma med tlluften låter inte som nån höjdare men kanske så man gör i passivhus var ju inte helt ovanligt tidigare heller. Vad ligger effektbehovet på vid dut ?

[stedevil]

Varför inte bara köpa en färdig lösning där varmvattnet förvärms i en kopparspiral runt avloppet? Tror en sådan ligger på runt 10.000kr och funkar riktigt bra när man tex duschar.

[beräkningsingenjörSvensk]

Värma med tlluften låter inte som nån höjdare men kanske så man gör i passivhus var ju inte helt ovanligt tidigare heller. Vad ligger effektbehovet på vid dut ?

Jag har nu ett ftx system och tycker det funkar fint. Att värma med tilluften tycker jag verkar som det behagligaste och energieffektivaste sättet... Vad skulle vara bättre?

Varför inte bara köpa en färdig lösning där varmvattnet förvärms i en kopparspiral runt avloppet? Tror en sådan ligger på runt 10.000kr och funkar riktigt bra när man tex duschar.

Problemet med dem är väl att de måste monteras vertikalt? Eller finns det någon variant som klarar horisontellt montage?

/Anton

[karlmb]

Det går att ordna vv-förvärming med horisontella vvx också.
Tex ett 56mm kopparrör som avlopp från dusch/bad, som lindas med 10mm glödgat kopparrör som lödes fast utanpå, i detta leder du kallvattnet direkt till dusch/badblandarna.
Jag ser det som värdelöst att försöka växla några nämnvärda mängder värme ute i marken, från avloppsröret.
Det mest kommer att gå ut i marken och inte tillbaka in i huset.
Dessutom blandas ju allt avloppsvatten där, en avloppsvvx ska sättas där det är varmast avloppsvatten, dvs direkt efter dusch/bad.
Fö är det inte så bra förhållanden för din tilluftsförvärmning då den kommer att ligga i torr sprängsten, bäst fungerar det i vattensjuka marker med hög fukthalt. Precis som i fallet markvp.

[Tågråttan]

När man gör någonting ska man ta in kostnaderna kontra besparingen.
Man kan ju givetvis göra saker för att det är kul också..

Vår varmvattenförbrukning är på ca 1500kwh/år varav hälften är värmeförluster.
Känns det inte tokigt att spara in några kwh på varmvattnet för att sen slänga ut mer kwh på driften av elslingor.

Jag hade satsat på riktiga grejer direkt och tagit ett billigare kök

[beräkningsingenjörSvensk]

Det går att ordna vv-förvärming med horisontella vvx också.
Tex ett 56mm kopparrör som avlopp från dusch/bad, som lindas med 10mm glödgat kopparrör som lödes fast utanpå, i detta leder du kallvattnet direkt till dusch/badblandarna.
Jag ser det som värdelöst att försöka växla några nämnvärda mängder värme ute i marken, från avloppsröret.
Det mest kommer att gå ut i marken och inte tillbaka in i huset.
Dessutom blandas ju allt avloppsvatten där, en avloppsvvx ska sättas där det är varmast avloppsvatten, dvs direkt efter dusch/bad.
Fö är det inte så bra förhållanden för din tilluftsförvärmning då den kommer att ligga i torr sprängsten, bäst fungerar det i vattensjuka marker med hög fukthalt. Precis som i fallet markvp.

Jag håller med om att förhållandena (omodifierat) är ganska dåliga för tilluftsförvärmning. Frågan är om det (billigt) går att åtgärda. Kanske fylla diket/schaktet med någon typ av lera (bentonit?) som håller vätska bra och leder värme hyffsat:

Värma med tlluften låter inte som nån höjdare men kanske så man gör i passivhus var ju inte helt ovanligt tidigare heller. Vad ligger effektbehovet på vid dut ?

