1. No category

GRUPPE NR.
7
TILGJENGELIGHET
Åpen
Institutt for Bygg- og energiteknikk
Postadresse: Postboks 4 St. Olavs plass, 0130 Oslo
Besøksadresse: Pilestredet 35, Oslo
Telefon: 67 23 50 00
www.hioa.no
BACHELOROPPGAVE
BACHELOROPPGAVENS TITTEL
Effekt- og energidekning med luft til vann varmepumpesystemer i moderne bygg.
DATO
20.05.2015
ANTALL SIDER / ANTALL VEDLEGG
114/42
FORFATTER
VEILEDER
Anna Marie Brekke og Mari Elise Beston Hareide
Line Røseth Karlsen
Rune Sjøli
UTFØRT I SAMMARBEID MED
KONTAKTPERSON
Erichsen og Horgen AS
SAMMENDRAG
Hovedmålet med oppgaven var å redegjøre for hvordan en varmepumpe dimensjoneres optimalt for et yrkesbygg, samt å
avdekke ved hvilke forskriftsstandard og klima det er mest gunstig å installere en luft/vann varmepumpe. For å komme fram
til et resultat ble det utført energiberegninger med utgangspunkt i arkitektmodell for nye Molde Tinghus. Ut i fra
effektvarighetskurvene og produktdata for en varmepumpemodell ble det beregnet dekningsgrad, årsvarmefaktor og valgt
hensiktsmessig størrelse på varmepumpen.
Resultatene viste at luft/vann varmepumpe gir best dekningsgrad og årsvarmefaktor i områder med milde vintre, men det er
også i dette klimaet at avriming vil føre til høyest reduksjon i effektleveranse. I kaldt klima er det mulig, men ikke
hensiktsmessig å benytte en luft/vann varmepumpe. Det anbefales heller bruk av væske/vann varmepumpe som vil gi høyere
energidekningsgrad, arbeide under bedre driftsforhold og dermed få bedre årsvarmefaktor.
Hovedargumentet for installering av varmepumper er at strømsparingen skal kunne betale inn investeringskostnaden i løpet
av anleggets levetid. Det er derfor foreslått videre kostnadsanalyser basert på aktuell og forventet strømpris for beregning
av innsparingspotensial ved valg av størrelse på luft/vann varmepumpe.
3 STIKKORD
Luft/vann varmepumpe
Effekt- og energiberegning
Dimensjonering av varmepumpe
I
Bacheloroppgave vår 2015
Gruppe 7
Emnekode: EMTS3900
Energi og miljø i bygg ved Høyskolen i Oslo og Akershus
Oppdragsgiver: Erichsen og Horgen AS
Forfattere:
Mari Elise Hareide
46798076
[email protected]
Anna Marie Brekke
41357935
[email protected]
Veiledere:
Rune Sjøli (ekstern) og Line Røseth Karlsen (intern)
Effekt- og energidekning med luft til vann varmepumpesystemer i moderne bygg.
I samarbeid med Erichsen og Horgen AS og med Molde Tinghus som eksempelbygg skal det
det foretas energi- og effektberegning ved to forskjellige forskriftsstandarder, TEK 10 og
passivhus, og ved to-tre geografiske plasseringer.
Deretter skal det vurderes hvilken størrelse på varmepumpe som egner seg best for de ulike
scenariene ved å se på hvilken effektdekning den får ved de forskjellige uteforhold og
forskriftsstandard.
Delmål:
-
Beskrive teori, fordeler og ulemper med luft til vann varmepumper.
Detaljert beskrivelse av utarbeidelse av varighetskurver og sammenligning av disse.
Utføre effekt- og energiberegninger i SIMIEN ved forskjellig klima og
forskriftsstandarder.
Dimensjonering av hensiktsmessig størrelse på luft til vann varmepumpe for hvert
klimasted og ved begge forskriftsstandarder.
Vurdere type og størrelse av spisslast i kombinasjon med varmepumpe.
II
III
IV
Forord
Da er den ferdig, bacheloroppgaven som avslutter vårt studium her på HiOA våren 2015.
Oppgaven, som omhandler dimensjonering av luft/vann varmepumper, er skrevet i
samarbeid med Erichsen og Horgen AS.
Oppgaveskrivingen har vært en omstendig, og tidvis altoppslukende prosess. Selv om
oppgaveteksten var klar fra start, har oppgavens form i stor grad blitt til underveis.
Vi har pløyd oss gjennom oppslagsverk, standarder, artikler og simuleringsprogram.
Det har blitt utallige timer med beregninger i Excel, redigering i Word, kaffedrikking og
heftige diskusjoner. Prosessen har vært preget av alt fra total lykke over å endelig få fram
etterlengtede resultater, til desperasjon og håpløshet når man innser at arbeid man har
jobbet med i flere dager må klippes ut fordi det ikke passer inn slik som oppgaven har
utvikler seg.
I etterpåklokskapens ånd ser vi nå hvordan oppgaven kunne vært skrevet annerledes, hva vi
burde fokusert mer på og hva vi ikke burde brukt tid på i det hele tatt. Men slik er prosessen
med å skrive en oppgave, det er først når man er i mål man får den fulle oversikt.
Vi vil gjerne benytte anledningen til å rette en stor takk til våre veiledere: Line Røseth
Karlsen for oppmuntring, gode råd og hjelp, og Rune Sjøli som har delt sin solide
kompetanse og erfaring. Takk til Arnkell Pedersen, Søren Gedsø og øvrige ansatte hos
Erichsen og Horgen for gode råd og veiledning.
Vi vil også takke Ole Jørgen Veiby hos GK som tok seg tid til å gi oss en grundig presentasjon
og omvisning på Miljøhuset GK. Takk til våre medstudenter og øvrige ansatte på HiOA for
gode samtaler underveis i arbeidet. De hjemme fortjener også en takk som har holdt ut med
oss i tidvis stressende perioder.
Når vi i dag er ferdige vil vi gjerne takke for tre fine studieår på Energi og Miljø i bygg-linjen.
Vi tråkker nå ut i det ukjente, men med grunnleggende faglig kompetanse fra HiOA i sekken.
Anna Marie Brekke
Mari Elise B. Hareide
V
Innholdsfortegnelse
Forord .............................................................................................................................. V
Sammendrag ................................................................................................................. VIII
1 Innledning .................................................................................................................... 1
1.1 Bakgrunn .......................................................................................................................................... 1
1.2 Mål ................................................................................................................................................... 2
1.3 Forutsetninger og begrensninger .................................................................................................... 3
2 Lover, forskrifter og energikrav ..................................................................................... 4
2.1 TEK 10, Passivhusstandard og NS 3031. .......................................................................................... 4
2.2 Energimerkeordningen .................................................................................................................... 5
3 Varmepumpeteori ........................................................................................................ 7
3.1 Luft/vann varmepumpe ................................................................................................................... 8
3.2 Varmepumpeprosess ....................................................................................................................... 9
3.3 Kuldemedier .................................................................................................................................. 10
3.4 COP og effektleveranse ................................................................................................................. 12
3.4.1 Momentan COP ...................................................................................................................... 13
3.4.2 Årsvarmefaktor ...................................................................................................................... 13
3.5 Kapasitetsregulering ...................................................................................................................... 15
3.5.1 Av/på regulering ..................................................................................................................... 15
3.5.2 Trinnregulering ....................................................................................................................... 15
3.5.3 Turtallsregulering ................................................................................................................... 15
3.5.4 Justeringsfaktor for dellast ..................................................................................................... 16
4 Systemløsninger for varmepumpeanlegg .................................................................... 17
4.1 Spisslast ......................................................................................................................................... 17
4.1.1 Elektrisitet .............................................................................................................................. 18
4.1.2 Oljefyr ..................................................................................................................................... 18
4.1.3 Pelletskjel ............................................................................................................................... 19
4.1.4 Fjernvarme ............................................................................................................................. 19
4.2 Varmeavgivere ............................................................................................................................... 19
4.2.1 Radiatorer............................................................................................................................... 19
4.2.2 Gulvvarme .............................................................................................................................. 19
4.2.3 Ventilasjonsvarme .................................................................................................................. 20
4.3 Kjøling med luft/vann varmepumpe.............................................................................................. 20
4.4 Varmeakkumulering og tappevann ............................................................................................... 20
5 Teoretisk grunnlag for dimensjonering av varmepumpe .............................................. 22
5.1 Klimasoner ..................................................................................................................................... 22
5.2 Effekt- og energiberegning ............................................................................................................ 23
5.3 Varighetskurver ............................................................................................................................. 24
5.4 SIMIEN ........................................................................................................................................... 26
5.5 Premisser for et velfungerende varmepumpeanlegg.................................................................... 27
5.5.1 Realistisk beregningsgrunnlag ................................................................................................ 27
5.5.2 Temperaturforhold................................................................................................................. 28
5.5.3 Systemløsning ........................................................................................................................ 29
5.5.4 Avriming ................................................................................................................................. 29
VI
5.5.5 Styring og drift ........................................................................................................................ 30
5.5.6 Oppsummering....................................................................................................................... 31
6 Metode for dimensjonering av varmepumpe .............................................................. 32
6.1 Energiberegningsmetoder ............................................................................................................. 32
6.1.1 Manuell metode ..................................................................................................................... 32
6.1.2 SIMIEN .................................................................................................................................... 32
6.1.3 SIMIEN realistisk ..................................................................................................................... 33
6.2 Inndata ........................................................................................................................................... 34
6.2.1 Varmetapsegenskaper ........................................................................................................... 34
6.2.2 Internlast ................................................................................................................................ 35
6.2.3 Klimasteder ............................................................................................................................ 36
6.3 Dimensjonering av varmepumpe .................................................................................................. 36
6.3.1 Fremgangsmåte for dimensjonering av luft/vann varmepumpe: .......................................... 36
6.3.2 Avriming ................................................................................................................................. 37
6.3.3 Beregning av COP og dekningsgrad........................................................................................ 38
7 Resultat...................................................................................................................... 40
7.1 Energiberegning............................................................................................................................. 40
7.1.1 Sammenligning av energiberegning med forskjellige metoder. ............................................ 40
7.1.2 Sammenligning av energiberegning ved alle scenarier .......................................................... 42
7.1.3 Effektbehovsfordeling ............................................................................................................ 43
7.1.4 Effekt- og temperaturvarighet ............................................................................................... 45
7.2 Varmepumper................................................................................................................................ 46
7.2.1 Avriming ................................................................................................................................. 46
7.2.2 Valg av riktig varmepumpestørrelse ...................................................................................... 49
7.2.3 Valgte varmepumper ............................................................................................................. 53
7.2.4 Distribusjons- og reguleringstap ............................................................................................ 60
7.3 Oppsummering .............................................................................................................................. 61
8 Miljøhuset GK ............................................................................................................ 62
9 Diskusjon ................................................................................................................... 64
10 Konklusjon ............................................................................................................... 68
Kilder .............................................................................................................................. 69
Vedlegg .......................................................................................................................... 71
VII
Sammendrag
Hovedmålet med oppgaven var å redegjøre for hvordan en varmepumpe dimensjoneres
optimalt for et yrkesbygg, samt å avdekke ved hvilke forskriftsstandard og klima det er mest
gunstig å installere en luft/vann varmepumpe. Bakgrunn for oppgaven er at varmepumpen
fremstår som en av de mest aktuelle oppvarmingsmetodene som oppfyller myndighetenes
skjerpende krav til energiforsyning i bygg.
For å komme fram til et resultat ble det utført energiberegninger med utgangspunkt i
arkitektmodell for nye Molde Tinghus med en manuell metode og i simuleringsprogrammet
SIMIEN. Det ble utarbeidet effektvarighetskurver for tre klimasteder, Oslo, Bergen og Røros
ved to forskriftsstandarder, TEK 10 og passivhusstandard. Ut i fra effektvarighetskurvene og
produktdata for en varmepumpemodell ble det beregnet dekningsgrad, årsvarmefaktor og
valgt hensiktsmessig størrelse på varmepumpen.
I prosessen er det også kartlagt hvilke premisser som må ligge til grunn for et velfungerende
varmepumpeanlegg, samt beregnet hvilken effekt avriming og dellast har på effektleveranse
og dekningsgrad.
Resultatene viste at luft/vann varmepumpe gir best dekningsgrad og årsvarmefaktor i
områder med jevn utetemperatur og milde vintre slik som i Bergen, men det er også i dette
klimaet at avriming vil føre til høyest reduksjon i effektleveranse. Det er derfor ekstra viktig i
mildt klima å installere varmepumpe med effektive avrimingsløsninger.
Ved lavt effektbehov (mildt klima og passivhusstandard) utgjør energibehov til tappevann en
stor andel av det totale energibehovet, og bør derfor dekkes av en fornybar kilde for å
oppfylle fornybarandelen i TEK 10.
I kaldt klima, slik om i Røros, fremkom det av resultatene at det er det mulig, men ikke
hensiktsmessig å benytte en luft/vann varmepumpe. Det anbefales heller bruk av
væske/vann varmepumpe som vil gi høyere energidekningsgrad, arbeide under bedre
driftsforhold og dermed få bedre årsvarmefaktor.
I passivhus, hvor energibehovet er lavt, er det hensiktsmessig å utforme et forenklet
varmeanlegg, med lavere installasjonskostnad enn et tradisjonelt radiatoranlegg. Miljøhuset
GK er et godt eksempel på et velfungerende forenklet varmepumpeanlegg, men det stilles
spørsmål ved om kompetansen i varmepumpebransjen i dag er god nok til at dette kan
adapteres i bygg uten samme oppfølging.
Hovedargumentet for installering av varmepumper er at strømsparingen skal kunne betale
inn investeringskostnaden i løpet av anleggets levetid. Det er derfor foreslått videre
kostnadsanalyser basert på aktuell og forventet strømpris for beregning av
innsparingspotensial ved valg av størrelse på luft/vann varmepumpe.
VIII
1 Innledning
1.1 Bakgrunn
Klimaendringer og global oppvarming som følge av utslipp av klimagasser anerkjennes i dag
av verdenssamfunnet som en av vår tids største utfordringer. For å bremse denne uheldige
utviklingen må energibruken reduseres og oppvarmingskilder som ikke bidrar til økt
forurensning benyttes i større grad enn i dag.
I Norge står bygningsmassen for om lag 40 % av fastlandets energibruk, og valg av
oppvarmingskilde vil derfor i stor grad kunne påvirke landets totale CO2-utslipp (Statistisk
sentralbyrå, 2015). Gjennom Byggteknisk forskrift har norske myndigheter lovpålagt
byggenæringen å legge om til miljøvennlige og fornybare oppvarmingskilder, ved å stille
strenge krav til energiforsyning i bygg.
Oppvarming med fossile brensler skal fases ut og er ikke lenger lovlige å installeres som
grunnlastkilde. TEK 10 stiller krav til at minimum 60 % netto varmebehov i bygg over 500 m2
skal dekkes av andre energikilder enn fossilt brensel eller direktevirkende elektrisitet
(Direktoratet for byggkvalitet, Byggteknisk forskrift med veiledning (TEK 10), 2015). For å
oppfylle forskriftskravet må det i praksis benyttes enten ikke-fossilt brensel, fjernvarme,
solvarme eller varmepumpe.
I næringsbygg vil installering av varmepumpe være en av de mest gjennomprøvde og
aktuelle oppvarmingsmetodene. Varmepumper som benytter vann eller bergvarme som
varmekilde gir høyest årsvarmefaktor og spart energi, men grunnforhold og
investeringskostnad gjør at denne løsningen ikke alltid vil være hensiktsmessig eller i det
hele tatt mulig. Varmepumper som benytter luften som varmekilde vil derimot være billigere
i investering, mulig å installere uavhengig av grunnforhold og kan derfor bidra med en totalt
større energisparing.
For å realisere energisparepotensialet er det viktig at varmepumper dimensjoneres korrekt
ut i fra byggets effekt- og energibehov, samt temperatur- og fuktighetsforhold i uteluften.
1
1.2 Mål
Hovedmålet med oppgaven er å redegjøre for hvordan en varmepumpe dimensjoneres
optimalt for et yrkesbygg, samt å avdekke ved hvilke forskriftsstandard og klima det er mest
gunstig å installere en luft/vann varmepumpe.
For å komme fram til et resultat vil oppgaven fokusere på følgende delmål:
1) Beskrive teori, fordeler, ulemper og premisser for oppvarming med luft/vann
varmepumper.
- Beskrive og vurdere type spisslast i kombinasjon med varmepumpe.
- Beskrive systemløsninger for varme og kjøling i kombinasjon med luft/vann
varmepumpe.
- Hvordan påvirker økonomiske og miljømessige forhold valg av
varmepumpesystem.
2) Utføre effekt- og energiberegninger for næringsbygg ved manuell beregning og
simuleringsprogrammet SIMIEN ved forskjellig klima og forskriftsstandard.
- Detaljert beskrive metode for utarbeidelse av effektvarighetskurver for
oppvarming.
- Sammenligne effektvarighetskurvene for manuell metode og SIMIEN.
3) Velge hensiktsmessig varmepumpestørrelse til alle scenarier.
- Beskrive varmepumpens effektleveranse som funksjon av utetemperatur og se på
hvordan avriming og dellastdrift påvirker effektfaktoren.
- Beregne dekningsgrad og årsvarmefaktor for forskjellige varmepumpestørrelser.
4) Undersøke hvordan drift av luft/vann varmepumper i store bygg fungerer i praksis.
- Ta kontakt med et bygg tilsvarende Molde Tinghus med installert luft/vann
varmepumpeanlegg.
2
1.3 Forutsetninger og begrensninger
Oppgaven tar kun for seg en bygningstype - kontorbygg. Resultatene er derfor kun
representative for denne bygningstypen. Eksempelbygget som benyttes er Molde Tinghus.
I denne oppgaven er det ikke fokusert på metoder for dimensjonering av kjøling med
varmepumpe. Oppgaven er avgrenset til å se på hvilke metoder som benyttes til
dimensjonering av varmepumpe til oppvarming.
Det er gjort noen forenklinger av arkitektmodellen for Molde Tinghus i forbindelse med
beregninger av dimensjonerende effektbehov. I forhold til energiberegningene er det gjort
flere forenklinger og antakelser. Alle forenklinger er nærmere beskrevet i kapittel 6.1.
Beregninger av dekningsgrad og COP er foretatt med en varmepumpemodell. Resultatene vil
derfor kun være representative for dimensjonering ved denne modellen. Dimensjonering
med andre varmepumpemodeller vil kunne gi store avvik fra beregnede resultater.
Det er ikke foretatt kostnadsanalyser av de forskjellige løsningene for varmeanlegg, men det
antas at installasjonskostnader for varmepumpe øker med størrelsen på varmepumpen.
Argumentasjon er derfor hovedsakelig gjort ut i fra denne antagelsen og beregninger for
COP, dekningsgrad.
3
2 Lover, forskrifter og energikrav
2.1 TEK 10, Passivhusstandard og NS 3031.
Forskrift om tekniske krav til byggverk (Byggteknisk forskrift) med hjemmel i Plan og
bygningsloven omfatter både nyoppførte byggverk og renovering av eldre byggverk. Den
gjeldende revisjonen av forskriften, TEK 10, inneholder en rekke krav til byggets egenskaper
samt krav til sikkerhet og dokumentasjon.
Kapittel 14. som omhandler energi, spesifiserer krav som påvirker energibruken i bygg,
deriblant u-verdier og tekniske spesifikasjoner. § 14-7 angir følgende kriterier til
energiforsyning i nybygg (Kommunal- og moderniseringsdepartementet, 2015):
(1) Det er ikke tillatt å installere oljekjel for fossilt brensel til grunnlast.
(2) Bygning over 500 m² oppvarmet BRA skal prosjekteres og utføres slik at
minimum 60 % av netto varmebehov kan dekkes med annen
energiforsyning enn direktevirkende elektrisitet eller fossile brensler hos
sluttbruker.
I praksis betyr dette at det må benyttes varmepumpe, fjernvarme, solvarme eller fornybare
brensler til grunnlast som dekker minimum 60 % av energibehovet. Veiledningen til TEK 10
angir at netto varmebehov skal beregnet etter NS 3031 «Beregning av bygningers
energiytelse – Metode og data» og dekke oppvarmingen illustrert i Figur 1.
Romoppvarming
Netto
varmebehov
Oppvarming
Ventilasjonsvarme
Tappevann
Figur 1: Fordeling av netto energibehov
Til beregning av netto energibehov skal det benyttes standardiserte verdier fra tabeller i NS
3031 for bruksavhengige data, men lokalt klimadata som gir et riktig bilde på forventet
energibruk for korrekt dimensjonering av varmeanlegg. § 14-8 presiserer at der det er
fastsatt tilknytningsplikt skal nye bygninger utstyres med varmeanlegg slik at fjernvarme kan
nyttes for romoppvarming, ventilasjonsvarme og varmtvann. Tilfredsstilles kravet til
energiforsyning etter TEK 10 er også kravet til energiforsyning etter passivhusstandard
oppfylt (NS 3031, 2012).
4
2.2 Energimerkeordningen
«Forskrift om energimerking av bygninger og energivurdering av tekniske anlegg
(energimerkeforskriften)» ble vedtatt i 2009 for å øke bevisstgjøringen om energibruk i bygg,
og dermed stimulere til forbedrende tiltak for å begrense energibruken.
Alle yrkesbygg over 1000 m2 og boliger som skal selges eller leies ut omfattes av loven og er
dermed lovpålagt å ha en energiattest (Olje- og energidepartementet, 2009). Energiattesten
består av en energikarakter, en oppvarmingskarakter og en tiltaksliste for mulige
forbedringer.
Energikarakteren settes på bakgrunn av byggets totale leverte energi, som beregnes ut ifra
NS 3031 (Energimerking.no, 2015). Den leverte energien utgjør den totale energien tilført
bygget i form av både elektrisitet, brennstoff til fyrkjel og varme fra fjernvarmenettet.
Figur 2: Energikarakter fra Enova.
Dersom et bygg har et oppvarmingssystem med en virkningsgrad over 1, vil den leverte
energien være lavere enn byggets totale netto energibehov. Dette kan realiseres med
installering av varmepumpe. Ved motsatt tilfelle ved bruk av fyrkjel vil virkningsgraden til
oppvarmingssystemet være lavere enn 1 og mengden levert energi høyere enn netto
energibehov.
Ettersom energibruken varierer i forskjellige bygningskategorier varierer kravet til
energikarakteren ut i fra bygningstype. Kravene for utvalgte bygningskategorier vises i Tabell
1.
5
Tabell 1: Krav til levert energi for utvalgte bygningskategorier i energimerkeordningen. Reprodusert fra energimerking.no
Levert energi pr m2 oppvarmet BRA (kWh/m2)
Bygningskategori
Kontorbygning
Skolebygning
Sykehus
Sykehjem
Forretningsbygning
Lett industribygning
A
B
C
D
E
F
G
≤
≤
≤
≤
≤
≤
Ingen grense
85
70
165
140
105
100
115
100
235
190
155
140
145
135
305
240
210
185
180
175
360
295
255
250
220
220
415
355
300
315
275
280
505
440
375
405
>F
>F
>F
>F
>F
>F
Oppvarmingskarakteren forteller hvor stor andel av det beregnede energibehovet til
romoppvarming og tappevann som dekkes av strøm og fossilt brennstoff.
Oppvarmingskarakteren er en fargeskala fra rødt til mørk grønn, hvor mørk grønn er beste
mulige karakter. Skalaen i Tabell 2 viser typisk oppnådde oppvarmingskarakterer for en stor
enebolig ved forskjellige energiandel strøm og fossilt brennstoff til oppvarming.