Bra fråga angående effektbehov, har jag faktiskt inte tänkt så mycket på än. Bra tillfälle att göra en beräkning! Jag sökte lite och hittade denna metod på forumet: http://www.varmepumpsforum.com/vpforum/index.php?topic=53081.msg544784#msg544784

DVUT för Uppsala enligt http://www.boverket.se/globalassets/publikationer/dokument/2012/handbok-for-energihushallning-enligt-boverkets-byggregler.pdf

Kodstycke: [Välj]

1-dygn 2-dygn 3-dygn 4-dygn 5-dygn 6-dygn 7-dygn 8-dygn
 -18,9  -18,3  -17,5  -16,6  -16,3  -15,9  -15,4  -15,3
Fiskarhedenvillan Svanen (som vi kikar på) är på 190 m^2 och har enligt dem en energiförbrukning (värme+varmvatten) på 29.9 kWh/m^2/år (fyra pers, Stockholm, Nibe F1155, frånluftsventilation, alltså ej FTX).

Här gissar jag att jag kan räkna med att F1155 har verkningsgrad (SCOP?) på ca 4 och att 1/4 av värmen används till varmvatten/förluster i beredare. Det ger en värmeförbrukning på 17100 kWh/år med golvvärme (värdet går ned lite när man inte värmer huset med golvvärme då betongplattan håller lite lägre temperatur och därmed minskar förlusterna lite nedåt).

Qtot = E / ((Tg-Tum)*8760)) = 17 100 000 Wh per år / ((17 - 6)*8760) = 17 100 000 / 96 360 = 177 W/K
Alltså räknat utan FTX, vilken skulle minska förlusterna betänkligt.

Pdim = Qtot * (Tinne - Tute) = 177 * (21 - (-16.3)) = 6 600 W
Då har jag räknat med ett dygnsmedel på 5 dygn vilket jag läst ska vara vettigt för ett tätt välisolerat hus med FTX och betongplatta. Om vi gissar att de har en ventilation på kravet 0.35 l/s/m^2, alltså 239 m^3/h så har de värmeförluster på ca 3 000 W (V * c_luft * rho_luft * dT = 0.0665 m^3/s * 1 kJ/kg/K * 1.2 kg/m^3 * 37.3 K = 2.98 kJ/s = 2.98 kW). Återstår gör då 3600 W som ska täckas av de 400 W som värmepumpen i FTX-aggregatet ger, elslinga i ventilation (2400 kW) samt golvvärme (totalt ca 15 m^2, max ~1800 W).

Ni får gärna rätta mig här, första gången jag provar den här typen av beräkning.

Nu när jag kikar på specen för Nilan Combi 300 tror jag att jag missförstått kurvorna... Här finns databladet: http://reader.livedition.dk/nilan/2019013035/
Sida 4-5. Jag hade tolkat att man tillför ca 2700 W vid -7°C och 240 m^3/h flöde. Men det är ju bara 400 W som tillförs (som jag använt ovan). Väldigt lite av värmen kommer egentligen från värmepumpen... Vid +2° ser det klart bättre ut, behovet är ~1700 W och aggregatet klarar av att lämna ~900 W vilket borde vara tillräckligt om man räknar med "gratis" värme.

Hmm, nu får jag nog fundera på vilken värmelösning jag ska ha egentligen. FTX-aggregaten med aktiv värmeåtervinning har fördelen att de kan kyla också (reversibel VP), men är det värt de extra >20 kSEK de kostar...

Någon som känner för att ge några förslag? Är det enkelt FTX+bergvärme som gäller? Bergvärme är så jäkla dyrt att skaffa bara :/ Eller ska jag leva med att investeringskostnaden är låg (20 kSEK för FTX + 20 kSEK för Nibe F110 + 20 kSEK för installation och rör) och ha en period (<3 månader?) på året då systemet drar en del el?

/Anton

[Tumpi]

Det finns flera här med nyare hus som har bv+ftx och låg förbrukning. Jag tex har boyta 152m2 och en totalförbukning på ca 8000kwh jag har inte speciellt tjock isolering, "bara" 20cm i vägg o golv. Inte heller ledlampor+att jag har elbastu. Här finns medlemmar som är ner mot 5000-6000 kwh totalt.
Såå gör det enkelt och gör vettiga beslut med totalekonomi som största prio. Tex din varmvattenväxlare i marken med berg nära lär inte bli billigt. Det är inte billigt att borra o spränga.
Om du vill förvärma luften så gräv ner ett avloppsrör ett tiotal meter i marken, det ger en tilluft som hålls på +sidan hela vintern och lite svalka på sommaren. Grannen har ett sånt system. Men det har också sina nackdelar, kondensvatten(det skulle behöva luta bort från huset hela sträckan och ha avtappningsmöjlighet) dyrare installation, svårare att genomföra, kräver mera skötsel. Om du trots allt gör en massa speciallösningar så sätt det på hobbykontot, man kan ju göra en massa saker för att det är roligt också, eller bara för att "man kan".