Tabell 2 Oppvarmingskarakter, reprodusert fra energimerking.no
Oppvarmingskarakter
Maksimal andel strøm og fossilt brennstoff 30,0 % 47,5 % 65,0 % 82,5 % 100,0 %
6
3 Varmepumpeteori
Der ikke annet er oppgitt er kilden til kapittel 3 og 4 boken «Vannbaserte oppvarmings- og
kjølesystemer» av David Zijdemans.
Ved installasjon av varmepumpe utnyttes en varmekilde til å levere varme til ønsket forbruk.
Varmepumpen henter varme fra luft, vann eller bergvarme, med andre ord varmekilder som
holder en vesentlig lavere temperatur enn det man i dagligtalen omtaler som varmekilder.
Via en prosess hever varmepumpen temperaturen til et høyere nivå og varmen kan utnyttes
til oppvarming, se Figur 3.
Varmekilde
Varmepumpe
Levert varme
Figur 3: Varmepumpens prinsipp
Det finnes flere typer varmepumper som alle benytter seg av samme prosess, men henter og
leverer varmen på forskjellig vis, se beskrivelse i Tabell 3.
Tabell 3: Varmepumpetyper
Varmepumpetype
Luft/luft
Luft/vann
Væske/vann
Avtrekksvarmepumpe
Beskrivelse
Både henter fra og leverer varme til luften.
Er svært vanlig i boliger ettersom den er både lett og billig å installere.
Har en relativt lav investeringskostnad og benytter en ubegrenset
varmekilde.
Leverer varmen i form av vannbårent varmeanlegg.
Har en høy investeringskostnad og egner seg derfor best i store bygg og
varmesentraler.
Leverer varmen i form av vannbårent varmeanlegg.
Benytter avtrekksluft etter varmegjenvinner som varmekilde.
Stabil temperatur fra varmekilden.
Benyttes ofte til oppvarming av tappevann.
Fordelen med varmekilder som vann eller grunnfjell er at de holder en stabil temperatur
gjennom hele året og dermed kan avgi varme også om vinteren når varmebehovet er høyest.
Lufttemperaturen derimot svinger både gjennom året og døgnet og luft er derfor ikke en
sikker varmekilde de kaldeste dagene. En varmepumpe som henter energi fra uteluften må
derfor slåes av når temperaturen synker under -15 oC.
7
3.1 Luft/vann varmepumpe
Figur 4: Luft/vann varmepumpe - bilde lånt fra novap.no
En luft/vann varmepumpe benytter utelufta som varmekilde, for så å distribuere varmen via
et vannbårent varmesystem. Varmepumpen består av en utedel og en innedel. Utedelen
henter varmen utenfra og består av varmepumpens fordamper og en eller flere vifter som
sørger for tilstrekkelig strøm av uteluft. Innedelen består av kondensator i form av
varmeveksler som leverer varme fra varmepumpens kuldemedium til et vannbårent
varmesystem inne i bygget.
Generell teknisk spesifikasjon:
-
Levetid 10 - 15 år.
Årsvirkningsgrad på ca. 2,0 – 2,5.
Lite effektiv under ca. -15 oC, krever derfor at spisslast dekker 100 % av effektbehov
ved DUT.
Fordeler:
-
Utelufta er en lett tilgjengelig varmekilde som alle kan benytte.
Krever ikke boring i grunn og gir dermed lav investeringskostnad i forhold til
varmepumpeløsninger som benytter grunnvarme.
Ved renovering kan luft/vann varmepumpe med modifikasjoner kobles til
eksisterende vannbårent anlegg.
Varmer opp termisk masse og gir dermed stabil innetemperatur.
Kan benyttes til oppvarming av forbruksvann.
Kan kombineres med de fleste typer spisslast.
Kvalifiserer for støtte hos Enova til bolig og renovering av næringsbygg.
Vannbårent anlegg gir mulighet for 100 % dekning av oppvarmet areal (i motsetning
til luft til luft varmepumpe som gir punktvarme i ett rom)
8
Ulemper:
-
Lavest effektfaktor når varmebehovet er størst, dvs. ved lav utetemperatur.
Ustabil tilgjengelighet av varme da temperaturen i luften svingere raskere enn f.eks. i
vann eller grunn.
Luft leder varme dårligere enn vann. Utedelen krever derfor et større areal for å
transportere tilstrekkelig varme.
Utedel skaper støy.
Vanskelig å koble sammen med høytemperaturanlegg, da temperaturløftet fører til
lavere effektfaktor.
Lavtemperaturanlegg krever stort radiatorareal for å gi nok varme.
Installering av luft/vann VP i nybygg kvalifiserer ikke til støtte fra Enova.
Saltholdig luft langs kysten forkorter utedelens levetid.
Behov for avriming på utedel reduserer varmepumpens effektfaktor.
3.2 Varmepumpeprosess
Inne i varmepumpen sirkulerer et kuldemedium gjennom en fordamper, kompressor,
kondensator og strupeventil. I fordamperen hentes varmen utefra, mens kondensatoren
leverer varme til systemet. Overføring av varme til og fra varmepumpen skjer via
varmeveksler på kald og varm side. For å kunne utnytte denne prosessen tilføres
varmepumpen drivenergi i form av elektrisitet.
Figur 5: Varmepumpeprosess. Bilde lån fra ndla.no
Fordamperen (1) mottar kuldemediet fra strupeorganet i en blanding av gass- og væskeform,
dvs. at temperaturen ligger akkurat på mediets metningstemperatur. Kuldemediet er nå
kaldere enn varmekilden og henter derfor energi som fører til at den delen av mediet som
var i væskeform går over til gassform. Temperaturen heves til ca. 5 K over mediets
metningstemperatur.
9
Kompressoren (2) mottar gassen fra fordamperen og hever trykket og temperaturen opp til
mellom 80 oC og 100 oC. Trykkøkningen fører til at mediets metningstemperatur øker.
Kondensatoren (3) er en varmeveksler med kuldemediet på en side og luft eller vann som
skal varmes opp på den andre siden. Kondensatoren mottar kuldemediet i gassform med
høyt trykk og høy temperatur. Trykket holdes konstant og mediet avkjøles når det gjennom
varmeveksleren kommer i kontakt med et kaldere medium (luften eller vannet som skal
varmes opp).
Av varmen som avgis i kondensatoren utgjør varmeoverføring ved temperaturendring
20-30 %, mens varme frigitt ved kondensering utgjør ca. 70-80 %. Dette kommer av at
faseovergang er mer energikrevende enn temperaturøkning.
Fra kondensatorene kommer det underkjølt væske til strupeorganet (4). Strupeorganet er en
ekspansjonsventil som reduserer trykket i arbeidsmediet slik at metningstemperaturen
synker og væsken går over til en blanding av væske- og gassform. Kuldemediet går så videre
til fordamperen og prosessen gjentas.
Varmepumpeprosessen kan også
illustreres i et trykk/entalpi-diagram som
vist i Figur 6. Forskjellige arbeidsmedier
har forskjellige termiske egenskaper og
derfor egne tilhørende trykk/entalpidiagrammer. Den spesifikke entalpien på
x-aksen forteller hvor mye varme en kilo
kuldemedium inneholder. Ved å se på
endringen i entalpi i prosessen kan man
finne spesifikk varme hentet fra
varmekilde (4-1), varme levert til
varmeanlegget (2-3) og tilført energi til
kompresor (1-2).
Figur 6: Trykk/entalpi-diagram
3.3 Kuldemedier
Kuldemedier deles i to hovedgrupper, syntetiske og naturlige. De syntetiske kuldemediene
gjorde sitt inntog i 1930- årene som svar på krav om sikrere kuldemedier, da det viste seg at
de naturlige kuldemediene karbondioksid (R744), ammoniakk (R717) og propan (R290)
hadde uheldige effekter i form av brennbarhet og giftighet (Zijdemans, 2014).
Først kom KFK-mediene (herunder R11 og R12), deretter HKFK-medier (R22). Senere viste
det seg at de syntetiske kuldemediene hadde en alvorlig skadelig effekt på ozonlaget. Denne
innsikten medførte at Montreal-protokollen ble etablert i 1987. Den krevde total utfasing av
KFK innen 1995 og HKFK innen 2010.
Som et resultat av Montreal-protokollen ble HFK-mediene (R407C og R410A) introdusert
som en erstatning for KFK og HKFK i første halvdel av 90 tallet. Også disse kuldemediene
10
viste seg å være skadelige for miljøet grunnet økt drivhuseffekt. Kyoto-protokollen ble derfor
etablert i 1997 for å fase ut fluorholdige medier (HFK) med høye avgifter som virkemiddel.
EU har innført en forordning med krav om tiltak for å redusere utslipp av fluor, også kalt Fgass forordningen. Målet med forordningen er å kvitte seg med HFK-kuldemediene, som er
de foretrukne kuldemediene i dagens klimaanlegg og varmepumper (VKE, Sertifikat for
kuldeanlegg og varmepumper gjelder fra nå av, 2015).
HK
KFK
HKFK
HFK
HK
Hydrogen
Klor
Hydrogen
Hydrogen
Hydrogen
Karbon
Flour
Klor
Flour
Karbon
Karbon
Flour
Karbon
Karbon
Figur 7: Forenklet oversikt over syntetiske mediers utvikling (Zijdemans, 2014).
Faktorer som er viktige for valg av kuldemedium er (NOVAP, 2015):
-
Temperaturområde for varmepumpen
Systemløsning for varmepumpen
Oppstillingssted for varmepumpen
Tilgjengelighet og pris for varmepumpen
Miljøkonsekvenser
Tabell 4 viser kuldemediene som benyttes i luft/vann varmepumper i dag (Stene,
Oppvarmingssystemer for lavenergiboliger, 2015). Kuldemedier er gitt betegnelsen R i
henhold til internasjonal avtale, mens den kjemiske sammensetningen av stoffet gir
kuldemediet et nummer (Nydal, 2013).
Tabell 4: Kuldemedium som benyttes i luft/ vannvarmepumper, data hentet fra Nydal, 2013.
Kuldemedium
Kategori
Kokepunkt ved 1013
mbar [oC]
Giftig/
Brannfarlig
R407C
R410A
R290 (C3H8)
Syntetisk
Syntetisk
Naturlig
-43,6/-36,8
-51
-42,8
nei/nei
nei/nei
nei/ja
Levetid i
atmosfæren
(antall år)
11,16*
12**
<1
Drivhuseffekt
GWP-faktor relativ
til CO2
1 600
1 400
3
Utslippene av klimagasser fra kuldemediene regnes om til CO2-ekvivalenter, med verdier for globalt
oppvarmingspotensial (GWP).
* R 407C (R32 23%, R 125 25% og R 134a 52%)
** R 410A (R 32 50% og R 125 50%)
11
Tabell 5 viser bruksområder for de aktuelle kuldemediene i luft/vann varmepumper:
Tabell 5: Bruksområder for kuldemedier som benyttes i luft/vann varmepumpe. Kilde: Nydal, 2013 og Statsbygg,
varmepumpeveileder 2003.
Kuldemedium
Bruksområder
R407C
Karakterisert ved stor temperaturglidnings, dvs. opererer med to ulike temperaturer for
hvert trykk, dette må tas hensyn til ved innregulering av anlegget. Erstatningsmedium
for R 22 og brukes der man kan utnytte effekten av temperaturglidningen.
R410A
Gode termiske egenskaper gir et bredt bruksområde fra lavtemperaturanlegg til klimaog varmepumpeanlegg. Ulempe: Høytrykksmedium som krever komponenter i høyere
trykklasser. Positivt: Høy ytelse grunnet høyt trykk.
R290
Brukes på anlegg for indirekte kjøling, med en kuldebærer som brukes i
temperaturområdet -30 til 7 oC. Negativt: meget brannfarlig.
Fremtidens krav til kuldemedier (VKE, Nye kuldemedier og revidert f-gass forordning, 2015):
- Ingen ODP (ødeleggelse av ozonlaget).
- Lav eller ingen GWP (under 400).
- Rimelig i innkjøp (kuldemedium og utstyr).
- Eneregieffektivt (i EU er bruk av strøm det samme som klimautslipp).
- Sikkert og enkelt å vedlikeholde.
3.4 COP og effektleveranse
For å undersøke energisparepotensialet til et varmepumpesystem, må en rekke faktorer tas i
betraktning. Forhold som påvirker energisparepotensialet er blant annet varmepumpens
momentane effektfaktor ved forskjellige driftsbetingelser, varmepumpens dekningsgrad,
spisslastandel og virkningsgrad, samt systemvirkningsgrad. Beregningen av nøyaktig
systemvirkningsgrad for hele varmeanlegget er derfor en komplisert affære, men lar seg
gjøre ved forenklinger og overslag.
Alle varmepumpeprodusenter tester sine varmepumper under kontrollerte forhold i henhold
til den europeiske standarden NS-EN 14511. Dette gjøres for at varmepumper fra flere
leverandører skal kunne sammenliknes på likt grunnlag. Det er vanlig å oppgi nominell COP
og effektleveranse ved en utetemperatur på 7 oC. I Norge, hvor utetemperaturen ofte ligger
under 7 oC i fyringssesongen, er det urealistisk å oppnå en årsvarmefaktor tilsvarende dette.
I produktdata for varmepumper vil det derfor være oppgitt hvilke COP og effektleveranse
som kan oppnås ved forskjellig utetemperatur og temperatur på varmeanlegget. Ut i fra
disse data og klimadata for det aktuelle klimastedet kan en årsvarmefaktor regnes ut.
Formler i dette kapittelet er hentet fra Jørn Stenes presentasjon på
Varmepumpekonferansen 2010 (Stene, Årsvarmefaktor for varmepumpesystemer, 2010).
12
3.4.1 Momentan COP
For å beregne årsvarmefaktoren er det nødvendig å se på hvordan varmepumpen leverer
ved forskjellige driftsbetingelser gjennom året. Dette gjøres ved å beregne den momentane
effektfaktoren (COPkondensator) ut i fra forholdet mellom levert og tilført effekt i et gitt
driftspunkt.
I en varmepumpe hvor massestrømmen er konstant over alle komponenter tilsvarer dette
forholdet mellom entalpidifferansen i kondensator og kompressor i driftspunktet:
𝐶𝑂𝑃𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑡𝑜𝑟 =
∆ℎ𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑙𝑒𝑣𝑒𝑟𝑡 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡 𝑓𝑟𝑎 𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑡𝑜𝑟
=
∆ℎ𝑘𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑜𝑟
𝑡𝑖𝑙𝑓ø𝑟𝑡 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡 𝑡𝑖𝑙 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑜𝑟
(1)
COPkondensator gir effektfaktor for varmepumpeprosessen, men tar ikke hensyn til nødvendig
effekt til varmepumpens vifter, pumper og annet teknisk utstyr. Ved å ta hensyn til den
totale tilførte effekten kan det beregnes en momentan effektfaktor for varmepumpen:
𝐶𝑂𝑃𝑉𝑃 =
𝑙𝑒𝑣𝑒𝑟𝑡 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡 𝑓𝑟𝑎 𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑡𝑜𝑟
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑖𝑙𝑓ø𝑟𝑡 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡 𝑡𝑖𝑙 𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑝𝑢𝑚𝑝𝑒𝑛
(2)
Avriming og dellastforhold vil redusere momentan COP og årsvarmefaktor. For å få et
realistisk bilde må derfor COPVP justeres for dette. Dellastforhold og avriming er videre
beskrevet i kapittel 3.5.4 og kapittel 5.5.4.
3.4.2 Årsvarmefaktor
Når COPVP for en rekke driftspunkt er definert kan det beregnes en midlet årsvarmefaktor
(𝐶𝑂𝑃𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 ) for varmepumpen i drift som et gjennomsnitt av disse verdiene.
Videre kan det beregnes en brutto årsvarmefaktor som tar hensyn til andel og virkningsgrad
på nødvendig spisslast ved følgende formel:
𝐶𝑂𝑃𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑎𝑛𝑙𝑒𝑔𝑔 =
𝐶𝑂𝑃𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑎𝑛𝑙𝑒𝑔𝑔 :
𝑄𝑣 :
𝛼𝑉𝑃 :
𝐶𝑂𝑃𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 :
𝛼𝑆𝐿 :
𝜂:
𝑄𝑣
𝛼
𝛼
[𝑄𝑣 ∙ (𝐶𝑂𝑃𝑉𝑃 + 𝜂𝑆𝐿 )]
𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜
(3)
Varmepumpesystemets årsvarmefaktor inkludert spisslast
Årlig varmeleveranse fra varmepumpe og spisslast [kWh]
Andel av 𝑄𝑣 som dekkes av varmepumpe
Varmepumpens årsvarmefaktor i drift
Andel av 𝑄𝑣 som dekkes av spisslast
Midlere virkningsgrad for spisslast
13
I tillegg til årsvarmefaktoren til selve varmepumpen vil også distribusjons- og
reguleringssystemet i varmeanlegget bestemme hvor stor effekt varmepumpesystemet yter.
Dersom varmepumpe og spisslast har samme distribusjons- og reguleringssystem regnes
systemvirkningsgraden for varmeanlegget ut ved følgende formel:
𝐶𝑂𝑃𝑆𝑦𝑠𝑡𝑒𝑚 = 𝐶𝑂𝑃𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑎𝑛𝑙𝑒𝑔𝑔 ∙ 𝜂𝑑𝑖𝑠𝑡 ∙ 𝑛𝑟𝑒𝑔
(4)
Tabell 6, reprodusert fra NS 3031:2007, viser typiske systemvirkningsgrader og spart energi
for luft/vann varmepumpesystem med radiator og gulvvarme, sammenlignet med elektrisk
oppvarming ved panelovn.
Tabell 6: Typiske systemvirkningsgrader og spart energi ved luft/vann varmepumpesystemer
Type
Varmedistribusjon 𝑪𝑶𝑷𝒗𝒂𝒓𝒎𝒆𝒂𝒏𝒍𝒆𝒈𝒈
varmekilde
Uteluft
Gulvvarme
2,4
Uteluft
Radiatorer
2,3
Elektrisitet
Panelovn
𝜼𝒅𝒊𝒔𝒕
0,95
0,95
𝒏𝒓𝒆𝒈
0,90
0,95
𝑪𝑶𝑷𝑺𝒚𝒔𝒕𝒆𝒎
2,05
2,08
1
Spart
energi
51 %
52 %
0%
Det er først når systemvirkningsgraden for hele varmepumpeanlegget er beregnet at et reelt
energisparepotensial kan estimeres.
Forholdet mellom årsvarmefaktoren og energisparing er ulineært, dvs. at en dobling i
årsvarmefaktor ikke tilsvarer en dobling i spart energi. For forbruker er det derfor viktig å
forstå denne sammenhengen, slik at det ikke forekommer urealistiske forventninger til
energisparing:
𝑆𝑝𝑎𝑟𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 = 𝑙𝑒𝑣𝑒𝑟𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 − 𝑡𝑖𝑙𝑓ø𝑟𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖
(5)
Dette gir formelen for spart energi:
𝑆𝑝𝑎𝑟𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 = 𝐿𝑒𝑣𝑒𝑟𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 −
𝐿𝑒𝑣𝑒𝑟𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖
1
= (1 −
) ∙ 100%
𝐶𝑂𝑃
𝐶𝑂𝑃
(6)
14
Spart energi
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1
2
3
4
5
COP
Figur 8: Sammenheng mellom årsvarmefaktor og spart energi
Som grafen viser vil størst økning i energibesparelsen oppnås ved årsvarmefaktor opp til 3.
Deretter vil økningen i årsvarmefaktor gi minimalt med energisparing.
3.5 Kapasitetsregulering
Når varmepumpen leverer lavere effekt enn dimensjoneringspunktet går maskinen på det
som kalles dellast, dvs. at varmepumpen må reguleres slik at den kan levere en lavere effekt
enn dimensjonert effekt. Dette kan gjøres med forskjellige metoder for kapasitetsregulering
(Zijdemans, 2014).
3.5.1 Av/på regulering
Kompressoren slåes automatisk av når levert varme er nådd en forhåndsbestemt
temperatur, og starter igjen når temperaturen på varm side synker slik at det igjen er
varmebehov. Ulempen med denne reguleringsmetoden er at oppstart av kompressoren
etter et stopp fører til slitasje og dermed reduserer varmepumpens levetid. Det anbefales
derfor ikke flere enn tre kompressorstopp per time.
3.5.2 Trinnregulering
I større varmepumpeanlegg benyttes det ofte flere kompressorer samlet for å oppnå ønsket
levert effekt. Hver av kompressorene reguleres med av/på regulering, men samlet gir dette
varmepumpeanlegget like mange trinn å regulere på som antall kompressorer. For å få god
trinnregulering med lavest mulig slitasje på systemet sørger et styringssystem for at det
veksles på bruk av de forskjellige kompressorene, slik at alle får teoretisk like lang levetid.
3.5.3 Turtallsregulering
For en jevnere regulering kan det benyttes turtallsregulering av varmepumpens
elektromotor. På denne måten styres varmepumpens effektleveranse trinnløst til ønsket
nivå, noe som fører til bedre effektfaktor og mindre slitasje på kompressor ettersom
energikrevende start unngås. Varmepumpe med turtallsregulering kan derfor dimensjoneres
noe høyere enn en med trinnregulering ettersom dellasten ikke vil slite på varmepumpen i
like stor grad.
15
Trinnløs regulering minimerer eller eliminerer også behovet for varmeakkumulasjon og gir
dermed et enklere og plassbesparende anlegg. Ved høy frekvens kan pumpen levere høyere
effekt enn den er dimensjonert for, men dette er ikke ønskelig da det fører til høy slitasje
som korter ned anleggets levetid.
I dag er av/på og trinnregulering normen i varmepumpebransjen, mens turtallsregulering
kommer mer og mer. Det er hovedsakelig i mindre varmepumper at turtallsregulering er
kommet på plass.
3.5.4 Justeringsfaktor for dellast
Når varmepumpen driftes på lav dellast vil den momentane COP og dermed
årsvarmefaktoren reduseres slik at driften blir mindre lønnsom. Figur 9 viser
justeringsfaktorer for momentan COP for forskjellige varmepumpetyper (Wigenstad, 2015).
Grafen viser at momentan COP ved invertorstyrte varmepumper ikke reduseres før
varmepumpen går på 25 % av fullast, mens av/på regulering gir en reduksjon i momentan
COP ved all dellastdrift.
Figur 9: Reduksjonsfaktor for COP ved dellast
Formel 7 viser justeringsfaktor for varmepumper med av/på-regulering med varmeleveranse
til vannbårent varmeanlegg:
𝐽𝑢𝑠𝑡𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠𝑓𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑓𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙𝑙𝑎𝑠𝑡 =
𝑥
(0,9 ∙ 𝑥) + 0,1
(7)
Hvor x er forholdet mellom varmepumpens effektleveranse under dellast og varmepumpens
maksimale effektleveranse.
16
4 Systemløsninger for varmepumpeanlegg
4.1 Spisslast
Ved installasjon av varmepumpe som grunnlast i et varmeanlegg er det nødvendig å tilføre
en spisslast for å kunne dekke varmebehovet på de kaldeste dagene. Ved bruk av luft/vann
varmepumpe dimensjoneres spisslasten til å kunne levere 100 % av varmebehovet ettersom
temperaturer lavere enn ca. -15 oC vil gi så lav COP at varmepumpen normalt slås av. For å
tilfredsstille energiforsyningskravet i TEK 10, må enten varmepumpen dimensjoneres for
minimum 60 % av energibehovet eller lavere energidekningsgrad må kombineres med
spisslast fra en fornybar varmekilde.
Et vannbårent sentralvarmeanlegg med luft/vann varmepumpe som grunnlast utgjør et
fleksibelt oppvarmingssystem som kan benytte seg av flere typer spisslast. I store
varmesentraler kan det være aktuelt å installere ulike typer spisslast, og veksle mellom bruk
av disse ettersom energiprisen svinger. Slik vil man til enhver tid kunne fyre med den
varmekilden som er økonomisk lønnsom. Et slikt system vil ha en høy investeringskostnad,
men ved å benytte andre varmekilder enn elektrisitet, når strømprisen er høyest på de
kaldeste dagene, vil kunne gi en innsparing over tid.
Figur 10: Grunnlast og spisslast vises i graf lånt fra fornybar.no
Ved valg av oppvarmingskilde til grunn- og spisslast må en rekke vurderinger og hensyn ligge
til grunn. Forsyningssikkerhet vil i mange sammenhenger vurderes som den viktigste faktor
ved valg av systemløsning. Ved vurdering av forsyningssikkerhet må det tas hensyn til blant
annet geografisk plassering og avklare om energikilden fysisk kan leveres til valgt sted og
hvor sårbart systemet er for ytre påkjennelser som værforhold. For enkelte bygningstyper,
som for eksempel sykehus, gjeler særskilte krav til forsyningssikkerheten.
I enkelte områder hvor fjernvarmenettet er utbygd kan det foreligge tilknytningsplikt slik at
byggherre i realiteten ikke har mulighet til å velge varmepumpe som grunnlast.
17
Selv om de som prosjekterer et anlegg ønsker å benytte seg av nye, effektive og
energivennlige løsninger er realiteten at alle prosjekter har et budsjett å forholde seg til og
pris vil dermed kunne være en avgjørende faktor ved valg av systemløsning.
Figur 11: Oppvarmingskilder, hentet fra husbanken.no
4.1.1 Elektrisitet
En eller flere elektriske kjeler kan installeres i sentralvarmeanlegget. Bakdelen med å
benytte elektrisitet til spisslast er at strømprisen er høyest når varmebehovet er størst.
Dersom varmepumpen slåes av når temperaturen blir for lav til at den kan være i drift, kan
oppvarmingen bli veldig dyr når el. kjelen må dekke 100 % av effekten.
4.1.2 Oljefyr
Oppvarming med fossil olje har tradisjonelt vært mye brukt både i boliger og næringsbygg.
Fyringsolje er lett tilgjengelig, billig og har høy brennverdi. Bakdelen med bruk av fyringsolje
fra fossilt brennstoff er at den kommer fra en ikke-fornybar kilde og at forbrenning fører til
høye klimagassutslipp. Trenden i samfunnet ser ut til å gå mot utfasing av fossile brennstoff
og TEK 10 forbyr installering av oljekjel som grunnlast. Oljekjel som spisslast kan være en god
løsning der spisslastbehovet er lavt, og der forsyning av andre brennstoff er vanskelig
tilgjengelig.
Bygg med fyrkjeler som brenner fossil olje kan med enkle grep modifiseres til å brenne
bioolje. Biooljen har tilnærmet samme brennverdi som fossil olje og den fordel at den ikke
slipper ut klimagasser. Bioolje kan produseres av organisk materiale som matavfall og brukt
frityrolje, men realiteten er at hoveddelen av biooljen produseres av råstoff som mais og
palmeolje (Naturvernforbundet, 2015). Dyrking av råstoff til bioolje foregår normalt i fattige
land, hvor produksjonen opptar store landområder som burde vært utnyttet til
matproduksjon. Dette etiske dilemmaet tilsier at selv om bioolje fra et
forurensningsperspektiv er vesentlig bedre enn fossil olje, likevel ikke burde benyttes i stor
skala til oppvarming. Det kan derimot brukes der spesielle hensyn tilsier det, for eksempel
som midlertidig løsning ved utfasing av fossil olje i svært forurensende områder.
18
4.1.3 Pelletskjel
Pellets består av treflis som er sammenpresset til små sylindere med lengde på 1-3 cm og
diameter på ca. 6-8 mm. Treflisen som benyttes kommer som et biprodukt fra
trevareindustrien, og utgjør dermed ingen inngripen i naturen. En moderne pelletsfyr styres
trinnløst og automatisk og gir lavt askeavfall. Pelletskjelen kan varme opp vannet til ønsket
temperatur og egner seg derfor godt i kombinasjon med varmepumpe. Mangel på
tilstrekkelig lagringsplass til pellets kan være et problem.
4.1.4 Fjernvarme
Der det er geografisk mulig kan bygget kobles opp mot et fjernvarmenett som leverer varme
via en varmeveksler plassert inne i bygget. Fjernvarmen kommer via fjernvarmenettet fra en
varmesentral hvor vannet varmes opp. Varmesentralen kan benytte forskjellige energikilder
til oppvarming, som biobrensel, olje, varmepumpe eller elektrisitet. Flere fjernvarmeanlegg
drar nytte av husholdningsavfall som brennes i en forbrenningsovn. Dette gir både varme til
fjernvarmenettet og minimerer uønsket avfallsdeponering. Det er imidlertid et problem at
ikke alle fjernvarmeleverandører ønsker å levere kun spisslast til bygg.
4.2 Varmeavgivere
Ved bruk av luft/vann varmepumpe installeres det et vannbårent varmeanlegg som
oppvarmingssystem. Varmepumpen i kombinasjon med en spisslast forsyner en sentralfyr
med varme som distribueres gjennom rør til rom med oppvarmingsbehov. Som
varmeavgivere kan det benyttes blant annet radiatorer, gulvvarme eller varmebatteri i
ventilasjonsaggregatet. Valg av varmeavgiver vil være avhengig av byggets klimaskall og
dermed effektbehov, byggets utforming og bruksområde, samt investeringskostnad. For å
sikre god COP på varmepumpen er så lave temperaturnivåer som mulig på anlegget ønskelig.
4.2.1 Radiatorer
Tradisjonelt har bygg med vannbårent varmeanlegg og oljefyr benyttet seg av radiatorer
med tur/returtemperatur på ca. 80/60 oC. Ettersom varmepumpen i de fleste tilfeller ikke vil
kunne levere en så høy temperatur, og heller ikke vil arbeide godt med en så høy
returtemperatur benyttes heller et lavtemperatursystem med tur/returtemperatur på ca.
50/30 oC. Fordelen med lavtemperaturanlegg er at det gir gode arbeidsforhold for
varmepumpen, ulempen er at den lave temperaturdifferansen mellom radiator og romluft
gir en mindre effektiv varmeoverføring som krever et større radiatorareal enn en et
tradisjonelt høytemperaturanlegg.
4.2.2 Gulvvarme
Gulvvarme består av rørsløyfer som støpes ned i gulvet og transporterer varme med en
tur/returtemperatur på 35/30 oC. Gulvvarme egner seg svært godt i boliger da det gir en
tilnærmet optimal vertikal temperaturgradient. Temperaturnivået gjør oppvarming med
varmepumpe svært godt egnet i kombinasjon med en gulvvarmesløyfe. Gulvvarmesystemer
har en relativt høy investeringskostnad, og vil derfor ikke alltid regnes som lønnsom i bygg
med lavt energibehov.
19
4.2.3 Ventilasjonsvarme
Varmebatteri i ventilasjonsanlegg benyttes til å varme opp uteluften til ønsket temperatur
etter en varmegjenvinner. Ventilasjonsvarme kan benyttes i kombinasjon med annen
romoppvarming eller som eneste oppvarmingskilde i bygg med svært lavt effektbehov. Dette
er foreløpig en lite utprøvd løsning, men lav temperatur på varmeanlegget vil kunne gi god
effektfaktor for varmepumpen.
4.3 Kjøling med luft/vann varmepumpe
En av de store fordelene med en luft/vann varmepumpe i store varmeanlegg er at den kan
benyttes til kjøling når det er behov for det. Ved å reversere varmepumpeprosessen slik at
varmen hentes fra bygget og leveres til uteluften, vil bygget kunne kjøles ned. Dette gjøres
ved at varmebatteriet i ventilasjonsaggregatet i sommerhalvåret fungerer som et
kjølebatteri som leverer vann med en temperatur som er lavere enn uteluften og dermed
kjøler den ned til en behagelig temperatur.
I passivhus vil ofte kjølebehovet være dimensjonerende for varmepumpen. Dette kommer
av at varmebehovet om vinteren er kraftig redusert på grunn av et svært tett og godt isolert
klimaskall og at summen av internlasten og soltilskudd av samme grunn fører til
overtemperatur om sommeren.
Når varmepumpen benyttes til oppvarming kan den ikke benyttes til kjøling samtidig. Rom
med kjølebehov må da nedkjøles med andre metoder. Energimessig vil det da være en fordel
å installere systemer som utnytter spillvarmen til oppvarming. Et er eksempel på en slik
løsning kan være å benytte overskuddsvarme fra datarom, hvor effekttilskuddet kan antas
konstant gjennom året, til oppvarming av tappevann. En mindre energilønnsom løsning kan
være å «dumpe» varmen til uteluften via en tørrkjøler.
4.4 Varmeakkumulering og tappevann
For å minimere antall stopp på varmepumpen og sørge for jevnere drift ved av/på- og
trinnregulering bør det installeres en akkumulatortank i mengderegulerte varmeanlegg
(Zijdemans, 2014).
En varmtvannstank er en type akkumulatortank hvor vannet varmes opp via en
varmeveksler og benyttes til lagring av varmt tappevann. Figur 12 viser en kombinert
akkumulatortank for forvarming av tappevann og lagring av varmt vann til varmeanlegget.
20
Figur 12: Kombinert akkumulatortank til forvarming av tappevann og varmeanlegg, hentet fra enova.no.
Akkumulatortankens oppgave er å lagre og frigi varmen ved behov. Ettersom
varmepumpens COP synker ved dellast vil dette også gi en mer energieffektiv drift. I store
anlegg kan det installeres store akkumulatortanker som kan lagre varme ved lav energipris
og frigi varmen ved høy energipris. Plassmessig er dette imidlertid lite gunstig.
Turtallsregulerte varmepumper minimerer eller eliminerer behovet for akkumulatortank, da
de gir en jevnere drift med lavere reduksjon i COP ved dellast.
21
5 Teoretisk grunnlag for dimensjonering av varmepumpe
For at en varmepumpe skal fungere optimalt, er det helt avgjørende å velge ut riktig
varmepumpestørrelse i forhold til byggets forskriftsstandard og klimasted.
5.1 Klimasoner
De geografiske forholdene i Norge gjør at det norske klimaet er preget av store
motsetninger. Dette skyldes i hovedsak dype fjorder og markerte dalfører med høye
fjellpartier imellom. Det kontinentale preget vi ser i store deler av landet, da spesielt
østafjells og Finnmarksvidda, skyldes den skjermende virkningen fjellene har. Fjellene har
også en stor påvirkning på nedbørsfordelingen (Harstveit & Dannevig, 2015).
Norge er delt inn i 7 klimasoner, hvor landets yttergrenser fra topp til «bunn» representerer
ytterpunktene i det norske klimaet. Det mildeste klimaet finner vi på kysten i Sør-Norge
(klimasone 2), mens det kaldeste klimaet finner vi i Finnmark og innland Troms (klimasone
7).
Energigradtall for
klimasoner
6000
Energigradtall
5000
4000
3000
2000
1000
0
1
2
3
4
5
6
7
Landsgjennomsnitt
Figur 13: Klimasoner i Norge
Figur 14: Energigradtall for klimasoner
Et mål på oppvarmingsbehovet er energigradtall, som beregnes ved å regne ut differansen
mellom døgnmiddeltemperaturen og en basistemperatur på 17 oC. Ved lavere
døgnmiddeltemperatur enn basistemperaturen vil gradtallene bli positive. Dersom
døgnmiddeltemperaturen er høyere enn basistemperaturen vil gradtallene bli negative og
settes lik null. Energigradtallet finner vi ved å summere alle gradtallene for ett bestemt
målepunkt gjennom et helt år (Enova, 2015).
Systematiske observasjoner av været over 30-årsperioder er grunnlaget for alle
klimainformasjoner og gjennomsnittsverdiene av disse målingene kalles normaler eller
gradtallnormaler. Normalene skal i henhold til en internasjonal avtale, benyttes som
offisielle gjennomsnittsverdier. Kartet i Figur 13 viser hvordan klimasonene fordeler seg over
22
landet, mens Figur 14 gir en oversikt normalgradtallene for perioden 1981-2010 (Enova,
2015).
Energigradtallet forteller hvor stort oppvarmingsbehovet er et gjennomsnittsår, men sier
ikke noe om fyringssesongens lengde, eller størrelse på effektbehov. Det er derfor viktig å se
på uteluftens temperaturvarighet for å denne et bilde av hvordan oppvarmingsbehovet
fordeler seg over året. Figur 15 illustrerer temperaturforholdene i tre forskjellige
klimasteder: Oslo, Bergen og Røros. Kurven viser at Bergen har en forholdsvis jevn
temperatur gjennom året, mens Røros har et klima med større forskjeller på sommer og
vintertemperatur.
Figur 15: Temperaturvarighet
I tillegg til temperaturforskjeller vil det også være store forskjeller i nedbørsmengder og
luftfuktighet i de forskjellige klimasonene. Kald luft har en lavere absolutt luftfuktighet enn
varm luft, det vil si at den kan holde på en mindre vannmengde. Vinteren på klimasteder
med ekstremt kalde temperaturer som i innlandet vil derfor være preget av en tørrere luft
målt i absolutt fuktinnhold enn ved kysten hvor vintrene oftest er milde.
5.2 Effekt- og energiberegning
Varmepumpens dimensjonerende varmeeffekt bestemmes i henhold til klimaavhengige
behov som inkluderer rom- og ventilasjonsoppvarming samt klimauavhengige behov som
oppvarming av tappevann.
Byggets brutto effektbehov beregnes ved å beregne byggets transmisjons-, ventilasjons- og
infiltrasjonstap ved en gitt dimensjonerende utetemperatur (DUT) og en valgt
23
innetemperatur (NS-EN 12831, 2003). Dette gjøres ved å sette opp et varmetapsregnskap og
summere alle varmetapspostene.
Effektbehovet regnes ut i fra følgende formel:
𝜙 = 𝜙𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑗𝑜𝑛 + 𝜙𝑙𝑢𝑓𝑡𝑏å𝑟𝑒𝑛 + 𝜙𝑜𝑝𝑝𝑣𝑎𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑒𝑡
(8)
En detaljert beskrivelse for beregning av varmetapspostene finnes i Vedlegg E.
5.3 Varighetskurver
For å finne varmepumpens årlige varmeproduksjon, må det utarbeides en ytelsesvarighetskurve for varmepumpen samt en netto effekt-varighetskurve for bygget
(Zijdemans, 2014). Arealet under krysningspunktet av disse to kurvene vil gi oss den årlige
varmeproduksjonen fra varmepumpen. For å kunne sette opp varmepumpens ytelsesvarighetskurve må byggets netto effektbehov og de lokale klimadataene være kjent. Dette
kan gjøres enten ved manuell beregning eller ved å foreta en simulering i program som
SIMIEN.
For å kartlegge byggets effektbehov settes det opp et effektbalanse diagram og et diagram
for netto effektbehov som funksjon av utetemperaturen.
Figur 16: Effektbalanse-diagram
Figur 17: Netto effektbehov
Figur 16 gir en oversikt over brutto varmetap, brutto varmetap minus internlast og
soltilskudd som en funksjon av utetemperaturen. Netto effekt til oppvarming (netto
varmetap) er arealet mellom kurven for brutto varmetap minus internlast og soltilskudd og
vises også separat i Figur 17.
24
Videre må uteluftens temperaturvarighet for byggets plassering kartlegges. Dette gjøres ved
å se på hvilken klimasone bygget befinner seg i og hvilke temperaturer som gjelder for dette
stedet.
Figur 18: Uteluftens temperaturvarighet
Figur 19: Byggets effektvarighet
Ved å kombinere verdier for uteluftens temperaturvarighet som vist i Figur 18 med byggets
netto energibehov kan byggets effektvarighet plottes som vist i Figur 19.
Luft/vann varmepumpens effektleveranse og COP vil i stor grad endre seg med
utetemperaturen. Ved å ta utgangspunkt i leverandørdata hvor varmepumpene er testet ved
forskjellige temperaturer i henhold til den felles europeiske standarden EN 14511, kan
effektleveransen plottes som funksjon av utetemperaturen og fremstille varmepumpens
ytelseskarakteristikk. Figur 20 viser en typisk ytelseskarakteristikk for en luft/vann
varmepumpe som slåes av ved -10 oC.
Ved videre å kombinere temperaturvarighetskurve for uteluften med oppgitte verdier for
effektleveranse kan varmepumpens ytelsesvarighetskurve plottes i samme diagram som
byggets effektvarighet Figur 21. Varmepumpens dimensjoneringspunkt finnes da i
skjæringspunktet mellom de to grafene.
25
Figur 20: Varmepumpens ytelseskarakteristikk
Figur 21: Dimensjonering av varmepumpe
Til venstre for dimensjoneringspunktet vil varmepumpen gå på fullast, det vil si at den
arbeider med maksimal kapasitet og leverer så mye varme den kan. Til høyre for
dimensjoneringspunktet går varmepumpen på dellast og er kapasitetsregulert.
5.4 SIMIEN
SIMIEN er et energisimuleringsverktøy utviklet i Norge av Program Byggerne. SIMIEN
beregner effekt- og energibehov basert på beregningsmetoder i NS 3031 og har innebygget
informasjon om klimadata, forskriftskrav og standardverdier fra NS 3031, passivhusstandard
og andre aktuelle standarder og forskrifter.
SIMIEN støtter ikke import av BIM-modell, så alle byggets komponenter legges inn manuelt,
men programmet foreslår også typiske systemvirkningsgrader for tekniske komponenter.
Ved inneklimavurderinger er det mulighet for å dele bygget opp i soner for å se hvordan
temperaturen varierer i ulike deler av bygningen.
Programmet gjør det mulig å utføre sommer-, vinter- og helårssimuleringer og vurdere
bygget mot blant annet TEK 10 og passivhusstandard. En tidlig evaluering i SIMIEN vil gi en
god indikasjon på om bygget oppfyller krav i teknisk forskrift og gjør det mulig å indentifisere
hvilke forbedringer som bør gjennomføres.
SIMIEN foretar en dynamisk energiberegning på timesbasis og tar hensyn til hvordan blant
annet internlast og luftmengder vil variere med tilstedeværelse og driftstid, samt at
effektbehovet svinger med varierende utetemperatur og solinnstråling gjennom døgnet og
året.
Beregningen i SIMIEN gir i motsetning til den manuelle beregningsmetoden et direkte
resultat for netto effektbehov ved alle årets 8760 timer slik at disse enkelt kan fremstilles i et
effekt-varighetsdiagram.
26
5.5 Premisser for et velfungerende varmepumpeanlegg
5.5.1 Realistisk beregningsgrunnlag
For riktig dimensjonering av varmepumpen er det essensielt at dimensjoneringer skjer på
grunnlag av en realistisk beregning av effekt- og energibehovet i bygget. For å få til dette må
energiberegningen ta hensyn til byggets brukssamtidighet, brukers energivaner, systemets
treghet og sannsynlige avvik fra ideell beregning etter NS 3031.
I forbindelse med dimensjonering av effektbehov til behovsstyrt ventilasjon er det
hensiktsmessig å vurdere brukssamtidigheten i et bygg. Dette gjøres for å unngå å
dimensjonere ventilasjonsaggregat og dermed varmepumpe unødvendig høyt, slik at det
ofte vil måtte levere dellast fordi det aldri eller sjelden er høy tilstedeværelse i bygget. Antall
brukere og deres arbeidsvaner må kartlegges for å velge en hensiktsmessig samtidighet, som
normalt ligger mellom 60 % og 100 % av maksimal tilstedeværelse i et bygg. Der det antas at
mange brukere jevnlig jobber utenfor bygget og kommer og går i løpet av dagen kan det
velges en samtidighet ut i fra at det i gjennomsnitt vil være en jevnt lav tilstedeværelse. Selv
i et kontorbyggbygg hvor personbelastningen antas å ligge nærmere 100 % gjennom
driftstiden vil det være hensiktsmessig å dimensjonere for lavere samtidighet da det kan
antas at brukere vil forflytte seg mellom kontorer felles oppholdsrom som møterom og
kantine, slik at det ikke vil være samtidig bruk av alle tilluftsventiler.
Dersom beregningsgrunnlaget for dimensjonering av varmepumpe avviker mye fra realistisk
effekt- og energiforbruk kan dette få konsekvenser som vist i Tabell 7.
Tabell 7: Konsekvenser av feildimensjonering av varmepumpe
Konsekvens av dimensjonering av
varmepumpe med for lavt effektbehov
Konsekvens av dimensjonering av
varmepumpe med for høyt effektbehov
Ikke tilstrekkelig varmeleveranse de
kaldeste dagene.
Varmepumpen vil ofte operere på ugunstig
dellast.
Spisslasten vil måtte dekke varmebehovet
flere dager, og energidekningsgraden til
varmepumpen blir lavere enn forventet.
Mange start og stopp kan føre til slitasje, og
kortere levetid.
Høyere strømutgifter enn forventet.
Unødvendig høy investeringskostnad, da en
mindre og billigere varmepumpe ville
fungert bedre.
27
5.5.2 Temperaturforhold
Figur 22 viser hvordan en teoretisk maksimal effektfaktor i et ideelt system uten energitap i
komponenter ville sett ut.
Figur 22: Sammenligning av virkelig- og teoretisk mulig COP. Zijdemans 2014
I realiteten fører energitap til at effektfaktoren for varmepumper ligger innenfor det grønne
området, og ved lav dellast kan det også ligge lavere.
For å utnytte varmepumpen best mulig og få høyest mulig COP er det ønskelig med lavest
mulig temperaturforskjell i temperaturløftet, det vil si høyest mulig temperatur i
fordamperen (der varmen hentes fra) og lavest mulig temperatur i kondensator (der varmen
leveres). Utetemperaturen kan ikke kontrolleres, men det kan og bør velges varmeavgivere
som ikke krever en temperatur ut av varmepumpen som er høyere enn ca. 50 oC.
Erfaringstall viser hvordan temperaturforhold påvirker COP og effektleveranse (Zijdemans,
2014):
-
COP avtar 2-3 % for hver grad økning i temperaturløft
Avgitt effekt reduseres 3-4 % for hver grad senkning av fordampertemperatur
Avgitt effekt reduseres ca. 0,5 % for hver grad økning av kondenseringstemperatur
Overføring av varme fra varmepumpen til varmeanlegget skjer via kondensatoren, som
fungerer som en varmeveksler. For at varmeoverføringen mellom varmepumpe og returvann
på varm side skal være mest mulig effektiv er det ønskelig med en lavest mulig
returtemperatur til kondensatoren. Dette kommer av at varmeoverføringen er proporsjonal
med temperaturforskjellen. Kaldere returtemperatur fører til høyere temperaturforskjell
over kondensator og mer effektiv varmeoverføring.
Uteluftens forskjellige temperatur og luftfuktighet på forskjellige klimasteder vil gi
forskjellige arbeidsforhold for en luft/vann varmepumpe. Som erfaringstallene over viser, vil
28
effektleveransen reduseres mest ved senkning av fordampertemperaturen, dette er grunnen
til at luft/vann varmepumper normalt må slåes av ved lave utetemperaturer.
Ved hvilken temperatur varmepumpen slås av avhenger av modell og ligger vanligvis mellom
-10 oC og -15 oC, mens noen produsenter oppgir at varmepumpen kan driftes ned til -20 oC.
En luft/vann varmepumpe vil derfor gi høyest dekningsgrad på steder hvor det sjeldent eller
aldri forekommer utetemperaturer lavere enn laveste driftstemperatur.