[Smurfen.]

Jag har nu ett ftx system och tycker det funkar fint. Att värma med tilluften tycker jag verkar som det behagligaste och energieffektivaste sättet... Vad skulle vara bättre?
Problemet med dem är väl att de måste monteras vertikalt? Eller finns det någon variant som klarar horisontellt montage?

/Anton

Att ha ett Ftx system är inte samma sak som att värma med Ftx vill man tex ha svalare i sovrummet hur fixar man det när det är där tilluften kommer in. Det verkar inte vara direkt passiv hus du bygger om jag hängde med i dina uträkningar. Jag skulle antagligen satsa på golvvärme om det är gjuten platta och endera borra eller gräva ner jordvärme borran har fördelen att man kan få frikyla vilket säkert behövs i många moderna hus med mycket glas.

[beräkningsingenjörSvensk]

Tack för all feedback! Nu har jag tänkt om lite

Vi ska ha en kamin och har tillgång till en del ved. Jag tänkte initialt att det skulle bara bli lite myseldning och att det skulle påverka uppvärmningen ytterst lite. Men efter att ha varit i kontakt med en person som har nybyggd kåk med kamin som undviker att elda för att det blir för varmt (de måste ventilera ut värme skapat av kaminen) har jag börjat fundera lite...

Vi gillar båda att elda och därför kan det nog vara en idé att satsa på en vattenmantlad kamin, både för att skapa värme och varmvatten.

Tanken är nu alltså såhär (FTX system sköter ventilation + värmeåtervinning):
Vintertid
Elda i kamin -> värmer vatten i ackumulatortank.
Varmt vatten i ackumulatortank -> värme i golvvärme och ventilation (på inluft efter FTX)
Vatten till varmvattenberedare (Nibe F110 värmepumpsberedare) går via ackumulatortank -> Varmvatten i kran.

Sommartid
Nibe F110 jobbar mot uteluft (och dumpar luft ute) -> Varmvatten i kran.

Under viterhalvåret går inte F110 nämnvärt utan blir bara en förlängning av ackumulatortanken. Under sommarhalvåret har F110 en bra verkningsgrad (3-4 beroende på utetemp).

Enda problemet som kvarstår då är kyla... Jag fick ett förslag från en polare att lägga kollektorslang (jordvärme) i jorden en bit under kåken (alltså innan gruset för grunden läggs). Sedan cirkulera vatten (+glykol?) genom slingan och en värmeväxlare på tilluften innan FTX sommar och vinter (men ej vår och höst).
- På sommaren (FTX bortkopplad) skulle det ha effekten att 5-8 gradigt vatten kyler den 20 till 30 gradiga tilluften innan den tas in i kåken.
- På vintern (FTX tillkopplad) skulle det ha effekten att 5-8 gradigt vatten värmer den -30 till 0 gradiga tilluften innan den går in i FTX

Skiss:

De blå ringarna ska motsvara konvektorslangen.

Eventuellt kyls berget ned något vintertid vilket skulle öka kyleffekten på sommaren och tvärtom. Om det inte fungerar så bra har jag slängt 4000 kr för lite kollektorslang i sjön. Om man på vintern märker att vätsketempen börjar närma sig nollan får man stänga av cirkulationspumpen.

När F110 producerar varmvatten har man även där en källa till kyla, men är lite osäker på hur den borde utnyttjas. Kanske med någon typ av värmeväxlare mot inluften, problemet är att den bara kyler när den producerar varmvatten... Kanske går att ordna något lager av kylan? Vatten? Sten?


Kalkylerna (material + installation + borrning... allt) ser ungefär ut såhär:
Bergvärme + FTX + kamin myseldning. Investering ~220 kSEK. Drift: ca 4 000/år. Livslängd (BVP) ca 20 år? Frikyla.

FTX + VPB + kamin myseldning. Investering ~140 kSEK. Drift: ca 6 200/år. Livslängd (VPB) ca 20 år? Ingen kyla.