Problemet med rimdannelse på utedel er størst ved temperaturer mellom -5 oC og 5 oC og
ved høy relativ luftfuktighet. Kalde klimasoner hvor temperaturen i fyringssesongen ofte
ligger lavere enn dette vil ikke i like stor grad være plaget av rimdannelse. I milde kyststrøk
derimot vil lufttemperaturen i fyringssesongen ofte ligge i innenfor dette intervallet og føre
til en vesentlig lavere årsvarmefaktor for varmepumpen.
5.5.3 Systemløsning
For å oppnå lavest mulig returtemperatur til kondensator er det viktig å utforme
varmeanlegget slik at varmtvannet utnyttes best mulig. Dette kan for eksempel løses ved
seriekobling av komponenter som krever forskjellig tur/retur temperatur. For eksempel kan
anlegget utføres slik at radiatorkursens returvann benyttes som turvann til gulvarmekurs.
Shuntventiler som blander varmt tur-vann i returvann bør unngås.
Mengderegulert anlegg gir lavere returtemperatur til varmepumpen og bør derfor velges
fremfor temperaturregulert anlegg. Akkumulatortank bør benyttes for å minimere antall
start og stopp på varmepumpen.
Ved dimensjonering av varmepumpe lønner det seg å trekke ut oppvarmingsposter som gir
dellastdrift. I et bygg hvor effektbehovet til oppvarming av tappevann er svært lavt i forhold
til det totale energibehovet til oppvarming, er det uhensiktsmessig å dimensjonere en
varmepumpe til romoppvarming som også dekker oppvarming av tappevann om sommeren.
Dette vil knytte opp varmepumpen til å levere en svært lav effekt på dellast som er svært
ugunstig for varmepumpens levetid, på en tid hvor varmepumpen kunne vært benyttet til
kjøling. Et alternativ kan være å installere en separat varmepumpe som kun varmer
forbruksvann, da denne vil få en jevn drift gjennom året.
5.5.4 Avriming
Kondens på utedel vil alltid forekomme og krever gode løsninger for at vannet renner bort.
Ved utetemperatur på 5oC og lavere vil temperaturen på kjøleflaten på utedelen av
varmepumpen ligge på frysepunktet og utfelling av kondens vil føre til rimdannelse. Dette
islaget på utedelens varmeveksler vil føre til dårligere varmeoverføring ettersom islaget øker
i tykkelse. Rimdannelse vil også føre til redusert åpningsareal for varm luft å komme til
varmeveksleren, noe om gir økt trykkfall og behov for høyere vifteeffekt (Jakobsen & Stene,
2003).
29
De fleste moderne varmepumper utfører derfor automatisk varmgassavriming ved at
prosessen reverseres og varmt arbeidsmedie sendes tilbake til utedelen.
Varmepumpeprosessen reverseres via en 4 veis ventil. Ulempen med metoden er at
varmepumpen ikke leverer varme under avrimingen, den vil derimot faktisk hente varme fra
varmeanlegget. Avrimingens korte lengde (vanligvis ca. 6 min.) og treghet i et vannbårent
varmesystem gjør at denne korte mangelen på levert varme i praksis ikke vil oppleves av
brukere av bygget.
Dette fører til en reduksjon i effektfaktoren på 10-20 % (Stene, Oppvarmingssystemer for
lavenergiboliger, 2015).
For mest mulig effektiv avriming kan det benyttes varmepumpe med to kompressorer og
separate kuldemediekretser. Det kan da veksles på bruk av kompressorer slik at når en
kompressor ikke er i bruk vil uteluften ha en høyere temperatur en uteflaten og dermed
avrimes naturlig uten «tvungen» avriming.
Det vil også være store forskjeller i hvordan varmepumper utfører selve avrimingen. Noen
varmepumper utfører avriming ved forhåndsbestemte intervaller i forhold til driftstid
lufttemperatur, mens andre har sensorer som detekterer tilising og kun utfører avriming ved
behov.
5.5.5 Styring og drift
Velfungerende varmepumpesystemer stiller høye krav til kompetanse i prosjektering så vel
som innregulering og drift. Godt samarbeid i prosjekt-, overtagelse- og driftsfase er
nødvendig for å sikre et velfungerende anlegg.
Ved overlevering bør det foretas en grundig innregulering av anlegget. Det bør etableres
gode rutiner for å unngå skitt, smuss og korrosjon som reduserer varmeoverføringsevnen til
utedelens varmeveksler.
Varmepumpesystemer kan være kompliserte og krever riktige forhold for å fungere
optimalt. Det finnes utallige eksempler på varmepumpesystemer som ikke fungere slik som
forbruker ble forespeilet, og dette hever terskelen for å velge varmepumpe som
oppvarmingskilde.
I store bygg vil det ofte benyttes flere typer varmekilder og varmeforsyningsløsninger. For
eksempel kan det benyttes varmepumpe til grunnlast, separat avtrekksvarmepumpe til
oppvarming av tappevann og elkjel til spisslast. Ventilasjonssystemet krever god regulering,
og det kan også foregå kjøling samtidig som oppvarming i bygget. For å oppnå godt
inneklima er det derfor helt essensielt at disse systemene er koblet sammen i et enkelt og
oversiktlig SD-anlegg som gir mulighet til å drifte anlegget hensiktsmessig. God drift krever
også kompetent driftspersonell som forstår konsekvenser av endringer i systemet.
30
5.5.6 Oppsummering
Oppsummert er dette premissene som bør ligge til grunn i for å få et velfungerende
luft/vann varmepumpeanlegg:
-
Lavest mulig temperaturløft
Lav returtemperatur til kondensator
Turtallsregulering av varmepumpe
Lavest mulig dellastandel
Mengderegulert anlegg med akkumulatortank ved av/på regulering
Systemløsninger tilpasset det enkelte bygg
Mildt klima
Gode løsninger for avriming
Godt vedlikehold for å unngå korrosjon
Et godt SD-anlegg
Kompetent driftspersonale
31
6 Metode for dimensjonering av varmepumpe
For å undersøke hvordan en luft/vann varmepumpe skal dimensjoneres ved forskjellig klima
og forskriftsstandarder er det foretatt effekt- og energiberegninger med utgangspunkt i
samme arkitektmodell. Det er gjort beregninger for seks scenarier. Klimastedene Oslo,
Bergen og Røros ved TEK 10- og passivhusstandard. Beregningene er gjort med
energisimuleringsprogrammet SIMIEN og manuell beregningsmetode.
6.1 Energiberegningsmetoder
6.1.1 Manuell metode
For å bedre forståelsen av hvilke beregninger som må utføres for å utarbeide en
effektvarighetskurve er det foretatt en manuell beregning for alle scenarier.
Fremgangsmåte for utarbeidelse av effektvarighetskurve:
1.
2.
3.
4.
Kartlegge byggets varmetapsposter og internlast.
Beregne byggets netto effektbehov som funksjon av utetemperatur.
Kartlegge temperaturvarighet på aktuelt klimasted.
Beregne byggets effektvarighet.
Brutto effektbehov er beregnet ut i fra DUT og internlaster er beregnet ut i fra tabellverdier i
NS 3131. Soltilskudd er beregnet ut i fra beregningsmetoden SOLVOR, formler finnes i
Vedlegg F. Datasett for uteluftens temperaturvarighet er hentet fra boken «VVS-tekniske
klimadata for Norge» (Wolleng, 1979).
Denne beregningsmetoden benytter døgnmiddelverdier for uteluftens temperaturvarighet
og tar dermed ikke hensyn til svingninger i temperatur og effektbehov gjennom døgnet. Den
manuelle beregningsmetoden er antatt å gi et grovt estimat for hvordan byggets
effektbehov vil fordele seg ut over året.
Fullstendig utregning for passivhus i Oslo er beskrevet i Vedlegg H.
6.1.2 SIMIEN
Flytdiagrammet viser fremgangsmetode for fremstilling av effektvarighetskurve ved
simulering i SIMIEN.
Figur 23: Trinnvis fremgangsmetode for fremstilling av effektvarighetskurve.
32
For å fremstille en effektvarighetskurve basert på simuleringer i SIMIEN, må først all inndata
legges inn i SIMIEN basert på beregninger og fastsatte verdier i henhold til de ulike
forskriftstandarder, for hvert av klimastedene.
Inndata i SIMIEN, velger:
1. Klimasted og bygningskategori
2. Legger inn oppvarmet gulvareal og luftvolum
3. Antall soner bygget skal ha basert på bruksmønster og belysning/teknisk utstyr for
rommene.
4. Konstruksjoner med varmetapsegenskaper
5. U-verdier og solskjerming
6. Ventilasjonstype, luftmengde, SFP-faktor og tilluftstemperatur.
7. Internlast
8. Setpunkttemperatur i og utenfor driftstid
Kjører deretter årssimulering for hvert enkelt klimasted og for begge standarder.
Timesverdiene for hver av simuleringene lagres i tekstfil.
Timesverdier for utetemperatur, effektbehov til oppvarming og ventilasjonsvarme
importeres i Excel, hvor netto effektbehov til oppvarming summeres i en kolonne rangert fra
høyest til lavest verdi, med en tilhørende kolonne med timesverdier fra 1 til 8760.
Til slutt lages effektvarighetskurven i et xy-diagram hvor effekten vises langs y-aksen som
funksjon av tiden (timer), som vises langs x-aksen.
6.1.3 SIMIEN realistisk
Ved dimensjonering av varmeanlegg er det nødvendig å endre på noen parametere som kan
tenkes at avviker fra den standardiserte SIMIEN beregningen basert på verdier i NS 3031.
Den standardiserte beregningen tar utgangspunkt i ideelle forhold. Virkeligheten er ofte en
annen. Erfaringer fra bransjen tilsier at den idealiserte beregningen ofte gir et for lavt
energiforbruk i forhold til realiteten. Dette kan skyldes flere faktorer, for eksempel at
vinduer åpnes, fleksitid og hjemmekontor bidrar til at rom står tomme og det er færre
personer på jobb, problemer med drift av anlegg osv. Hvilke parametere som bør endres på
er avhengig av type bygg og bruksmønsteret til bygget. For næringsbygg er det vanlig å
justere følgende parametere:
-
Temperaturvirkningsgrad
Setpunkt-temperatur
Luftmengde
Driftstid (internlast)
Simulert energiforbruk med disse justeringene vil dermed gi et energiforbruk som samsvarer
mer med virkeligheten, og vil dermed gi et bedre grunnlag til å ta ut riktig størrelse på
varmepumpen.
Det er i oppgaven derfor gjort beregninger i SIMIEN basert på ideelle verdier som beskrevet
over og reelle forhold (antatte verdier) for begge standardene og de tre klimastedene.
33
6.2 Inndata
Figur 24: Molde tinghus
Energiberegninger bygger videre på arbeid gjort i prosjektet «Prosjektering av VVS anlegg i
Molde Tinghus» i emnet «Varme-, ventilasjon- og sanitærteknikk» utført høsten 2014.
Eksempelbygget Molde Tinghus er prosjektert av Statsbygg på oppdrag fra
Domstoladministrasjonen i Molde. Prosjektet har høy miljøambisjon og krav til blant annet
energibruk og benyttelse av lavt forurensende materialer. Per i dag er tomta byggeklar, men
manglende finansiering gjør at igangsetting er utsatt på ubestemt tid.
Energiberegninger er gjort ved TEK 10- og passivhusstandard.
6.2.1 Varmetapsegenskaper
Bygget har et totalt gulvareal på 3150 m2 over 5 etasjer inkludert kald kjeller. Areal på alle
flater, vinduer og dører er hentet fra arkitektmodell tegnet i Revit Architecture, og
presentert i Vedlegg D. Kjelleren ansees i beregningene som kald sone, dvs. at alt varmetap
nedover skjer gjennom gulv mellom første etasje og kjelleren. Oppvarmet areal består derfor
av etasje 1-4, til sammen 2520 m2.
Det er i kjelleren estimert en jevn vintertemperatur på 5 oC for beregning av
dimensjonerende effektbehov og en sommertemperatur på 15 oC benyttet i SIMIENberegning.
Luftmengder beregnet ut i fra person- og materialbelastning i henhold til TEK 10. Det antas
behovsstyrt ventilasjon med brukssamtidighet på 80 %. Gjennomsnittlig luftmengde i
driftstiden er derfor antatt å tilsvare 0,8 ganger prosjektert luftbehov (i henhold til anvisning
i SIMIEN).
For at effekt- og energiberegningene med manuell metode og SIMEN skal være mest mulig
sammenlignbare er det benyttet samme verdier for inndata i begge metodene. Tabell 8 viser
valgte U-verdier og tekniske spesifikasjoner ved passivhus og TEK 10 standard. Fullstendig
oversikt over fasade og vindusarealer finnes i Vedlegg D.
34
Effektbehov til oppvarming av tappevann holdes utenfor energiberegningen ettersom dette
er så lavt for et kontorbygg at det ikke lønner seg å inkludere dette i varmepumpens
effektdekning.
Ved simulering i SIMIEN basert på realistiske forhold, benyttes den samme
fremgangsmetoden som beskrevet i SIMIEN, men endrer på følgende 5 parametere med
antatte verdier i henhold til Tabell 8:
Tabell 8: Inndata til energiberegninger i den realistiske SIMIEN beregningen.
Parametere
Temperaturvirkningsgrad [%]
Setpunkt temperatur [oC]
- Driftstid
- Utenfor driftstid
Luftmengde [m3/h]
- Driftstid maks:
min:
- Utenfor driftstid
Driftstid [h]
TEK 10
Passivhus
Ideell
Realistisk Ideell
Realistisk
80
75
85
80
21
19
22
22
21
19
22
22
8,42
7
2
12
10,53*
8
0
10
8,42
6
1
12
10,53*
7
0
10
*Realistisk luftmengde er 100 % av beregnet luftmengde.
6.2.2 Internlast
For passivhus hentes verdier for internlast fra belysning, utstyr og personer i Tabell 8 og
Tabell A.3 i tillegg A i NS 3701. For belysning antas det at 100 % av tilført effekt til belysning
konverteres til varme. For bygning etter TEK 10 hentes verdier for internlast i fra Tabell A.1 i
tillegg A.
For begge forskriftsstandarder er driftstiden i henhold til Tabell A.3 i tillegg A i NS 3031 satt
til 12 timer, fra klokken 07.00 til 19.00. Ettersom driftstiden er satt til et halvt døgn er
internlast beregnet som en middelverdi i begge beregningsmetodene, dvs. tabellverdien er
delt på to for å få riktig energibehov per døgn. Tabell 9 viser verdier for internlast ved TEK
10- og passivhusstandard.
Tabell 9: Internlast
Internlast
Belysning
Teknisk utstyr
Varmetilskudd fra personer
Varmtvann
TEK 10
[W/m2]
8
11
4
1,6
Passivhus
[W/m2]
4
6
4
1,6
Driftstiden på internlast endres fra 12 til 10 timer ved realistisk beregning i SIMIEN, samtidig
som driftstid for ventilasjon og varme opprettholdes som vist i Tabell 8.
Vindusareal er hentet fra arkitektmodell i Revit. Andel karm og ramme av totalt vindusareal
er målt til ca. 17 %, dvs. 83 % av vindusarealet består av glass og slipper gjennom lys.
35
I manuell metode er det valgt en gjennomsnittlig solskjermingsfaktor som antas å
representere et gjennomsnitt mellom solskjerming i åpen og aktivisert stilling. I beregning i
SIMIEN er det valgt dynamisk solskjerming med tilsvarende god solskjermingsfaktor. Kravet
til solskjermingsfaktor i henhold til TEK 10 er på 0,15, og det antas at bygg som bygges etter
denne standarden ikke vil strekke seg etter mer ambisiøse mål. For passivhus er
solskjermingsfaktor satt til 0,10.
6.2.3 Klimasteder
Det er valgt å foreta energiberegninger ved tre klimasteder som antas å belyse hvordan
forskjeller i det norske klimaet påvirker energibruken og dimensjoneringen av
varmepumpen.
Tabell 10: Klimasted med tilhørende klimasoner, normal gradtall og DUT.
Sted
Klimasone
Oslo
Bergen
Røros
1. Sør-Norge innland
2. Sør-Norge kyst
3. Sør-Norge høyfjell
Normal gradtall
1981-2010
3 882
3 462
5 818
DUT
-20 oC
-12 oC
-40 oC
6.3 Dimensjonering av varmepumpe
6.3.1 Fremgangsmåte for dimensjonering av luft/vann varmepumpe:
1. Bestemme type vannbårent varmeanlegg og maksimalt temperaturløft ved DUT.
2. Hente tabellverdier for effektleveranse og tilført effekt ved gitte utetemperaturer og
valgt levert temperatur til varmeanlegget.
3. Legge verdier for effektleveranse for forskjellige varmepumpestørrelser inn i Excel.
4. Korrigere effektleveranse for avriming.
5. Fremstille tre varmepumpestørrelsers korrigerte effektleveranse i samme graf som
byggets effektvarighet.
6. Beregne dekningsgrad, COP for varmepumpen og kombinert COP for varmepumpe
og spisslast.
7. Velge den varmepumpestørrelsen som ser mest hensiktsmessig ut, ved at den gir god
energidekningsgrad og gode dellastforhold.
Det er benyttet data for effektleveranse for luft/vann varmepumper for to
varmepumpetyper: Clivet ELFOEnergy Vulcan og Clivet ELFOEnergy Vulcan Medium. Dette er
varmepumper som leveres til det norske markedet av ABK.
Clivet ElfoEnergy Vulcan (heretter kalt Vulcan), kommer i tre forskjellige størrelser, og Clivet
ElfoEnergy Vulcan Medium (heretter kalt Vulcan Medium) kommer i seks forskjellige
størrelser. Sammen antas det at disse modellene og størrelsene vil kunne dekke variasjonen
i effektbehov ved alle scenarier.
36
Figur 25: Clivet ElfoEnergy Vulcan
Figur 26: Clivet ElfoEnergy Vulcan Medium
Tabell 11: To varmepumpemodeller med produktdata.
Clivet ElfoEnergy Vulcan
Varmeytelse ved 7oC
Størrelse
Kuldemedium
Kompressortype
Antall kompressorer
Minimum temperatur på
Reversibel
varmekilde
Mulighet for oppvarming av
tappevann
14,9 – 26,3 kW
82, 122, 162, 202, 262, 302
R407c
Scroll
1
-15
Ja
Ja
Clivet ElfoEnergy Vulcan
Medium
29,1 – 99,6 kW
41, 61, 81
R407c
Scroll
2
-15
Ja
Ja
Vulcan Medium har to kompressorer med separate kuldemediekretser, noe som gir god
driftssikkerhet da anlegget vil kunne levere 50 % effekt ved kompressorhavari og
vedlikehold. Både Vulkan og Vulkan Medium er reversible og kan dermed benyttes til kjøling
om sommeren.
Videre tas det utgangspunkt i leverandørdata hvor varmepumpene er testet ved forskjellige
temperaturer i henhold til den felles europeiske standarden EN 14511. Produsent oppgir
maksimal effektleveranse og tilført effekt til kompressor ved fullastdrift ved -15, -10, -7, -5,
2, 7 og 10 oC. Det antas mengderegulert varmeanlegg med konstant levert temperatur til
varmeanlegget på 45 oC.
6.3.2 Avriming
Varmepumpeprodusenter oppgir tabellverdier for levert og tilført effekt til kompressor ved
forskjellige temperaturer på anlegg og i uteluft. Disse tabellverdiene representerer drift ved
ideelle forhold ved fullast og varmevekslere med helt rene flater. For å ta hensyn til redusert
effektleveranse og COP ved reelle forhold oppgir derfor produsenten korreksjonsfaktorer for
37
avriming ved gitte utetemperaturer. Tabell 12 viser korreksjonsfaktorer for varmepumpene i
serien Clivet Vulcan:
Tabell 12: Korreksjonsfaktor for avriming
Utetemperatur [oC]
-5
0
5
Andre temperaturer
Korreksjonsfaktor for avriming 0,89 0,88 0,94
1
Ettersom det ikke er oppgitt data for effektleveranse ved 0 oC og 5 oC korrigeres denne ved 2
oC og 7 oC da det er tilgjengelig data ved disse verdiene og interpolasjon mellom disse
punktene gir et tilsvarende forløp for effektreduksjon. Effektreduksjon om følge av avriming
er beregnet ut i fra Tabell 13.
Tabell 13: Korrigert korreksjonsfaktor for avriming
Utetemperatur [oC]
-5
2
7
Andre temperaturer
Korreksjonsfaktor for avriming 0,89 0,88
1
1
Legger deretter inn effektleveranse justert for avriming direkte inn i Excel.
6.3.3 Beregning av COP og dekningsgrad
For alle varmepumpestørrelsene er det oppgitt tilført effekt til kompressor og totalt tilført
effekt til varmepumpen (kompressor, vifter og andre komponenter) ved 7 oC. For å regne ut
en COP ved andre utetemperaturer antas det at forholdet mellom tilført effekt til
kompressor og totalt tilført effekt holdes konstant ved alle temperaturer for hver enkelt
varmepumpemodell og størrelse. Korreksjonsfaktor for alle varmepumpemodeller er vist i
Tabell 14:
Tabell 14: Beregning av totalt tilført effekt til varmepumpe
Varmepumpestørrelse
Tilført effekt til kompressor
ved 7 grader
[kW]
41
61
81
82
122
162
202
262
302
3,99
5,37
7,27
7,06
10,5
13,3
19,2
22,8
27,3
Total tilført
effekt
ved 7 grader
[kW]
4,51
5,82
8,27
7,97
11,4
14,7
20,6
24,6
29,3
Korreksjonsfaktor
1,130
1,084
1,138
1,129
1,086
1,105
1,073
1,079
1,073
Tilført effekt til kompressor justeres ved korreksjonsfaktoren til totalt tilført effekt til
varmepumpen.
38
Deretter beregnes det en momentan COP ut i fra forholdet mellom effektleveranse justert
for avriming og totalt tilført effekt til varmepumpen. Videre korrigeres denne COP for
dellastforhold ut i fra formel 7.
Ut i fra graf for temperatur- og effektvarighet anslås varigheten av de forskjellige
driftstilfellene, slik at COP ved forskjellige driftstilfelles kan vektes og summeres til et anslag
for årsvarmefaktor. Tabeller for utregninger finnes i Vedlegg O.
Årsvirkningsgrad for varmeanlegg inkludert spisslast er beregnet ut i fra formel 3.
Varmepumpens energidekning er beregnet ved øyemål ved å se på hvor stort areal
varmepumpen dekker av området under effektbehovsgrafen.
39
7 Resultat
7.1 Energiberegning
7.1.1 Sammenligning av energiberegning med forskjellige metoder.
Nedenfor presenteres effektvarighetskurver for de ulike beregningsmetodene for alle
scenarier.
Effekt
[kW]
Oslo
Bergen
Røros
200
200
200
150
150
150
100
100
100
50
50
50
0
0
0
5000
Ideell
Manuell
0
0
Varighet [h]
Realistisk
5000
0
Varighet [h]
5000
Varighet [h]
Figur 27: Effektvarighet for de tre klimastedene med TEK10
Effekt
[kW]
Oslo
Bergen
Røros
120
120
120
100
100
100
80
80
80
60
60
60
40
40
40
20
20
20
0
0
0
5000
Varighet [h]
Realistisk
Ideell
Manuell
0
0
5000
Varighet [h]
0
5000
Varighet [h]
Figur 28: Effektvarighet for de tre klimastedene med passivhusstandard.
Felles for de tre beregningsmetodene er at simulering gjort i SIMIEN (ideell- og realistisk
metode) har et maksimalt effektbehov som er høyere enn ved manuell beregning og at
ideell metode skiller seg ut ved at effektvarighetskurven får et brattere forløp enn ved de
øvrige beregningsmetodene.
40
For begge standardene viser resultatene at realistisk- og manuell metode følger hverandre
med lite avvik for klimastedene Oslo og Bergen, mens det er et større avvik i Røros, og da
spesielt for passivhus.
Den realistiske metoden gir det høyeste effektbehovet for alle scenarier, med unntak av
Bergen passivhusstandard, hvor det er den ideelle metoden som gir det høyeste
effektbehovet.
Ideell metode gir kortere fyringssesong for alle scenarier, og avviket mellom ideell metode
og de to øvrige metodene blir spesielt stort når beregningene gjøres med passivhusstandard.
Manuell metode gir stort sett en litt lengre fyringssesong enn ved realistisk metode, med
forholdsvis små avvik mellom disse to metodene i TEK 10. Her skiller Røros seg fra Oslo og
Bergen, hvor avvikene mellom metodene er større.
Noen av årsakene til at den ideelle metoden har det minste behovet for oppvarming av de
tre metodene, er at forholdene som er lagt til grunn for beregningene (NS 3031) er ideelle og
derfor ikke realistiske. Ved å endre noen parametere i SIMIEN har den ideelle metoden blitt
mer realistisk og mer lik den manuelle metoden ved at kurveforløpet er slakere.
Ved å sammenligne manuell metode med beregninger i SIMIEN er det viktig å merke seg at
SIMIEN opererer med forskjellig klimadata enn ved manuell beregning, hvor den kaldeste
utetemperaturen avviker mellom metodene. Som et eksempel opererer SIMIEN med
-24,7 oC som kaldeste utetemperatur i Oslo, mens manuell beregning benytter DUT, som i
Oslo er -20 oC. For Bergen og Røros er forholdene motsatt. Dette har derimot ingen
påvirkning for videre resultater, da effekttoppen utgjør få timer og dermed ikke påvirker
resultatene for dimensjonering av varmepumpe.
Andre faktorer som kan påvirke resultatene er at SIMIEN utfører timesbaserte beregninger,
mens manuell metode baserer seg på døgnmidlede beregninger. Ved så detaljerte
beregninger er det rimelig å anta at det vil forekomme tidspunkter hvor varmetapet er høyt
på grunn av lav utetemperatur samtidig som internlastene er svært lave eller ikkeeksisterende. Den døgnmidlede beregningen vil derimot ikke vise de timene hvor
energibehovet avviker veldig fra normalen.
Soltilskudd ved manuell metode er beregnet etter SOLVOR, en beregningsmetode som gir
lavere effekttilskudd enn beregning i SIMIEN. Dette resulterer i at netto energibehov holder
seg høyere gjennom året og fyringssesongens varighet blir beregnet til lengre enn ved
beregning i SIMIEN.
Manuell metode gir et udetaljert overslag, mens ideell beregning i SIMIEN ikke representerer
et realistisk energiforbruk. Det er derfor valgt å benytte den realistiske metoden i SIMIEN for
dimensjonering av varmepumpe, slik at det er denne metoden som ligger til grunn for videre
beregninger og resultat fremstillinger.
41
7.1.2 Sammenligning av energiberegning ved alle scenarier
Figur 29 og Figur 30 Figur 30 viser effektvarighetskurver for de tre klimastedene ved begge
standardene.
Effekt
[kW]
180
Effekt
[kW]
TEK10
Passivhus
180
177
160
160
140
140
139
120
120
100
112
100
98
Oslo
Bergen
Røros
Tappevann
80
60
40
87
80
Oslo
Bergen
Røros
Tappevann
63
60
40
20
20
0
0
0
2000
4000
6000
8000
0
2000
4000
Varighet [h]
6000
8000
Varighet [h]
Figur 29: Effektvarighetskurver TEK 10
Figur 30: Effektvarighetskurver passivhus.
Figurene viser at det er Røros som har det høyeste effektbehovet, største energibehovet og
lengste fyringssesongen av de tre klimastedene for begge standarder, mens Bergen har de
laveste verdiene. Bergen har et brattere kurveforløp i starten enn de to andre klimastedene,
for så å flate ut mot slutten.
Ved å se på forskjellen mellom standardene, har samtlige klimasteder vesentlig høyere
effekt- og energibehov med TEK 10 sammenlignet med passivhusstandard. Fyringssesongens
varighet blir litt redusert ved beregninger gjort med passivhus fremfor TEK 10. Resultatet
som fremkommer her er typisk for de tre klimastedene.
Figur 31 viser en detaljert oversikt over det totale energibehovet ved alle scenarier.
Totalt energibehov til oppvarming inkludert
tappevann
100,0
86,3
[kwh/m2]
80,0
61,0
60,0
40,0
49,2
35,3
48,8
28,9
TEK10
Passivhus
20,0
0,0
Oslo
Bergen
Røros
Figur 31: Energibehov til ventilasjon, oppvarming og tappevann
42
Figuren viser at Røros har det største energibehovet, nesten dobbelt så stort som Bergen,
som har det laveste energibehovet av de tre klimastedene. Dette gjelder for begge
standardene. Ettersom Røros har det kaldeste klimaet og Bergen det varmeste klimaet
gjennom året er resultatene som forventet.
For de tre klimastedene blir energibehovet vesentlig redusert ved å benytte
passivhusstandard fremfor TEK 10. Dette skyldes et vesentlig bedre klimaskall, og mer
effektive tekniske installasjoner ved passivhusstandard.
7.1.3 Effektbehovsfordeling
Figur 32 og Figur 33 viser effektbehovsfordelingen for Bergen for begge forskriftstandarder.
Vedlegg L viser resultatene for de øvrige klimastedene.
Effekt
[kW]
Effekt
[kW]
TEK 10
80
Passivhus
80
70
Romoppvarming
70
Romoppvarming
60
Ventilasjonsvarme
60
Ventilasjonsvarme
50
Tappevann
50
Tappevann
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Varighet [h]
Figur 32: Effektbehovsfordeling for Bergen TEK 10
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Varighet [h]
Figur 33: Effektbehovsfordeling for Bergen passivhus
Figurene viser at tappevann utgjør en konstant varmelast gjennom året, og er den samme
uavhengig forskriftsstandard. Dette gjelder også uavhengig av klimasted.
Romoppvarming og ventilasjonsvarme er begge temperaturavhengige, slik at behovet for
effekt er størst når det er kaldest. Romoppvarming krever mer energi og har en høyere
maksimal effekt enn ventilasjonsvarme. Varigheten for romoppvarming er mer enn
fordoblet sammenlignet med ventilasjonsvarme. Dette er en trend som er gjeldene for alle
tre klimastedene.
43
Figur 34 viser hvor stor andel av det totale energibehovet som går til tappevann for de ulike
scenariene.
Andel tappevann av totalt energibehov
24
25
20
Prosent [%]
20
15
14
12
14
TEK10
10
8
Passivhus
5
0
Oslo
Bergen
Røros
Figur 34: Andel tappevann av totalt energibehov.
Figuren viser at beregning gjort med passivhusstandard bidrar til at en større andel av det
totale energibehovet går med til oppvarming av tappevann sammenlignet med beregninger
gjort med TEK 10. For Bergen utgjør forskjellen mellom standardene 10 %, med henholdsvis
24 % for passivhus og 14 % for TEK 10. Dette skyldes at tappevannet er en konstant
varmelast og utgjør dermed en større andel når oppvarmingsbehovet er redusert.
Resultatene viser et mindre avvik mellom standardene for de øvrige klimastedene.
Ved å trekke ut andelen av tappevann fra det totale energibehovet, viser Figur 35
energibehovet til ventilasjon- og romoppvarming for alle scenarier.
Energibehov til ventilasjon- og romoppvarming
79,2
80,0
[kwh/m2]
60,0
54,0
42,2
41,8
TEK10
40,0
28,3
Passivhus
21,9
20,0
0,0
Oslo
Bergen
Røros
Figur 35: Totalt energibehov minus tappevann.
Tappevann holdes utenfor i videre resultatfremstillinger, slik at det kun er tallene presentert
i Figur 35 som ligger til grunn for videre beregninger.
44
7.1.4 Effekt- og temperaturvarighet
Figur 36 viser effekt- og temperaturvarighet for Oslo med begge standarder. Vedlegg M viser
de øvrige klimastedene.
Effekt- og temperaturvarighet Oslo
160
Effekt [kW]
120
15
100
5
80
60
-5
TEK10
40
Passiv
20
Utetemperatur [°C]
25
140
-15
Temperaturvarighet
0
-25
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 36: Effekt- og temperaturvarighet for Oslo, begge standarder.
Ved å plotte temperaturvarigheten er det mulig å hente ut effektbehovet ved gitte
utetemperaturer. Disse resultatene og resultatene for de øvrige klimastedene benyttes
videre til dimensjonering av varmepumper.
45
7.2 Varmepumper
7.2.1 Avriming
Figur 37 og Figur 38 viser varmepumpens reduserte ytelse som følge av avriming i Bergen og
Røros ved TEK 10 standard. Disse klimastedene er benyttet som eksempler da de best
illustrerer hvordan avrimingen påvirker effektleveransen forskjellig for klimastedene.
VP - ytelse justert for avriming Bergen - TEK 10
100
30
Effektvarighet
90
25
82
Temperaturvarighet
70
Effekt [kW]
15
10
60
5
50
40
20
Justert ytelse
0
10
7
5
2
0
-5
30
-5
20
-10
10
-15
0
Temperatur [oC]
80
-20
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 37: Varmepumpeytelse, justert for avriming.
I dette eksempelet, med varmepumpestørrelse 82 i Bergen, ligger avrimingsområdet
innenfor varmepumpens fullastområde og vil derfor redusere varmepumpens dekningsgrad
med om lag 7000 kWh. Dette fører også til at varmepumpens reelle dimensjoneringspunkt
blir flyttet fra ca. 2 oC til 3 oC og dimensjonerende effekt reduseres fra ca. 26 kW til 24 kW.
Dersom varmepumpens ytelse var justert ut i fra bransjenormtall med maksimal
effektreduksjon på 20 % ved avriming ville reduksjonen i dekningsgrad vært betydelig større
og dimensjoneringspunktet lavere.
46
VP - ytelse justert for avriming Røros - TEK 10
180
30
Effektvarighet
20
202
140
Justert for avriming
120
Temperaturvarighet
100
-10
80
-7
-5
-3
0
5
2
7
10
10
0
-10
-15
60
Temperatur [oC]
Effekt [kW]
160
-20
40
-30
20
0
-40
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 38: Varmepumpeytelse, justert for avriming.
I eksempel med varmepumpestørrelse 202 i Røros ligger avrimingsområdet i varmepumpens
dellastområde og vil derfor ikke redusere varmepumpens dekningsgrad eller
dimensjoneringspunkt. Derimot vil momentan COP ved avrimingen reduseres, ettersom
forholdet mellom levert- og tilført effekt reduseres. Grafene fra begge eksemplene viser at
avriming kan gi vesentlige endringer i effektleveranse og dekningsgrad. Varmepumpeytelse i
resterende beregninger er derfor justert for avriming.
Tabell 12: Korreksjonsfaktor for avriming, viser at den momentane effektleveransen
reduseres med mellom 6 og 12 % i avrimingsområdet mellom -5 oC og 5 oC. De fleste
fagartikler (Stene, Oppvarmingssystemer for lavenergiboliger, 2015) refererer til en
effektreduksjon på mellom 10 % og 20 %, noe som utgjør en totalt større reduksjon på
effektleveransen.
47
Figur 39 viser hvor stor effektreduksjon avriming med produktdata og bransjenormtall utgjør
i forhold til ideelle forhold, her markert som grønn kurve (82).
VP - ytelse justert for avriming Bergen - TEK 10
100
30
90
25
80
20
15
10
60
Effekt [kW]
5
50
0
10
7
5
2
40
0
-5
Effektvarighet
30
82
-5
20
Produktdata
-10
Bransjenorm
10
Temperaturvarighet
0
Temperatur [oC]
70
-15
-20
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighetr [h]
Figur 39: Effektleveranse redusert for avriming
En forklaring på forskjell i effektreduksjon som følge av avriming kan være at
varmepumpemodellen benyttet i beregningene utfører en effektiv avriming i forhold til
andre varmepumpemodeller i det norsk markedet.
Det er gjort en sammenligning av den relative luftfuktigheten i testlaboratoriet med
gjennomsnittlig relativ luftfuktighet i SIMIENs klimadatabase for Oslo, Bergen og Røros ved
samme temperaturer.
48
RH ved forskjellige temperaturer
100
95
RH [%]
90
85
85
86,1
80
Laboratorietest
75
Oslo
77,9
Bergen
70
Røros
70,9
65
60
-15
-10
-7
-5
2
7
10
Lufttemperatur [oC]
Figur 40: Relativ luftfuktighet ved ulike temperaturer
Av resultatet i Figur 40 kommer det fram at gjennomsnittlig luftfuktighet i Oslo og Bergen
ligger lavere enn ved laboratorietesten i avrimingsområdet mellom -5 oC og 5 oC. I Røros
ligger den gjennomsnittlige luftfuktigheten kun minimalt over laboratorietesten.
Resultatet antyder dermed at den relative luftfuktigheten i laboratorietesten ikke er
underestimert i forhold til virkelige forhold og at den lave momentane effektreduksjon
sammenlignet med normtallet på 10-20% som følge av avriming skyldes andre forhold.
Produktdatabladets lave momentane effektreduksjon i forhold til normtallene kan derfor
skyldes hvordan avrimingen utføres, i forhold til avrimingens lengde og hyppighet. Som
beskrevet i kapittel 5.5.4 utføres avrimingen på forskjellige måter på forskjellige
varmepumpeanlegg.
7.2.2 Valg av riktig varmepumpestørrelse
Viser fremgangsmåte for valg av hensiktsmessig varmepumpestørrelse ved å benytte Oslo –
Passivhus som eksempel. Den samme fremgangsmåte er benyttet for valg av varmepumpe
til alle scenarier.
Figur 41 viser byggets effektvarighet, temperaturvarighet og effektleveranse til tre
varmepumpestørrelser. Ved kun å se på grafen kan et overslag av dekningsgrad finnes, samt
dimensjoneringspunkt for de forskjellige varmepumpestørrelsene.
49
Effektvarighet og varmepumpestørrelser
Oslo - Passivhus
100
40
82
122
61
Temperaturvarighet
80
Effekt [kW]
70
30
20
60
10
7
10
2
50
40
-10
30 -15
-7
0
-5
-10
Temperatur [oC]
90
20
-20
10
0
-30
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 41: Effektvarighet og varmepumpestørrelser Oslo -Passivhus.
Beregning av dekningsgrad, årsvarmefaktor og system-COP gir en mer detaljert fremstilling
av parametere som påvirker valg av varmepumpestørrelsen. Tabell 15 viser en detaljert
oversikt over disse beregningene.
Tabell 15: Beregning av dekningsgrad og COP
Oslo - Passivhus
Byggets energibehov eksklusiv tappevann [kWh]
Byggets energibehov inklusiv tappevann [kWh]
Varmepumpemodell
Dimensjonerende effekt [kW]
Dimensjonerende temperatur [oC]
Varmepumpens energidekning [kWh]
Spisslastens energidekning [kWh]
Dekningsgrad av ventilasjons- og romoppvarming
Dekningsgrad av totalt oppvarmingsbehov
Antall driftstimer
COP varmepumpe
COP inkludert spisslast (ikke tappevann)
71 203
88 863
Varmepumpestørrelse
61
82
122
14
20
28
-1
-6
-10
50 600
62 400
64 700
20 603
8 803
6 503
0,71
0,88
0,91
0,57
0,70
0,73
4 860
4 860
4 860
2,56
2,52
2,38
1,76
2,12
2,11
50
Figur 42 viser hvordan dekningsgraden varierer for de tre varmepumpestørrelsene. Dersom
det benyttes elektrisk oppvarming til tappevann og spisslast må varmepumpens totale
dekningsgrad inkludert tappevannsoppvarming dekke minimum 60 % for å tilfredsstille
forskriftskravet.
Dekningsgrad [%]
Dekningsgrad for forskjellige varmepumpestørrelser
Oslo - Passivhus
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
91
88
71
73
70
57
Dekningsgrad
Total dekningsgrad inkludert
tappevann [%]
61
82
122
Figur 42: Dekningsgrad for forskjellige varmepumpestørrelse.
Som stolpediagrammet viser vil varmepumpestørrelsene 82 og 122 alene kunne dekke
kravet til fornybarandel av totalt energibehov til oppvarming. Varmepumpestørrelse 61 vil
derimot ikke oppfylle kravet, og det vil derfor være nødvendig å velge fornybar oppvarming
til enten spisslast eller tappevann for å oppfylle kravet.
COP for forskjellige varmepumpestørrelser
Oslo - Passivhus
3,00
2,6
2,5
2,4
COP
2,50
2,1
2,00
2,1
1,8
COP varmepumpe
1,50
COP inkludert spisslast (ikke
tappevann)
1,00
0,50
0,00
61
82
122
Figur 43: COP for forskjellige varmepumpestørrelser.
Figur 43 viser COP for kun varmepumpe og varmepumpesystem inkludert spisslast. Det er
antatt elektrisk oppvarming ved el-kjel med virkningsgrad 1 for spisslasten. COP for kun
51
varmepumpen er best ved varmepumpestørrelse 61 ettersom denne har kortest periode
med dellast.
Det framkommer av grafen at varmepumpe 61, som var den med best COP for
varmepumpen, gir den dårligste COP for systemet. Dette kommer av at elektrisk oppvarming
har en virkningsgrad på 1, altså en lavere virkningsgrad enn varmepumpesystemet, og
dermed trekker ned virkningsgraden mer der andelen spisslast er størst.
COP for systemet er like stor for størrelsene 82 og 122, med andre ord har begge størrelsene
samme energisparepotensial. Dette kommer av at COP for systemet avhenger både av
dekningsgrad og årsvarmefaktor, og at der 82 har lav dekningsgrad og høy COP er det
motsatt for 122.
Det antas at en større varmepumpe har en dyrere investeringskostnad og at det dermed vil
være økonomisk lønnsomt å velge størrelse 82, framfor 122. Størrelse 82 vil også ha en
kortere varighet av dellastdrift og dermed også potensielt lenger levetid.
Derfor anses varmepumpestørrelse 82 som mest hensiktsmessig for dette scenario.
52
7.2.3 Valgte varmepumper
Nedenfor presenteres grafer og beregnede verdier som ligger til grunn for valg av
hensiktsmessig varmepumpestørrelse for alle scenarier.
Effektvarighet og varmepumpestørrelser
Oslo - Passivhus
40
90
82
80
122
70
61
30
20
Temperaturvarighet
60
10
7
10
2
50
40
-10
30 -15
-7
0
-5
-10
Temperatur [oC]
Effekt [kW]
100
20
-20
10
0
-30
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 44: Effektvarighet og varmepumpestørrelser for Oslo passivhus
Tabell 16: Beregning av dekningsgrad og COP for Oslo passivhus
Oslo - Passivhus
Byggets energibehov eksklusiv tappevann [kWh]
Byggets energibehov inklusiv tappevann [kWh]
Varmepumpemodell
Dimensjonerende effekt [kW]
Dimensjonerende temperatur [oC]
Varmepumpens energidekning [kWh]
Spisslastens energidekning [kWh]
Dekningsgrad av ventilasjons- og romoppvarming
Dekningsgrad av totalt oppvarmingsbehov
Antall driftstimer
COP varmepumpe
COP inkludert spisslast (ikke tappevann)
71 203
88 863
Varmepumpestørrelse
61
82
122
14
20
28
-1
-6
-10
50 600
62 400
64 700
20 603
8 803
6 503
0,71
0,88
0,91
0,57
0,70
0,73
4 860
4 860
4 860
2,56
2,52
2,38
1,76
2,12
2,11
Som beskrevet i kapittel 7.2.2 er varmepumpestørrelse 82 ansett som den mest
hensiktsmessige størrelsen i Oslo ved passivhusstandard.
53
Effektvarighet og varmepumpestørrelser
Oslo - TEK 10
160
40
140
120
Effekt [kW]
100
7
40
10
2
80
60
20
10
-10
-15
-7 -5
82
0
122
-10
162
20
Temperaturvarighet
0
Temperatur [oC]
30
-20
-30
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 45: Effektvarighet og varmepumpestørrelser for Oslo TEK 10
Tabell 17: Beregning av dekningsgrad og COP for Oslo TEK 10
Oslo - TEK 10
Byggets energibehov eksklusiv tappevann [kWh]
Byggets energibehov inklusiv tappevann [kWh]
Varmepumpemodell
Dimensjonerende effekt [kW]
Dimensjonerende temperatur [oC]
Varmepumpens energidekning [kWh]
Spisslastens energidekning [kWh]
Dekningsgrad av ventilasjons- og romoppvarming
Dekningsgrad av totalt oppvarmingsbehov
Antall driftstimer
COP varmepumpe
COP inkludert spisslast (ikke tappevann)
136 000
153 660
Varmepumpestørrelse
82
122
162
23
30
36
1
-1
-5
88 348 106 404 118 021
47 652
29 596
17 979
0,65
0,78
0,87
0,57
0,69
0,77
5 094
5 094
5 094
2,71
2,64
2,63
1,70
1,94
2,16
Av Tabell 17 kommer det frem at den minste varmepumpen ikke tilfredstiller
forskriftskravet, og må derfor kombineres med andre fornybare energikilder. Størrelsene
122 og 162 har begge tilfredsstillende årsvarmefaktor for anlegget og gir samtidig en
vesentlig bedre årsvarmefaktoren for anlegget enn den minste varmepumpen. Figur 45 viser
at størrelse 122 har en større andel av sitt arbeidsområde innenfor fullastområdet enn
størrelse 162, noe som gir bedre driftsforhold for varmepumpen.
Tabelloversikten og den grafiske framstillingen gir derfor indikasjoner på at det er den
mellomstore varmepumpen som er det mest fornuftige valget i dette tilfellet.
54
Effektvarighet og varmepumpestørrelser
Bergen - Passivhus
70
30
25
41
61
Effekt [kW]
50
20
81
15
Temperaturvarighet
40
10
10
7
30
5
2
20
Temperatur [oC]
60
0
-5
10 -7
-5
0
-10
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 46: Effektvarighet og varmepumpestørrelser for Bergen passivhus
Tabell 18: Beregning av dekningsgrad og COP for Bergen passivhus
Bergen - Passivhus
Byggets energibehov eksklusiv tappevann [kWh]
Byggets energibehov inklusiv tappevann [kWh]
Varmepumpemodell
Dimensjonerende effekt [kW]
Dimensjonerende temperatur [oC]
Varmepumpens energidekning [kWh]
Spisslastens energidekning [kWh]
Dekningsgrad av ventilasjons- og romoppvarming
Dekningsgrad av totalt oppvarmingsbehov
Antall driftstimer
COP varmepumpe
COP inkludert spisslast (ikke tappevann)
55 146
72 806
Varmepumpestørrelse
41
61
81
12
15
17
3
1
-1
38 213
43 976
48 834
16 933
11 170
6 312
0,69
0,80
0,89
0,52
0,60
0,67
4 747
4 747
4 747
2,51
2,49
2,22
1,71
1,91
1,95
Resultatene som fremkommer i Tabell 18 viser at varmepumpestørrelse 61 og 81
tilfredstiller forskriftskravet, i motsetning til den minste varmepumpen. Årsvarmefaktor for
anlegget er omtrent den samme for begge disse størrelsene, mens størrelse 61 har en
vesentlig bedre årsvarmefaktor for varmepumpen sammenlignet med størrelse 81. Størrelse
61 anses derfor som det mest fornuftige valget i dette tilfellet.