FTX + VPB + vattenmantlad kamin + ackumulatortank + markslinga. Investering ~160 kSEK. Drift: ca 4 500/år om köpt ved, 2 000/år med gratis ved. Livslängd (VPB) ca 20 år? Markkyla.

/Anton

[karlmb]

Om det ändå är nybygge med ny trädgård så hade jag slängt ned kollektorslangen i trädgården istället o varit säker på att det fungerade.

[beräkningsingenjörSvensk]

Om det ändå är nybygge med ny trädgård så hade jag slängt ned kollektorslangen i trädgården istället o varit säker på att det fungerade.

Njah, min fru har sagt ifrån på att ha jordvärme och därmed få en försenad vår. Det kräver en klart högre investering (värmepump + mer markarbete) samt tillstånd (kostar också).

Jag har funderat vidare på idén och letat lite info på nätet och hittade att idén finns som färdig product från Systemair:
https://www.systemair.com/sv/Sverige/Produkter/bostadssystem/geo--thermal-systems/geo-thermal-systems/geo/geo-varmevaxlare/

Hittar den inte till salu någonstans dock.



En klar fördel med att ha en sådan här lösning är att man kan köra en motströmsvärmeväxlare som aldrig behöver avfrosta och därmed ha hög verkningsgrad året om. Jag har tidigare varit inne på en roterande värmeväxlare pga att de över året har högre verkningsgrad (återvinning), men har läst om en del problem (återför ~90 % fukt vid duschning, ventilerar sämre pga läckage).

En motströmsvärmeväxlare med hög verkningsgrad (typ REC Temovec Blue 4, hävdas ha över 90 %) får ekvationen
ti = tilluft temperatur (efter växlaren/till rummen)
tu = uteluft temperatur
tf = frånluft temperatur (från rummen)
td = dumpad luft (ut ut huset)

n = (ti-tu)/(tf-tu) -> ti = tu+n*(tf-tu)

vid 21 C inne och 90 % verkningsgrad fås
tu = 0 C -> ti = 0 + 0.9*(21-0) = 18.9 C
tu = -10 C -> ti = -10 + 0.9*(21+10) = 17.9 C
tu = -20 C -> ti = -20 + 0.9*(21+20) = 16.9 C

Men problemet är som sagt påfrysning. För en motströmsvärmeväxlare fås påfrysning när avluften (ut från huset) är lägre än 0 C.
För räkneexemplet ovan fås:
td = tu + (1-n)*(tf-tu) ->

tu = 0 C -> td = 0 + 0.1*(21+0) =  2.1 C
tu = -10 C -> td = -10 + 0.1*(21+10) =  -6.9 C
tu = -20 C -> td = -20 + 0.1*(21+20) =  -15.9 C

Mer specifikt sker påfrysning redan vid -2.3 C. Avfrostningen sänker verkningsgraden avsevärt och aggregaten kräver förvärmare om man ska använda de längre tider under -20 C. Om en markslinga kan hålla temperaturen in till FTX över -2.3 C hela året har man nog gjort en rejäl vinst. För att få 0 C ut för -10 C in krävs en verkningsgrad på 67 % och vid -20 C in 50 %. Vid ett flöde på 240 m^3/s innebär en försämring av verkningsgraden på 23 respektive 40 %,  630 W och 1450 W vid -10 repektive -20 C. Det är 15 respektive 35 kWh värmeförlust/dygn.

Apropå investering så behövs
200 m kollektorslang: 3200 SEK
cirkulationspump: 1300 SEK
expansionskärl: 400 SEK
kyl/värmebatteri: 4300 SEK
lite kopplingar och rör mm: 1000 SEK
1 dunk 25 l brineol: 500 SEK
Totalt: 10700 SEK
Eftersom att slingan inte ska köras till några nämnvärda minusgrader (förhindra kälsprängning) så behövs väldigt lite brineol.

Vintertid och sommartid har man cirkulationspumpen på för förvärmning respektive kylning. På vår och höst stänger man av den (skulle kyla inluft vilket inte är önskvärt).

Jag har kört lite simuleringar av systemet och återkommer när jag tycker att jag kan lite på resultaten.

/Anton