55
Effektvarighet og varmepumpestørrelser
Bergen - TEK 10
120
30
61
82
122
Temperaturvarighet
Effekt [kW]
80
25
20
15
10
60
10
7
5
2
40
Temperatur [oC]
100
0
20 -5
-7
-5
0
-10
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 47: Effektvarighet og varmepumpestørrelser for Bergen TEK 10
Tabell 19: Beregning av dekningsgrad og COP for Bergen TEK 10
Bergen - TEK 10
Byggets energibehov eksklusiv tappevann [kWh]
Byggets energibehov inklusiv tappevann [kWh]
Varmepumpemodell
Dimensjonerende effekt [kW]
Dimensjonerende temperatur [oC]
Varmepumpens energidekning [kWh]
Spisslastens energidekning [kWh]
Dekningsgrad av ventilasjons- og romoppvarming
Dekningsgrad av totalt oppvarmingsbehov
Antall driftstimer
COP varmepumpe
COP inkludert spisslast (ikke tappevann)
106 403
124 063
Varmepumpestørrelse
61
82
122
17
24
30
5
3
0
62 507
83 513
96 706
43 895
22 890
9 696
0,59
0,78
0,91
0,50
0,67
0,78
5 177
5 177
5 177
2,79
2,81
2,65
1,61
2,02
2,30
Resultatene i Tabell 19 viser at den minste varmepumpen ikke dekker forskriftskravet.
Størrelsene 82 og 122 dekker begge forskriftskravet, og kan derfor kombineres med elektrisk
oppvarming av tappevann og spisslast.
Figur 47 viser at varmepumpestørrelse 82 har en større andel av arbeidet sitt i
fullastområdet sammenlignet med størrelse 122, men resultatet viser at COP for størrelse
122 ikke er vesentlig påvirket av dellast med en god COP på 2,65. COP inkludert spisslast på
2,30 gir et vesentlig høyere energisparepotensialet enn for størrelse 82 med COP på 2,02.
56
Resultatene gir ikke et entydig svar på hvilken varmepumpe som egner seg best av
størrelsene 82 og 122. Dette kommer av at COP inkludert spisslast for varmepumpe 122 er
vesentlig høyere enn for 82, mens størrelse 82 vil ha bedre delasttforhold og sannsynligvis
være billigere i innkjøp. I dette tilfellet vil det derfor være naturlig å veie innkjøps- og
installasjonskostnader mot energisparepotensialet.
Effektvarighet og varmepumpestørrelser
Røros - Passivhus
120
30
82
122
20
162
80
Effekt [kW]
7
Temperaturvarighet
60
-10
-7
10
10
2
0
-5
-10
-15
40
Temperatur [oC]
100
-20
20
-30
0
-40
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 48: Effektvarighet og varmepumpestørrelser for Røros passivhus
Tabell 20: Beregning av dekningsgrad og COP for Røros passivhus.
Røros - Passivhus
Byggets energibehov eksklusiv tappevann [kWh]
Byggets energibehov inklusiv tappevann [kWh]
Varmepumpemodell
Dimensjonerende effekt [kW]
Dimensjonerende temperatur [oC]
Varmepumpens energidekning [kWh]
Spisslastens energidekning [kWh]
Dekningsgrad av ventilasjons- og romoppvarming
Dekningsgrad av totalt oppvarmingsbehov
Antall driftstimer
COP varmepumpe
COP inkludert spisslast (ikke tappevann)
105 265
122 925
Varmepumpestørrelse
82
122
162
20
26
32
-7
-12
-15
67 256
70 378
73 658
38 008
34 886
31 605
0,64
0,67
0,70
0,55
0,57
0,60
5 059
5 059
5 059
2,51
2,44
2,37
1,62
1,65
1,68
57
Tabell 20 viser at dersom forskriftskravet på 60 % energidekning skal oppfylles må
varmepumpestørrelse 162 benyttes. Ettersom denne har dimensjoneringspunkt ved -15
grader vil varmepumpen aldri operere på fullast, men kun ved dellast, vil det være naturlig å
velge en mindre pumpe.
Ettersom forskjeller i energidekningsgrad er minimal, henholdsvis 55 % og 60 % for størrelse
82 og 162, vil det være mest hensiktsmessig å velge den minste størrelsen ettersom denne
opererer under mer gunstige forhold, se Figur 48. Det vil da være nødvendig å velge fornybar
oppvarming til enten spisslast eller tappevann for å oppfylle kravet.
Effektvarighet og varmepumpestørrelser
Røros - TEK 10
200
30
162
202
20
160
302
140
Temperaturvarighet
120
100
-10
-7
7
10
10
2
0
-5
-10
-15
80
60
-20
Temperatur [oC]
Effekt [kW]
180
40
-30
20
0
-40
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Varighet [h]
Figur 49: Effektvarighet og varmepumpestørrelser for Røros TEK 10
58
Tabell 21: Beregning av dekningsgrad og COP for Røros TEK 10.
Røros - TEK 10
Byggets energibehov eksklusiv tappevann [kWh]
Byggets energibehov inklusiv tappevann [kWh]
Varmepumpemodell
Dimensjonerende effekt [kW]
Dimensjonerende temperatur [oC]
Varmepumpens energidekning [kWh]
Spisslastens energidekning [kWh]
Dekningsgrad av totalt oppvarmingsbehov
Dekningsgrad av totalt oppvarmingsbehov
Antall driftstimer
COP varmepumpe
COP inkludert spisslast (ikke tappevann)
199 708
217 367
Varmepumpestørrelse
162
202
302
42
48
56
-6
-10
-15
135 968
141 699
147 687
63 739
58 009
52 020
0,68
0,71
0,74
0,63
0,65
0,68
5 094
5 094
5 094
2,43
2,29
2,17
1,67
1,67
1,66
Alle varmepumpestørrelsene tilfredsstiller fornybarkravet og har tilnærmet samme COP
inkludert spisslast.
I Røros ved TEK 10 standard vil det være mulig å dimensjonere en varmepumpe som alene
dekker fornybarkravet på 60 % av energibehovet og likevel har en relativt god
årsvarmefaktor. Varmepumpestørrelse 162 har en total dekningsgrad på 63 % og en
årsvarmefaktor på 2,43.
Ved passivhusstandard i Røros vil det være vanskelig å oppfylle fornybarkravet ved en
varmepumpe som også opererer under gode forhold (fullast). Her vil det være
hensiktsmessig å benytte fornybar oppvarming til spisslast og/eller tappevann, slik at
varmepumpen kan opererer under mer gunstige forhold.
59
7.2.4 Distribusjons- og reguleringstap
Ettersom det forekommer tap i distribusjonssystemet og ved regulering vil anleggets COP
reduseres i henhold til verdiene i Tabell 6 når det et er antatt at spisslast fra el-kjel benytter
samme regulerings- og distribusjonssystem.
COP justert for distribusjons- og reguleringstap
Oslo - Passivhus
3,00
COP
2,50
2,00
2,12
2,11
1,81
1,76
1,81
1,51
COP inkludert spisslast (ikke
tappevann)
1,50
COP inkludert spisslast (ikke
tappevann) justert for distribusjon
og regulering
1,00
0,50
0,00
61
82
122
Figur 50: COP justert for distribusjons- og reguleringstap.
Figuren viser at årsvarmefaktor justert for distribusjons- og reguleringstap reduseres
vesentlig. Dersom det sammenlignes med oppvarming med elektriske panelovner som ikke
har distribusjons- og reguleringstap, men en virkningsgrad på 1 fram til varmeleveranse i
rommet, ser vi hvor mange enheter varme man får «gratis» per enhet tilført elektrisk energi.
Ved å benytte varmepumpestørrelse 122 vil «gratis» varme i gjennomsnitt utgjøre 0,81
enheter per enhet tilført energi over året.
Videre er det viktig å påpeke at denne gratisvarmen ikke kommer gratis ettersom et
varmepumpeanlegg med vannbårent varmesystem normalt er vesentlig dyrere i installasjon
og vedlikehold enn et elektrisk varmeanlegg. For at varmepumpesystemet skal være
økonomisk lønnsomt må derfor gratisvarmen være høyere enn installasjons- og
driftskostnader gjennom anleggets levetid. Det er derfor umulig å vurdere lønnsomheten i et
anlegg basert på årsvirkningsgrad uten å ha fullstendig oversikt over anleggets totale utgifter
til drift og vedlikehold.
60
7.3 Oppsummering
Resultatene som ligger til grunn for alle scenarier bygger på realistisk simulering i SIMIEN
hvor enkelte parametere er endret på i forhold til standardverdier i NS 3031. Dette medfører
derfor usikkerhet om antatte verdier som ligger til grunn for beregningene er riktige.
Resultatene viser at det er Røros som har det høyeste effektbehovet, største energibehovet
og lengste fyringssesongen av de tre klimastedene for begge forskriftsstandarder, mens
Bergen har de laveste verdiene. TEK 10 gir vesentlig høyere effekt- og energibehov
sammenlignet med passivhusstandard, og noe lengre fyringssesong.
For alle scenarier oppfyller ikke den minste varmepumpen fornybarandelen i henhold til
forskriftskravet. Unntaket er Røros TEK 10 der alle varmepumpestørrelsene oppfyller
forskriftskravet. For Oslo og Bergen er den mellomste varmepumpen det beste valget, da
denne størrelsen har et større arbeidsområde innenfor fullastområdet sammenlignet med
den største varmepumpen. Denne størrelsen gir derfor bedre COP for varmepumpen
sammenlignet med den største varmepumpen, mens COP for anlegget er noe lavere.
Unntaket her er Bergen TEK 10 hvor resultatene ikke gir et entydig svar. Her vil det derfor
være nødvendig å veie innkjøpskostnader mot energisparepotensialet for å bestemme mest
hensiktsmessig størrelse.
For Røros passivhus er det kun den største varmepumpen som oppyller forskriftskravet med
akkurat 60 %. Ettersom denne varmepumpestørrelsen har sitt dimensjoneringspunkt ved
-15 oC vil varmepumpen aldri operere på fullast, kun dellast, som gir varmepumpen dårlige
arbeidsforhold og dermed kortere levetid. Det vil derfor være naturlig å velge den minste
varmepumpen i dette tilfellet og velge fornybar oppvarming til enten spisslast eller
tappevann for å oppfylle fornybarkravet. Dette valget styrkes ved at COP for anlegget er
omtrent den samme for de tre størrelsene og at COP for varmepumpen gir det beste
resultatet for den minste varmepumpen.
For Røros TEK 10 er det den minste varmepumpen som klart skiller seg ut som det beste
valget. Alle størrelsene oppfyller forskriftskravet, og den minste varmepumpa har den beste
COP både for anlegget og varmepumpen sammenlignet med de to andre størrelsene.
61
8 Miljøhuset GK
Figur 51: Miljøhuset GK
Gruppen fikk en omvisning og en presentasjon av GKs kuldedirektør Ole Jørgen Veiby om
hvordan varmepumpene forsyner Miljøhuset GK med varme og kulde.
Varmeanlegget består av et lavtemperaturanlegg hvor en reversibel luft/vann varmepumpe
leverer varme og kjøling via ventilasjonsluften. Varmepumpen leverer en turtemperatur på
30 oC og har en årsgjennomsnittlig effektfaktor for varme- og kjøleleveranse målt til 2,6.
Bygget har behovsstyrt ventilasjon med CO2- og temperaturfølere og automatisk justerbare
tilluftsventiler i alle rom. Ventilasjonssystemet består av seks separate aggregater med
roterende varmegjenvinner med virkningsgrad på 88 %.
Det er ingen radiatorer i bygget, men grenstaver som fungerer som punktvarmekilder langs
byggets randsone. Hver grenstav kan levere en effekt på 200 W, men er sjelden i drift
ettersom oppvarming ved ventilasjonsluften er tilstrekkelig. Overskuddsvarme fra serverrom
i kjelleren leverer varme til oppvarming av tappevann.
Ettersom bygget har passivhusstandard er kjølebehovet høyere enn varmebehovet,
varmepumpen er derfor dimensjonert etter et kjølebehovet beregnet til 500 kW. En el-kjel
fungerer som spisslast og er dimensjonert for hele varmebehovet på 200 kW.
Når varmebehovet i snitt synker til under 30 % av dimensjonert behov slås varmepumpen
av. Ved temperaturer lavere enn -15 oC benyttes el-kjel til oppvarming av totalt nødvendig
effektbehov.
Varmepumper er delt opp i flere kretser med separate prosesser. Dette gir ekstra
forsyningssikkerhet da de andre kretsene kan kjøres separat, dersom det er behov for
service eller forekommer fordamperhavari på en krets.
Ved å benytte 30 % glykolblanding i hele anlegget elimineres faren for frostsprengning i rør
fra varmepumpens utedel og inn i bygget. Dette gjør det mulig å kjøre turvann fra
varmepumpen inn til varmebatteri i ventilasjonsaggregatene uten å gå via en varmeveksler
som bidrar til varmetap.
62
Mellom hovedkurs (glykolanlegg) og snøsmelteanlegg er det likevel lagt inn en varmeveksler
for å hindre lekkasje fra hovedkurs ved eventuelle lekkasjer fra snøsmelteanlegg ved
byggearbeid eller lignende.
Målinger viser lavt energiforbruk og lite bruk av el-kjel til oppvarming. Det er viktig å merke
seg at det kun finnes målinger fra vinteren 2012/2013 og 2013/2014, to vintre som var
varmere enn normalen. Det vil her være naturlig å stille spørsmål ved hvordan målingene
hadde sett ut etter en kald vinter.
63
9 Diskusjon
I denne oppgaven er varmepumpene dimensjonert ut i fra energibehovet til rom- og
ventilasjonsoppvarming ettersom det ikke er hensiktsmessig å benytte varmepumpe til
oppvarming av tappevann i sommerhalvåret når effektbehovet til tappevann er svært lavt.
Beregningene baserer seg derfor på at det benyttes en egen oppvarmingskilde til tappevann.
En annen løsning for oppvarmingssystemet ville vært å benytte varmepumpen til forvarming
av tappevannet når varmepumpen er i drift. På denne måten vil varmepumpen kunne heve
varmtvannstemperaturen til 45 oC, før en el-kjel hever temperaturen til ønsket nivå. Ved
denne løsningen vil varmepumpen levere en høyere energiandel enn om den kun benyttes
til rom- og ventilasjonsvarme.
Resultatene viser, overraskende nok, at det er mulig å dimensjonere en luft/vann
varmepumpe til å dekke 60 % av energibehovet i Røros, selv om en vesentlig andel av
fyringssesongen har en utetemperatur som er lavere enn varmepumpens laveste
driftstemperatur.
Av resultatene fremkommer det likevel at det er mer hensiktsmessig å installere en mindre
varmepumpe som ikke alene dekker fornybarkravet, da denne vil få bedre arbeidsforhold og
bedre årsvarmefaktor. Varmepumpen må da kombineres med enten fornybar oppvarming
av tappevann eller spisslast.
Beregningene av dekningsgrad er gjort med varmepumper som opererer ned til -15 oC. I
praksis vil mange varmepumper ikke kunne levere ned til en så lav temperatur og dersom
det benyttes en varmepumpe som må slås av ved for eksempel -10 oC, vil dette føre til en
vesentlig lavere dekningsgrad i kalde klimasteder slik som i Røros. Ved installering av
luft/vann varmepumpe i kaldt klima er det derfor helt essensielt å velge en
varmepumpetype som er beregnet for kaldt klima og som kan levere varme ved lave
temperaturer.
I Bergen ligger utetemperaturen sjelden eller aldri lavere enn -10 oC, det vil derfor være
mulig å få en god dekningsgrad selv med varmepumper som ikke leverer ved ekstremt lave
temperaturer. Energibehov til oppvarming av tappevann er en klimauavhengig last som
utgjør en større del av energibehovet i mildt klima. For å kunne benytte seg av elektrisitet
som spisslastkilde vil det derfor være hensiktsmessig å benytte fornybar oppvarming av
tappevannet. Det kan for eksempel benyttes fyrkjel basert på pellets eller bioolje, eventuelt
installeres en egen CO2-varmepumpe som benytter avkastluft til oppvarming av tappevann.
Den største ulempen ved luft/vann varmepumper er at de leverer minst varme når
varmebehovet er størst ettersom uteluften benyttes som varmekilde. I Røros og andre
klimasteder hvor temperaturen faller under varmepumpens laveste driftstemperatur en
vesentlig andel av fyringssesongen, vil det der det er mulig være mer hensiktsmessig å
64
benytte en væske/vann varmepumpe som henter jordvarme fra borehull i bakken. En
væske/vann varmepumpe vil få stabile driftsforhold da kildetemperaturen holder seg stabil
gjennom fyringssesongen. Som vist i Figur 52 vil den kunne dekke en større andel av
energibehovet ettersom den kan levere varme uavhengig av utetemperaturen og dermed
bidra med «gratisvarme» også når strømprisen er høyest. Grunnvarmen vil holde en høyere
temperatur enn uteluften og lavere temperturløft vil gi en høyere COP selv ved lave
utetemperaturer.
Figur 52: Dekningsgrad med forskjellige varmepumpetyper
En væske/vann varmepumpe vil i de fleste tilfeller ha en høyere installasjonskostnad enn en
luft/vann varmepumpe ettersom borehullene er kostnadskrevende. Likevel kan den bli den
mest lønnsomme løsningen på sikt ettersom energisparingen blir vesentlig høyere.
Væske/vann varmepumpe kvalifiserer også til økonomisk støtte fra Enova i nybygg, og får
dermed en redusert investeringskostnad, slik at differansen i installasjonskostnad for
luft/vann og væske/vann minimeres.
Hovedargumentet for installering av varmepumpe er at pengene som spares på lavere
strømforbruk i løpet av anleggets levetid skal dekke eller overstige installasjonskostnadene.
Et luft/vann varmepumpeanlegg vil ha en relativt høy investeringskostnad i forhold til
elektrisk oppvarming med panelovner. I tillegg til selve varmepumpen kommer også
installasjon av varmeanlegget med rørføringer, ventiler og varmeavgivere.
Spesielt i et passivhus er det nærliggende å anta at argumentet om høy strømsparing ved
installasjon av varmepumpe kommer til kort ettersom energibehovet er så lavt at
strømsparepotensialet ved installasjon av et vannbårent varmepumpeanlegg ikke
nødvendigvis står i forhold til installasjonskostnadene.
Ved valg av varmepumpestørrelse må det enten velges varmepumpe med høy
energidekning og lav årsvarmefaktor, eller varmepumpe med lav energidekning og høyere
65
årsvarmefaktor. Dellastdrift vil kunne gi slitasje på varmepumpen og dermed forkorte
levetiden. Er det derfor hensiktsmessig å dimensjonere varmepumpen så lavt som mulig for
å få minst mulig dellast og dermed mindre slitasje og lengere levetid? Vil dette gi lavere
totalkostnad fordi investeringskostnaden kommer sjeldnere, selv om kanskje
dekningsgraden blir lavere?
For å kunne trekke en konklusjon om dekningsgrad eller årsvarmefaktor bør prioriteres i valg
av varmepumpestørrelse foreslås det analyser av installasjonskostnader og inntjeningstid for
forskjellige løsninger.
For å få gode og lønnsomme varmepumpeanlegg i passivhus kan det være fornuftig å tenke
nytt i forhold til utformingen av varmeanlegget. Miljøhuset GK er et godt eksempel på
nytenkning der forslag om oppvarming kun via ventilasjonsluften innledningsvis ble møtt
med skepsis. I dag fungerer bygget godt og viser at det i Oslo-klima er mulig å utforme enkle
varmeanlegg med minimalt med punktvarmekilder i et passivhus i Oslo-klima.
Selv om GK-bygget ikke har vært gjennom noen kalde vintre, virker dette som en fornuftig
løsning, med ventilasjonsvarme som grunnvarmekilde og elektriske grenstaver eller
panelovner der det er behov for ekstra varme. I kalde klimasoner og lave
forskriftsstandarder vil det ikke nødvendigvis være en god løsning med
ventilasjonsoppvarming som hovedkilde, da høyt effektbehov på kalde dager kan gå på
bekostning av termisk komfort og inneklima. Dette fordi luften da sannsynligvis må varmes
opp til en ubehagelig høy tilluftstemperatur for å dekke varmetapet.
Miljøhuset GK er et forskningsprosjekt med solid oppfølging fra GK, SINTEF og Enova.
Kompliserte systemer kan kreve kyndig driftspersonale og vedlikehold, er det realistisk å
kunne bygge på denne måten i bygg uten samme oppfølging i dag?
På Varmepumpekonferansen 2015 ble det gjentatte ganger poengtert at det syndes mye i
varmepumpebransjen, både når det gjelder prosjektering, installering og drift. Det ble
bemerket at markedet på begynnelsen av 2000 tallet var preget av useriøse aktører som
solgte dårlig utførte varmepumpeanlegg og ga kunder urealistiske forventninger til
energisparing. Teknisk Ukeblad skriver i 2014 om hvordan ingeniører som prosjekterer
varmeanlegg har for dårlig systemforståelse, noe som fører til dårlig fungerende anlegg
(Seehusen, 2014).
Ut i fra dette kommer det frem at varmpumpebransjen står foran en utfordring i forhold til å
snu denne negative trenden med mangelfulle anlegg. Det anses derfor som lite sannsynlig at
komplekse oppvarmingssystemer, av lignende type som i Miljøhuset GK, på nåværende
tidspunkt vil kunne implementeres i stor skala med samme resultat.
I 2030 er det forventet at nivået på HFK skal ned til 21 % av dagens nivå, og en knapphet på
kuldemedier med høy GWP fra 2018, før forbudet trår i kraft (VKE, Nye kuldemedier og
66
revidert f-gass forordning, 2015). Konsekvensen av disse prognosene er at et anlegg med en
antatt levetid på 15 år eller mer, bør være fylt opp med et kuldemedium som har GWP
mindre enn 400. Dette for å unngå problemer som kan oppstå dersom kuldemediet må
byttes i løpet av anleggets levetid.
Selv om det HFK-kuldemedier er det foretrukne i dag, vil det være naturlig å legge
framtidsutsiktene til grunn ved store investeringer i varmepumper og derfor velge naturlige
arbeidsmedier. Utfordringen ligger derfor i å omstille kompetansen fra «sikre» HFKkuldemedier til miljøvennlige alternativer.
I forslaget til ny teknisk forskrift fra Kommunal og moderniseringsdepartementet foreslås
det å endre kravet til fornybarandel i energiforsyningen. Kravet om bruk av fossil energi vil
skjerpes, mens det ikke vil være noen begrensninger for bruk av direktevirkende elektrisitet
til oppvarming (Direktoratet for byggkvalitet, Høring: Nye energikrav til bygg, 2015). Flere
aktører i bransjen mener dette vil svekke varmepumpens stilling i markedet da det blir lovlig
å installere el-kjel som grunnlast i energiforsyningssystem.
Ettersom elektrisiteten som produseres i Norge nesten utelukkende kommer fra fornybare
kilder (vannkraftverk), kan det argumenteres for at det er riktig å åpne for å benytte
direktevirkende elektrisitet til oppvarming også av grunnlast, da dette vesentlig kan redusere
installasjonskostnadene for et varmeanlegg. Motargumentet blir da at Norge er del av et
internasjonalt strømmarked, og at hver kilowattime som ikke benyttes i Norge kan
eksporteres til Europa og dermed bidra til reduserte utslipp fra kullkraftverk.
Videre foreslås det krav til installering av fleksibelt energiforsyningssystem, og i praksis vil
dette bety installering av vannbårent varmeanlegg. På denne måten vil det legges til rette
for installering av luft/vann varmepumpe.
Partene i klimaforliket fra 2012 gikk inn for forbud mot fyring med fossil olje i husholdninger
og til grunnlast i øvrige bygg i 2020. Selv om forbudet ennå ikke er vedtatt og det ikke er
foreslått et forbud mot fossil olje som spisslast, er det ingen tvil om trenden i samfunnet går
mot utfasing av fossilt brennstoff.
Energimerkeordningen er et effektivt insentiv til å bygge energieffektivt. I dagens samfunn
er det å være miljøbevisst forbundet med status og utbyggere som oppnår gode
energikarakterer i sine bygg bruker dette aktivt i sin markedsføring og imagebygging. For
leietaker gir energimerket god informasjon om fremtidige driftskostnader.
For å oppnå en god energiattest kreves det både lavt energiforbruk og lav andel
direktevirkende elektrisitet. Ved å installere en varmepumpe kan dette realiseres.
Varmepumpen ansees derfor som en av den nære fremtidens mest hensiktsmessige
oppvarmingskilder ettersom den reduserer behovet for fossilt brensel og bidrar til sparing av
høyverdig elektrisk energi.
67
10 Konklusjon
Luft/vann varmepumpe gir best dekningsgrad og årsvarmefaktor i områder med jevn
utetemperatur og milde vintre slik som i Bergen, men det er også i dette klimaet at avriming
vil føre til høyest reduksjon i effektleveranse. Det er derfor ekstra viktig i mildt klima å
installere varmepumpe med effektive avrimingsløsninger.
Ved lavt effektbehov (mildt klima og passivhusstandard) utgjør energibehov til tappevann en
stor andel av det totale energibehovet til oppvarming og burde derfor dekkes av en fornybar
kilde for å oppfylle fornybarkravet i TEK 10.
I kaldt klima, slik om i Røros, er det mulig, men ikke hensiktsmessig å benytte en luft/vann
varmepumpe. Det anbefales heller bruk av væske/vann varmepumpe som vil gi høyere
energidekningsgrad, arbeide under bedre driftsforhold og dermed få bedre årsvarmefaktor.
I passivhus hvor energibehovet er lavt vil det være hensiktsmessig å utforme et forenklet
varmeanlegg, med lavere installasjonskostnad enn et tradisjonelt radiatoranlegg. Miljøhuset
GK er et godt eksempel på et velfungerende forenklet varmepumpeanlegg, men det stilles
spørsmål ved om kompetansen i varmepumpebransjen i dag er god nok til at dette kan
adapteres i bygg uten samme oppfølging.
Hovedargumentet for installering av varmepumper er at strømsparingen skal kunne betale
inn investeringskostnaden i løpet av anleggets levetid. Det foreslåes derfor videre
kostnadsanalyser basert på aktuell og forventet strømpris for å beregne innsparingspotensial
ved valg av størrelse på luft/vann varmepumpe.
68
Kilder
Direktoratet for byggkvalitet. (2015, Mai 10). Byggteknisk forskrift med veiledning (TEK 10).
Hentet fra dibk.no: http://dibk.no/no/BYGGEREGLER/Gjeldendebyggeregler/Veiledning-om-tekniske-krav-tilbyggverk/?dxp=/dxp/content/tekniskekrav/14/7/
Direktoratet for byggkvalitet. (2015, Februar 16). Høring: Nye energikrav til bygg. Hentet fra
Direktoratet for byggkvalitet: http://www.dibk.no/globalassets/aktuellehoringer/160215_nye-energikrav-til-bygg/160215_horingsbrev.pdf
Energimerking.no. (2015, April 15). Karakterskalaen. Hentet fra Energimerking.no:
http://www.energimerking.no/no/Energimerking-Bygg/Om-energimerkesystemetog-regelverket/Energimerkeskalaen/
Enova. (2015, April 15). 3. Eksterne variabler som påvirker energibruken. Hentet fra Enova:
http://www.enova.no/innsikt/rapporter/byggstatistikk-2011/3-eksterne-variablersom-pavirker-energibruken/3-eksterne-variabler-som-pavirkerenergibruken/485/1229/
Harstveit, K. E., & Dannevig, P. (2015, April 15). Klima i Norge. Hentet fra Store Norske
Leksikon: https://snl.no/Klima_i_Norge
Jakobsen, A., & Stene, J. (2003). Luft/luft-varmepumper.
Kommunal- og moderniseringsdepartementet. (2015, April 15). Forskrift om tekniske krav til
byggverk (Byggteknisk forskrift). Hentet fra Lovdata:
https://lovdata.no/dokument/SF/forskrift/2010-03-26-489
Naturvernforbundet. (2015, Mai 13). Bioolje. Hentet fra Naturvernforbundet:
http://oljefri.no/bolig/bioolje/category3296.html
NOVAP. (2015, Mai 10). Varmepumpeteknologi. Hentet fra novap.no:
http://www.novap.no/varmepumpeteknologi
NS 3031. (2012). Kriterier for passivhus og lavenergibygninger - Yrkesbygninger. Norsk
Standard.
NS-EN 12831. (2003). Varmesystemer i bygninger - Metode for beregning av
dimensjonerende effektbehov. Norsk Standard.
Nydal, R. (2013). Praktisk kuldeteknikk. Skarland Press.
Olje- og energidepartementet. (2009). Forskrift om energimerking av bygninger og
energivurdering av tekniske anlegg (energimerkeforskriften). Hentet fra Lovdata.
Seehusen, H. (2014, 02 04). Norske ingeniører kan for lite om varmepumper. Teknisk
Ukeblad.
Statistisk sentralbyrå. (2015, Mai 10). Bygningsmassen, 1. januar 2015. Hentet fra
http://www.ssb.no/bygningsmasse
69
Stene, J. (2010). Årsvarmefaktor for varmepumpesystemer. Hentet 03 20, 2015 fra Novap:
http://www.novap.no/sites/default/files/Arsvarmefaktor.pdf
Stene, J. (2015, Mai 10). Oppvarmingssystemer for lavenergiboliger. Hentet fra sintef.no:
http://www.sintef.no/globalassets/project/annex32/oppvarmingssystemer_tra6182
_20061.pdf
VKE. (2015). Nye kuldemedier og revidert f-gass forordning. Varmepumpekonferansen 2015.
Fornebu: Stig Rath.
VKE. (2015, Mai 10). Sertifikat for kuldeanlegg og varmepumper gjelder fra nå av. Hentet fra
vke.no: http://vke.no/Bibliotek/Nyhetsarkiv/2013/Sertifikat-for-kuldeanlegg-ogvarmepumper-gjelder-fra-na-av/
Wigenstad, T. (2015). Foreløpig teknisk underlagsrapport til NS 3031:2015.
Wolleng, T. (1979). VVS-tekniske klimadata for Norge. Oslo: Byggforskningen Håndbok 33.
Zijdemans, D. (2014). Vannbaserte oppvarmings- og kjølesystemer. Oslo: Skarland Press.
70
Vedlegg
Vedlegg A - Prosjektskisse
Vedlegg B - Timeliste
Vedlegg C - Fremdriftsplan
Vedlegg D - Arealer Molde Tinghus
Vedlegg E - Formler til beregning av effektbehov
Vedlegg F - Formler for beregning av soltilskudd
Vedlegg G - Klimadata benyttet ved manuell metode
Vedlegg H - Eksempel på beregning med manuell metode
Vedlegg I - Resultater fra alle scenarier beregnet med manuell metode
Vedlegg J - Effektvarighet beregnet med tre ulike metoder
Vedlegg K - Effektvarighet beregnet med realistisk metode (SIMIEN)
Vedlegg L - Effektbehovsfordeling
Vedlegg M - Effekt- og temperaturvarighet
Vedlegg N - Utdrag fra produktdatablad for varmepumper
Vedlegg O - Beregning av årsvarmefaktor
Vedlegg P - Psykrometrisk diagram
Side 72
Side 73
Side 74
Side 75
Side 76
Side 78
Side 79
Side 82
Side 87
Side 97
Side 100
Side 101
Side 104
Side 106
Side 111
Side 114
71
Vedlegg A - Prosjektskisse
Prosjektskisse gruppe 7
Oslo 5. desember 2014
Studenter:
Anna Marie Brekke
Mari Elise Hareide
Oppdragsgiver:
Erichsen og Horgen
Ekstern veileder: Rune Sjøli
Tittel:
Effekt- og energidekning ved luft til vann varmepumpesystemer i moderne bygg.
Problemstilling:
Hvordan fungerer luft til vann-varmepumper ved forskjellig klima, effekt- og energibehov.
Mål:
5) Beskrive teori, fordeler og ulemper med luft til vann varmepumper.
6) Detaljert beskrivelse av utarbeidelse av varighetskurver og sammenligning av disse.
7) Utføre effekt- og energiberegninger i Simien ved forskjellig klima og
forskriftsstandarder.
Benytter Molde Tinghus som eksempelbygg.
8) Vurdere type og størrelse av spisslast i kombinasjon med varmepumpe.
9) Beskrive avansere verktøy til energi- og effektbehov.
Ønsker å få delta på kurs i IDA ICE for å få innsikt i et avansert beregningsverktøy og hvilke
utfordringer som ligger i bruken av disse.
Anna Marie Brekke og Mari Elise Hareide
72
Vedlegg B - Timeliste
Tabell 22
Timeliste
Uke 49-2014
Uke 2
Uke 3
Uke 4
Uke 5
Uke 6
Uke 7
Uke 8
Uke 9
Uke 10
Uke 11
Uke 12
Uke 13
Uke 14
Uke 15
Uke 16
Uke 17
Uke 18
Uke 19
Uke 20
Uke 21
Uke 22
Sum
Anna Marie Mari Elise
Timer
Timer
7
7
15
15
28
18
Sykdom
17
20
21
33
27
31
31
10
6
21
27
29
29
25
27
25
25
33
32
Påskeferie
34
34
36
32
41
39
Eksamen automasjon
55
55
45
45
30
30
518
517
73
5. des.
8. jan.
1. jan.
1. jan.
4. jan.
9. jan.
8. jan.
30. jan.
4. feb.
16. jan.
16. jan.
2. feb.
23. feb.
7. apr.
10. apr.
20. apr.
4. mai.
11. mai.
20. mai.
Innlev ering av prosjektskise
Utkast til fremdriftsplan
Oppstart
Stuktur på oppgav e
Innhenting av informasjon
Dataprogram
Gjøre ferdig innledning
Foreløpig utkast
1. milepælsmøte
Fremdrift
Skriv e teori og metode
Uføre energiberegninger
Varighetskurv er
Foreløpig utkast
2. milepælsmøte
Ferdigstilling av teori, metode
Diskusjon
Konklusjon
Ferdigstilling av rapport
Try kking
1.3
1.4
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
4
4.1
26. mai.
26. mai.
rapport
Presentasjon
5
6
Innlevering skriftlig
5. des.
Møte med Erichsen og
1.2
7. apr.
4. des.
Gruppemøte
1.1
1
1
100 %
100 %
100 %
90 %
% Complete
5
100 %
1
8
100 %
100 %
1
4
100 %
100 %
7
100 %
1
7
14. jun. 20
26. mai.
26. mai.
0%
0%
0%
22. mai. 12 100 %
10. mai.
10. mai. 21 100 %
26. apr. 20 100 %
10. apr.
10. apr.
23. apr. 60 100 %
2. apr. 60 100 %
16. mar. 60 100 %
10. mai. 115 100 %
4. feb.
6. feb.
30. jan. 23 100 %
2. feb. 25 100 %
4. mar. 60 100 %
5. jan.
4. mar. 63 100 %
23. jan. 16 100 %
5. des.
5. des.
1
23. jan. 51
4. des.
4. des.
End
Start
Task
Lead
Duration (Days)
WBS
Tasks
1
Forberedelser
1
8
23
25
60
5
63
16
1
1
1
45
14
1
5
10
5
15
14
1
4
44
44
42
0
0
0
12
7
21
20
1
4
60
60
60
81 115
1
6
17
17
43
3
45
12
1
1
1
37
Working Days
First Day of Week (Mon=2):
Days Complete
[42]
(vertical red line)
20
1
7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
6
Days Remaining
Project Lead: Anna Marie Brekke
Start Date: 05.12.2014 fredag
01 - des - 14
Today's Date: 19.05.2015 tirsdag
08 - des - 14
Bachelorprosjekt
Vedlegg C - Fremdriftsplan
Tabell 23
74
08 - jun - 15
25 - mai - 15
01 - jun - 15
18 - mai - 15
11 - mai - 15
04 - mai - 15
27 - apr - 15
20 - apr - 15
13 - apr - 15
30 - mar - 15
06 - apr - 15
23 - mar - 15
16 - mar - 15
09 - mar - 15
02 - mar - 15
23 - feb - 15
16 - feb - 15
09 - feb - 15
02 - feb - 15
26 - jan - 15
19 - jan - 15
12 - jan - 15
29 - des - 14
05 - jan - 15
22 - des - 14
15 - des - 14
Vedlegg D - Arealer Molde Tinghus
Tabell 24
Vest
Etasje
1
2
3
4
Totalt
Vinduer
Bredde Høyde Antall Totalt
0,9
2,4
5
10,8
1,1
2,4
7 18,48
1,3
2,4
7 21,84
3,9
2,4
1
9,36
60,48
Dør
Areal Antall
3,2
1
Vinduer
Bredde Høyde Antall Totalt
0,9
2,4
5
10,8
1,1
2,4
8 21,12
1,3
2,4
8 24,96
1,5
2,4
8
28,8
85,68
Dør
Areal Antall
3,2
1
Totalt
Totalt
3,2
3,2
14
18,48
21,84
9,36
63,68
Fasade
Areal
Bredde Høyde fasade
20,9
4,5
94,05
20,9
4
83,6
20,9
3,7
77,33
20,9
4,8 100,32
355,3
Øst
Etasje
1
2
3
4
Totalt
Totalt
Totalt
3,2
3,2
14
21,12
24,96
28,8
88,88
Fasade
Bredde Høyde
22,7
4,5
22,7
4
22,7
3,7
22,7
4,8
Areal
fasade
102,15
90,8
83,99
108,96
385,9
Sør
Etasje
1
2
3
4
Totalt
Vinduer
Fasade
Areal
Bredde Høyde Antall Totalt Bredde Høyde fasade
0,9
2,4
4
8,64
35,5
4,5 159,75
8
3
1
24
0
1,1
2,4
14 36,96
35,5
4
142
1,3
2,4
14 43,68
35,5
3,7 131,35
1,5
2,4
14
50,4
35,5
4,8
170,4
163,68
443,75
Nord
Etasje
1
2
3
4
Totalt
Vinduer
Dør
Bredde Høyde Antall Totalt Areal Antall
0,9
2,4
5
10,8
3,2
1
1,1
2,4
5
13,2
1,3
2,4
5
15,6
2,4
2,4
1
5,76
45,36
Totalt
3,2
3,2
14
13,2
15,6
5,76
48,56
Totalt areal vinduer og dør for alle etasjene
364,8
Totalt areal på fasade inkl. vinduer og dører
1773,2
Totalt areal på fasade og dører eksl. Vinduer
1408,4
Totalt areal på vegg/dør
Fasade
Areal
Bredde Høyde fasade
34,6
4,5
155,7
34,6
4
138,4
34,6
3,7 128,02
34,6
4,8 166,08
588,2
15 % av totalt gulvareal, dvs.
2520*15/100 =2142
75
Vedlegg E - Formler til beregning av effektbehov
En bygnings effektbehov til oppvarming regnes ut i henhold til NS-EN 12831. Ved å sette opp
et varmetapsregnskap og summere alle varmetapspostene. Når effektbehovet er regnet ut
kan det dimensjoneres et passende varmeanlegg.
Effektbehovet regnes ut i fra formelen:
𝜙 = 𝜙𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑗𝑜𝑛 + 𝜙𝑙𝑢𝑓𝑡𝑏å𝑟𝑒𝑛 + 𝜙𝑜𝑝𝑝𝑣𝑎𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑒𝑡
(9)
Transmisjonsvarmetap skjer via varmeledning gjennom materialer. Varmetap gjennom en
konstruksjon angis ved en varmeoverføringskoeffisient, U-verdi, som angir hvor mye varme
som passerer 1 m2/s ved en temperaturforskjell på 1 K på hver side av konstruksjonen. Desto
lavere U-verdi, desto bedre isoleringsevne har konstruksjonen.
Kuldebroer er deler av konstruksjonen som har høyere varmeledningsevne enn
konstruksjonen generelt og oppstår ved etasjeskiller, vinduskarmer og lignende. For å regne
ut varmetap fra kuldebroer er det vanlig å bruke en normalisert kuldebroverdi, som gir en
gjennomsnittlig verdi av kuldebroene i konstruksjonen.
Transmisjonsvarmetap gjennom en konstruksjon regnes ut ved følgende formel:
𝜙𝑡 = ∑ 𝑈𝑛 ⋅ 𝐴𝑛 ⋅ (𝑇𝑟𝑜𝑚 − 𝑇𝑑𝑢𝑡 ) + 𝜓" ⋅ 𝐵𝑅𝐴 ⋅ (𝑇𝑟𝑜𝑚 − 𝑇𝑑𝑢𝑡 ) [𝑊]
Un:
U-verdi [W/m2K]
An:
Areal [m2]
Trom:
Lufttemperatur i rommet [oC]
Tdut:
Dimensjonerende utetemperatur [oC]
𝜓":
Normalisert kuldebroverdi [W/m2K]
(10)
BRA: Oppvarmet bruksareal [m2]
Ventilasjonsvarmetapet er i henhold til NS-EN 12831 den varmen som skal til for å varme
tilluften opp til samme temperatur som romluften:
𝜙𝑣 = 0.34 ⋅ 𝑉̇𝑣𝑒𝑛𝑡 ∙ 𝑓𝑉 ∙ (𝑇𝑟𝑜𝑚 − 𝑇𝐷𝑈𝑇 ) [𝑊]
(11)
76
𝑓𝑉 =
𝑉̇:
𝑇𝑟𝑜𝑚 − 𝑇𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡
𝑇𝑟𝑜𝑚 − 𝑇𝐷𝑈𝑇
(12)
Gjennomsnittlig luftmengde [m3/h]
𝑓𝑉 : Temperaturreduksjonsfaktor
Varmetap ved infiltrasjon skjer via utettheter i konstruksjonen og som følge av over- eller
undertrykk bygget i forhold til atmosfæretrykket.
Infiltrasjonstapet regns så ut ved formelen:
𝑉̇𝑖𝑛𝑓,𝑖 = 2 ∙ 𝑉𝑖 ∙ 𝑛50 ∙ 𝑒𝑖 ∙ 𝜀𝑖 [𝑊]
V:
(13)
Oppvarmet volum [m3]
n50: Lekkasjetall ved 50 Pa trykkdifferanse [h-1]
e:
Skjermingskoeffisient. Finnes i tabell D.8 i NS 12831
𝜀:
Korreksjonsfaktor for høyde. Finnes i tabell D.9 i NS 12831
Varmegjenvinner i aggregat
gjenvinner en del av varmen i
avkastlufta. Det resterende
effektbehovet for å varme utelufta
opp til valgt tilluftstemperatur ved
formel 7:
Figur 53: Varmegjenvinner i ventilasjonsanlegg
𝜙𝑣 = 0.34 ⋅ 𝑉̇𝑣𝑒𝑛𝑡 ∙ (𝑇𝑡𝑖𝑙𝑙𝑢𝑓𝑡 − 𝑇2 ) [𝑊]
(14)
Hvor T2 er temperatur etter varmegjenvinner og finnes ved formelen:
𝑇2 = 𝑇1 + 𝜂(𝑇3 − 𝑇1 ) [𝑊]
(15)
77
Vedlegg F - Formler for beregning av soltilskudd
78
Vedlegg G - Klimadata benyttet ved manuell metode
Tabell 25
79
Tabell 26
80
Tabell 27
81
Vedlegg H - Eksempel på beregning med manuell metode
Viser fremgangsmåte for dimensjonering av varmepumpe ved manuell metode. Her vises
eksempel for et kontorbygg med passivhusstandard i Oslo-klima. Fremgangsmåten kan
benyttes for andre bygningstyper, forskriftstandarder og klima ved å utføre
effektberegninger ved ønsket temperaturforhold og med andre tekniske spesifikasjoner.
Internlast for andre bygningskategorier kan finnes ved å hente ut verdier i riktig kategori i de
samme tabellene som oppgitt i fremgangsmåten.
Benytter Excel-ark til å lage tabeller for varmetapsregnskap, effektbehovsberegning og
varighet. Formler er skrevet direkte inn i Excel-arket slik at resultatet endrer seg automatisk
ved endring av inndata (som U-verdier, arealer og temperaturer). Diagrammer er konstruert
ut i fra beregnede resultater.
Setter først opp et varmetapsregnskap og beregner varmetap ved DUT-temperatur, som vist
i tabell:
Tabell 28
Varmetapsberegning
Yttervegg
Tak
Gulv mot uoppvarmet kjeller
Vindu/dør
Normalisert kuldebroverdi
Ventilasjon
Infiltrasjon
Varmetapskoeffisient
Areal
[m²]
1408
630
630
364,8
2520
Luftmengde
[m³/h]
21236
Oppvarmet
volum
[m³]
6552
[W/m²K]
U-verdi
[W/m²K]
0,12
0,09
0,08
0,80
0,03
Temperaturreduksjonsfaktor
0,05
Varmetap
[W/K]
168,98
56,70
19,67
291,84
75,60
352,21
Lekkasjetall
[h-1 ]
0,60
80,20
0,41
82
Beregner deretter effektbehov til romoppvarming og varmebatteri, samt effekttilskudd fra
internlast:
Tabell 29
Effektbehovsberegning
Romoppvarming
Varmebatteri
Internlast
Gulvareal
[m²]
2520
DUTtemperatur
H"
[W/m²K]
Innetemperatur
o
o
[ C]
0,41
[ C]
-20,0
Effektbehov
[W]
21
42853
Tilluftsmengde
Efefktbehov
Virkningsgrad
TilluftsΔT over
[m³/h]
varmegjenvinner temperatur varmebatteri
[W]
21236
0,85
19,0
4,15
29964
Internlast i driftstiden
Døgnmidlet internlast
Effekttilskudd
2
2
[W]
[W/m ]
[W/m ]
Belysning
4
2
10080
Utstyr
6
3
15120
Personer
4
2
10080
Sum
14
7
17640
Brutto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
Netto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
72817
55177
Soltilskuddet beregnes ut ifra vindusareal, himmelretning og solskjermingsfaktor:
Beregnes etter SOLVOR som beskrevet Vedlegg F.
Tabell 30
Beregning av soltilskudd - Oslo Passivhus
Utetemperatur
o
[ C]
-20
-17
-12,8
-10,4
-8,8
-7,8
-6,2
-4,8
-3,6
-2,6
-0,9
0,7
3
3,8
7,6
11,3
14,5
16,2
18
19
21
Sør
Avskjerming
Avindu Soltilskudd
s- faktor
[W]
[m 2 ]
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
851
0,10 130,9
924
0,10 130,9
1272
0,10 130,9
1611
0,10 130,9
1905
0,10 130,9
2060
0,10 130,9
2225
0,10 130,9
2317
0,10 130,9
2500
Nord
Avindu
2
[m ]
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
36,3
Soltilskudd
[W]
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
83
166
246
316
353
392
414
457
Øst + Vest
Sum
Avindu Soltilskudd Soltilskudd
[W]
[W]
[m 2 ]
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
489
1496
116,9
977
2415
116,9
1453
3311
116,9
1865
4085
116,9
2083
4496
116,9
2315
4932
116,9
2443
5174
116,9
2700
5658
83
Setter deretter opp en tabell som beregner verdier for effektbehov, soltilskudd ved gitte
temperaturer:
Tabell 31
Utetemperatur
[oC]
-20
-17
-12,8
-10,4
-8,8
-7,8
-6,2
-4,8
-3,6
-2,6
-0,9
0,7
3
3,8
7,6
11,3
14,5
16,2
18
19
21
Brutto
effektbehov
[W]
72817
67489
60030
55767
52926
51150
48308
45821
43690
41914
38895
36053
31968
30548
23799
17227
11544
8525
5328
3552
0
Brutto effektbehov Soltilskudd
Netto
Varighet
minus internlast
effektbehov
[W]
[W]
[W]
[Dager]
55177
1302
53875
0
49849
1302
48547
1
42390
1302
41088
5
38127
1302
36825
10
35286
1302
33984
15
33510
1302
32208
20
30668
1302
29366
30
28181
1302
26879
40
26050
1302
24748
50
24274
1302
22972
60
21255
1302
19953
80
18413
1302
17111
100
14328
1302
13026
12908
1496
11412
150
6159
2415
3744
200
-413
3311
-3723
250
-6096
4085
-10181
300
-9115
4496
-13611
320
-12312
4932
-17244
340
-14088
5174
-19262
350
-17640
5658
-23298
365
Alle datapunkter bestemt ut i fra fra tabell over temperaturvarighet ved forskjellige soner fra
vedlegg … I tillegg er det i alle klimasoner tatt med punkt ved 3 grader, ettersom det er her
soltilskuddet endrer seg fra å være konstant til å bli temperaturavhengig, samt punkt ved
dimensjonerende utetemperatur og utetemperatur på 21 grader (her er effektbehovet til
oppvarming lik null).
Topunktsformelen er benyttet for å finne likningen for den rette linjen mellom effektbehov
ved DUT- temperatur og effektbehov når utetemperaturen er lik innetemperaturen (ved 21
grader.) Likningen forteller hvordan brutto effektbehov endrer seg som funksjon av
utetemperaturen:
𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑡𝑜 =
𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑡𝑜 :
̇
𝑇𝑖𝑛𝑛𝑒=𝑢𝑡𝑒
:
𝑇𝐷𝑈𝑇 :
𝑃𝐷𝑈𝑇 :
𝑃𝑖𝑛𝑛𝑒=𝑢𝑡𝑒 :
𝑃𝑖𝑛𝑛𝑒=𝑢𝑡𝑒 − 𝑃𝐷𝑈𝑇
∙ (𝑇𝑢𝑡𝑒 − 𝑇𝐷𝑈𝑇 ) + 𝑃𝐷𝑈𝑇
𝑇𝑖𝑛𝑛𝑒=𝑢𝑡𝑒 − 𝑇𝐷𝑈𝑇
(16)
Brutto effekt til oppvarming [kW]
Temperatur hvor inne- og utetemperatur er lik
Dimensjonerende utetemperatur
Brutto effekt til oppvarming ved dimensjonerende utetemperatur [kW]
Brutto effekt til oppvarming når utetemperatur = innetemperatur. Settes til null
Ved å benytte punktene i tabell (…) kan deretter effektbalansediagram, varighetskurve for
uteluften og netto effektvarighetskurve tegnes:
84
Plotter først punktene for brutto effektbehov, brutto effektbehov minus internlast og
soltilskudd i et diagram. Legger deretter til linjer mellom punktene og får et avgrenset areal
mellom punktene som tilsvarer netto energibehov til oppvarming:
Effektbalanse-diagram
Oslo - Passivhus
Figur 54
Figur 55
85
Figur 56
Lager graf for netto effektvarighet ved å sette verdier for varighet på x-aksen og netto
effektbehov på y-aksen:
Figur 57
86
Vedlegg I - Resultater fra alle scenarier beregnet med manuell
metode
Bergen – Passivhus
Tabell 32
Varmetapsberegning
Yttervegg
Tak
Gulv mot uoppvarmet kjeller
Vindu/dør
Normalisert kuldebroverdi
Areal
[m²]
1408
630
630
364,8
2520
Luftmengde
[m³/h]
21236
Oppvarmet
volum
[m³]
6552
Ventilasjon
Infiltrasjon
Varmetapskoeffisient
U-verdi
[W/m²K]
0,12
0,09
0,08
0,80
0,03
Temperaturreduksjonsfaktor
0,06
Varmetap
[W/K]
168,98
56,70
19,67
291,84
75,60
465,82
Lekkasjetall
[h-1 ]
0,60
[W/m²K]
80,20
0,46
Tabell 33
Effektbehovsberegning
Romoppvarming
Varmebatteri
Internlast
Gulvareal
[m²]
2520
H"
[W/m²K]
DUTtemperatur
[oC]
0,46
-10,0
Innetemperatur Effektbehov
[W]
[oC]
21
35923
Tilluftsmengde
Virkningsgrad
TilluftsΔT over
Efefktbehov
varmegjenvinner temperatur varmebatteri
[W]
[m³/h]
21236
0,85
19,0
2,65
19134
Internlast i driftstiden
Døgnmidlet internlast
Effekttilskudd
[W]
[W/m 2 ]
[W/m 2 ]
Belysning
4
2
10080
Utstyr
6
3
15120
Personer
4
2
10080
Sum
14
7
17640
Brutto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
Netto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
55057
37417
87
Tabell 34
Beregning av soltilskudd - Bergen Passivhus
Utetemperatur
[oC]
-12
-7,0
-2,2
-1,1
-0,5
0
0,8
1,4
2
2,6
3
3,5
4,3
6,5
8,8
11
13,3
14,3
15,2
16,2
19
21
Avskjermingsfaktor
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
Sør
Nord
Øst + Vest
Sum
Avindu Soltilskudd Avindu Soltilskudd Avindu Soltilskudd Soltilskudd
[W]
[W]
[W]
[W]
[m 2 ]
[m 2 ]
[m 2 ]
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
851 36,3
65 116,9
386
1302
130,9
897 36,3
76 116,9
450
1423
130,9
970 36,3
94 116,9
553
1617
130,9
1172 36,3
142 116,9
836
2149
130,9
1382 36,3
192 116,9
1132
2706
130,9
1584 36,3
240 116,9
1414
3238
130,9
1795 36,3
290 116,9
1710
3795
130,9
1886 36,3
311 116,9
1839
4037
130,9
1969 36,3
331 116,9
1955
4254
130,9
2060 36,3
353 116,9
2083
4496
130,9
2317 36,3
414 116,9
2443
5174
130,9
2500 36,3
457 116,9
2700
5658
Tabell 35
Utetemperatur
[oC]
-10
-7
-2,2
-1,1
-0,5
0
0,8
1,4
2
2,6
3
3,5
4,3
6,5
8,8
11
13,3
14,3
15,2
16,2
19
21
Brutto
effektbehov
[W]
55057
49729
41204
39250
38185
37297
35876
34810
33744
32679
31968
31080
29660
25752
21668
17760
13675
11899
10301
8525
3552
0
Brutto effektbehov
minus internlast
[W]
37417
32089
23564
21610
20545
19657
18236
17170
16104
15039
14328
13440
12020
8112
4028
120
-3965
-5741
-7339
-9115
-14088
-17640
Soltilskudd
[W]
1302
1302
1302
1302
1302
1302
1302
1302
1302
1302
1302
1423
1617
2149
2706
3238
3795
4037
4254
4496
5174
5658
Netto
Varighet
effektbehov
[W]
[Dager]
36115
0
30787
1
22262
5
20308
10
19243
15
18355
20
16934
30
15868
40
14803
50
13737
60
13026
12017
80
10403
100
5963
150
1322
200
-3118
250
-7759
300
-9777
320
-11593
340
-13611
350
-19262
365
-23298
365
88
Røros – Passivhus
Tabell 36
Varmetapsberegning
Yttervegg
Tak
Gulv mot uoppvarmet kjeller
Vindu/dør
Normalisert kuldebroverdi
Ventilasjon
Infiltrasjon
Varmetapskoeffisient
Areal
[m²]
1408
630
630
364,8
2520
Luftmengde
[m³/h]
21236
Oppvarmet
volum
[m³]
6552
U-verdi
[W/m²K]
0,12
0,09
0,08
0,80
0,03
Temperaturreduksjonsfaktor
0,03
Varmetap
[W/K]
168,98
56,70
19,67
291,84
75,60
236,73
Lekkasjetall
[h-1 ]
0,60
[W/m²K]
80,20
0,37
Tabell 37
Effektbehovsberegning
Romoppvarming
Varmebatteri
Internlast
Gulvareal
[m²]
2520
DUTH"
temperatur
[W/m²K]
[oC]
0,37
-40,0
Innetemperatur Effektbehov
[W]
[oC]
21
56713
Tilluftsmengde
Virkningsgrad
TilluftsΔT over
Efefktbehov
varmegjenvinner
temperatur
varmebatteri
[W]
[m³/h]
21236
0,85
19,0
7,15
51625
Internlast i driftstiden
Døgnmidlet internlast
Effekttilskudd
[W]
[W/m 2 ]
[W/m 2 ]
Belysning
4
2
10080
Utstyr
6
3
15120
Personer
4
2
10080
Sum
14
7
17640
Brutto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
Netto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
108338
90698
89
Tabell 38
Beregning av soltilskudd - Røros Passivhus
Utetemperatur
o
[ C]
-40,0
-33
-28
-24,2
-21,2
-19,2
-16,2
-13,9
-12
-10,4
-7,9
-5,6
-1,2
2,8
3
6,6
10,1
11,8
13,8
15
18,18
20
Sør
Nord
AvskjermingsAvindu Soltilskudd Avindu Soltilskudd
faktor
[W]
[W]
[m 2 ]
[m 2 ]
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
851 36,3
65
0,10 130,9
1181 36,3
144
0,10 130,9
1501 36,3
220
0,10 130,9
1657 36,3
257
0,10 130,9
1840 36,3
301
0,10 130,9
1950 36,3
327
0,10 130,9
2242 36,3
396
0,10 130,9
2409 36,3
436
Tabell 39
Utetemperatur
[oC]
-40
-33
-28
-24,2
-21,2
-19,2
-16,2
-13,9
-12
-10,4
-7,9
-5,6
-1,2
2,8
3
6,6
10,1
11,8
13,8
15
18,18
20
Brutto
effektbehov
[W]
108338
95905
87025
80276
74948
71396
66068
61983
58609
55767
51327
47242
39428
32324
31968
25575
19359
16339
12787
10656
5008
1776
Øst + Vest
Sum
Avindu Soltilskudd Soltilskudd
[W]
[W]
[m 2 ]
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
386
1302
116,9
849
2173
116,9
1299
3020
116,9
1517
3432
116,9
1775
3916
116,9
1929
4206
116,9
2338
4976
116,9
2572
5416
Brutto effektbehov Soltilskudd
minus internlast
[W]
[W]
90698
1302
78265
1302
69385
1302
62636
1302
57308
1302
53756
1302
48428
1302
44343
1302
40969
1302
38127
1302
33687
1302
29602
1302
21788
1302
14684
1302
14328
1302
7935
2173
1719
3020
-1301
3432
-4853
3916
-6984
4206
-12632
4976
-15864
5416
Netto
Varighet
effektbehov
[W]
[Dager]
90047
0
76963
0
68083
5
61334
10
56006
15
52454
20
47126
30
43041
40
39667
50
36825
60
32385
80
28300
100
20486
150
13382
200
13026
5762
250
-1301
300
-4732
320
-8768
340
-11190
350
-17607
365
-21280
365
90
Oslo – TEK 10
Tabell 40
Varmetapsberegning
Yttervegg
Tak
Gulv mot uoppvarmet kjeller
Vindu/dør
Normalisert kuldebroverdi
Ventilasjon
Infiltrasjon
Varmetapskoeffisient
Areal
[m²]
1408
630
630
364,8
2520
Luftmengde
[m³/h]
21236
Oppvarmet
volum
[m³]
6552
U-verdi
[W/m²K]
0,18
0,13
0,15
1,60
0,06
Temperaturreduksjonsfaktor
0,05
Varmetap
[W/K]
253,48
81,90
36,88
583,68
151,20
352,21
Lekkasjetall
[h-1 ]
1,50
[W/m²K]
200,49
0,66
Tabell 41
Effektbehovsberegning
Romoppvarming
Varmebatteri
Internlast
Gulvareal
[m²]
2520
H"
[W/m²K]
0,66
Tilluftsmengde
Virkningsgrad
varmegjenvinner
[m³/h]
21236
0,80
Internlast i driftstiden
[W/m 2 ]
Belysning
8
Utstyr
11
Personer
4
Sum
23
Brutto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
Netto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
DUTtemperatur
[oC]
-20,0
Innetemperatur Effektbehov
[W]
[oC]
21
68053
TilluftsΔT over
Efefktbehov
temperatur
varmebatteri
[W]
19,0
6,20
44765
Døgnmidlet internlast
Effekttilskudd
[W]
[W/m 2 ]
4
20160
5,5
27720
2
10080
11,5
28980
112819
83839
91
Tabell 42
Beregning av soltilskudd - Oslo TEK 10
Utetemperatur
[oC]
-20
-17
-12,8
-10,4
-8,8
-7,8
-6,2
-4,8
-3,6
-2,6
-0,9
0,7
3
3,8
7,6
11,3
14,5
16,2
18
19
21
Sør
Avskjerming
Avindu Soltilskudd
s- faktor
[W]
[m 2 ]
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1276
0,15 130,9
1386
0,15 130,9
1909
0,15 130,9
2417
0,15 130,9
2857
0,15 130,9
3091
0,15 130,9
3338
0,15 130,9
3475
0,15 130,9
3750
Tabell 43
Utetemperatur
[oC]
-20
-17
-12,8
-10,4
-8,8
-7,8
-6,2
-4,8
-3,6
-2,6
-0,9
0,7
3
3,8
7,6
11,3
14,5
16,2
18
19
21
Brutto
effektbehov
[W]
112819
104564
93007
86403
82000
79248
74846
70993
67691
64939
60262
55859
49530
47329
36872
26691
17886
13208
8255
5503
0
Nord
Avindu Soltilskudd
[W]
[m 2 ]
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
98
36,3
124
36,3
248
36,3
369
36,3
474
36,3
529
36,3
588
36,3
621
36,3
686
Øst + Vest
Sum
Soltilskudd
Soltilskudd
Avindu
[W]
[W]
[m 2 ]
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
733
2243
116,9
1466
3623
116,9
2180
4966
116,9
2797
6127
116,9
3125
6745
116,9
3472
7398
116,9
3665
7761
116,9
4051
8487
Brutto effektbehov Soltilskudd
minus internlast
[W]
[W]
83839
1953
75584
1953
64027
1953
57423
1953
53020
1953
50268
1953
45866
1953
42013
1953
38711
1953
35959
1953
31282
1953
26879
1953
20550
1953
18349
2243
7892
3623
-2289
4966
-11094
6127
-15772
6745
-20725
7398
-23477
7761
-28980
8487
Netto
Varighet
effektbehov
[W]
[Dager]
81886
0
73631
1
62074
5
55470
10
51067
15
48315
20
43913
30
40060
40
36758
50
34007
60
29329
80
24926
100
18597
16105
150
4270
200
-7255
250
-17222
300
-22517
320
-28123
340
-31238
350
-37467
365
92
Bergen – TEK 10
Tabell 44
Varmetapsberegning
Yttervegg
Tak
Gulv mot uoppvarmet kjeller
Vindu/dør
Normalisert kuldebroverdi
Ventilasjon
Infiltrasjon
Varmetapskoeffisient
Areal
[m²]
1408
630
630
364,8
2520
Luftmengde
[m³/h]
21236
Oppvarmet
volum
[m³]
6552
U-verdi
[W/m²K]
0,18
0,13
0,15
1,60
0,06
Temperaturreduksjonsfaktor
0,06
Varmetap
[W/K]
253,48
81,90
36,88
583,68
151,20
465,82
Lekkasjetall
[h-1 ]
1,50
[W/m²K]
200,49
0,70
Tabell 45
Effektbehovsberegning
Romoppvarming
Varmebatteri
Internlast
Gulvareal
[m²]
2520
H"
[W/m²K]
0,70
Tilluftsmengde
Virkningsgrad
varmegjenvinner
[m³/h]
21236
0,80
Internlast i driftstiden
[W/m 2 ]
Belysning
8
Utstyr
11
Personer
4
Sum
23
Brutto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
Netto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
DUTtemperatur
[oC]
-10,0
Innetemperatur Effektbehov
[W]
[oC]
21
54977
TilluftsΔT over
Efefktbehov
temperatur
varmebatteri
[W]
19,0
4,20
30325
Døgnmidlet internlast
Effekttilskudd
[W]
[W/m 2 ]
4
20160
5,5
27720
2
10080
11,5
28980
85302
56322
93
Tabell 46
Beregning av soltilskudd - Bergen TEK 10
Utetemperatur
[oC]
-12
-7,0
-2,2
-1,1
-0,5
0
0,8
1,4
2
2,6
3
3,5
4,3
6,5
8,8
11
13,3
14,3
15,2
16,2
19
21
Tabell 47
Utetemperatur
[oC]
-10
-7
-2,2
-1,1
-0,5
0
0,8
1,4
2
2,6
3
3,5
4,3
6,5
8,8
11
13,3
14,3
15,2
16,2
19
21
Sør
Nord
AvskjermingsSoltilskudd
Avindu
Avindu Soltilskudd
faktor
2
[W]
[W]
[m ]
[m 2 ]
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1345 36,3
114
0,15 130,9
1455 36,3
140
0,15 130,9
1757 36,3
212
0,15 130,9
2073 36,3
287
0,15 130,9
2376 36,3
359
0,15 130,9
2692 36,3
435
0,15 130,9
2829 36,3
467
0,15 130,9
2953 36,3
497
0,15 130,9
3091 36,3
529
0,15 130,9
3475 36,3
621
0,15 130,9
3750 36,3
686
Brutto
effektbehov
[W]
85302
77047
63839
60812
59161
57785
55584
53933
52282
50631
49530
48154
45953
39899
33570
27517
21188
18436
15960
13208
5503
0
Øst + Vest
Sum
Soltilskudd
Soltilskudd
Avindu
[W]
[W]
[m 2 ]
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
675
2134
116,9
829
2425
116,9
1254
3223
116,9
1697
4058
116,9
2122
4857
116,9
2565
5692
116,9
2758
6055
116,9
2932
6382
116,9
3125
6745
116,9
3665
7761
116,9
4051
8487
Brutto effektbehov Soltilskudd
minus internlast
[W]
[W]
56322
1302
48067
1302
34859
1302
31832
1302
30181
1302
28805
1302
26604
1302
24953
1302
23302
1302
21651
1302
20550
1302
19174
1423
16973
1617
10919
2149
4590
2706
-1463
3238
-7792
3795
-10544
4037
-13020
4254
-15772
4496
-23477
5174
-28980
5658
Netto
Varighet
effektbehov
[W]
[Dager]
55671
0
46765
1
33557
5
30530
10
28879
15
27503
20
25302
30
23651
40
22000
50
20349
60
19248
17751
80
15356
100
8770
150
1885
200
-4701
250
-11587
300
-14580
320
-17275
340
-20268
350
-28651
365
-34638
365
94
Røros – TEK 10
Tabell 48
Varmetapsberegning
Yttervegg
Tak
Gulv mot uoppvarmet kjeller
Vindu/dør
Normalisert kuldebroverdi
Ventilasjon
Infiltrasjon
Varmetapskoeffisient
Areal
[m²]
1408
630
630
364,8
2520
Luftmengde
[m³/h]
21236
Oppvarmet
volum
[m³]
6552
U-verdi
[W/m²K]
0,18
0,13
0,15
1,60
0,06
Temperaturreduksjonsfaktor
0,03
Varmetap
[W/K]
253,48
81,90
36,88
583,68
151,20
236,73
Lekkasjetall
[h-1 ]
1,50
[W/m²K]
200,49
0,61
Tabell 49
Effektbehovsberegning
Romoppvarming
Varmebatteri
Internlast
H"
[W/m²K]
0,61
DUTInnetemperatur
temperatur Effektbehov
o
[W]
[ C]
[oC]
-40,0
21
94206
Tilluftsmengde
Virkningsgrad
varmegjenvinner
[m³/h]
21236
0,80
Internlast i driftstiden
[W/m 2 ]
Belysning
8
Utstyr
11
Personer
4
Sum
23
TilluftsΔT over
Efefktbehov
temperatur
varmebatteri
[W]
19,0
10,20
73646
Døgnmidlet internlast
Effekttilskudd
[W]
[W/m 2 ]
4
20160
5,5
27720
2
10080
11,5
28980
Gulvareal
[m²]
2520
Brutto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
Netto effekt til oppvarming eksklusiv tappevann
167852
138872
95
Tabell 50
Beregning av soltilskudd - Røros TEK 10
Utetemperatur
[oC]
-40,0
-33
-28
-24,2
-21,2
-19,2
-16,2
-13,9
-12
-10,4
-7,9
-5,6
-1,2
2,8
3
6,6
10,1
11,8
13,8
15
18,18
20
Sør
Nord
AvskjermingsSoltilskudd
Avindu
Avindu Soltilskudd
faktor
2
[W]
[W]
[m ]
[m 2 ]
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1276 36,3
98
0,15 130,9
1771 36,3
216
0,15 130,9
2252 36,3
330
0,15 130,9
2486 36,3
386
0,15 130,9
2761 36,3
451
0,15 130,9
2926 36,3
490
0,15 130,9
3363 36,3
594
0,15 130,9
3613 36,3
653
Tabell 51
Utetemperatur
[oC]
-40
-33
-28
-24,2
-21,2
-19,2
-16,2
-13,9
-12
-10,4
-7,9
-5,6
-1,2
2,8
3
6,6
10,1
11,8
13,8
15
18,18
20
Brutto
effektbehov
[W]
167852
148590
134832
124376
116121
110617
102362
96033
90805
86403
79523
73195
61087
50080
49530
39624
29993
25315
19812
16510
7760
2752
Øst + Vest
Sum
Soltilskudd
Soltilskudd
Avindu
[W]
[W]
[m 2 ]
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
579
1953
116,9
1273
3260
116,9
1948
4530
116,9
2276
5147
116,9
2662
5873
116,9
2893
6309
116,9
3507
7463
116,9
3858
8124
Brutto effektbehov Soltilskudd
minus internlast
[W]
[W]
138872
1953
119610
1953
105852
1953
95396
1953
87141
1953
81637
1953
73382
1953
67053
1953
61825
1953
57423
1953
50543
1953
44215
1953
32107
1953
21100
1953
20550
1953
10644
3260
1013
4530
-3665
5147
-9168
5873
-12470
6309
-21220
7463
-26228
8124
Netto
Varighet
effektbehov
[W]
[Dager]
136919
0
117657
0
103899
5
93443
10
85188
15
79684
20
71429
30
65100
40
59872
50
55470
60
48590
80
42262
100
30154
150
19148
200
18597
7384
250
-3517
300
-8812
320
-15041
340
-18779
350
-28684
365
-34352
365
96
Vedlegg J - Effektvarighet beregnet med tre ulike metoder
Effektvarighet med de 3 beregningsmetodene ved begge forskriftsstandardene og
klimastedene.
TEK 1O
Figur 58
Figur 59
97
Figur 60
Passivhusstandard
Figur 61
98
Figur 62
Figur 63
99
Vedlegg K - Effektvarighet beregnet med realistisk metode (SIMIEN)
TEK 10 vs. Passivhus
Figur 64
Figur 65
100
Figur 66
Vedlegg L - Effektbehovsfordeling
TEK 10
Figur 67
101
Figur 68
Figur 69
Passivhus
102
Figur 70
Figur 71
103
Figur 72
Vedlegg M - Effekt- og temperaturvarighet
Figur 73
104
Figur 74
Figur 75
105
Vedlegg N - Utdrag fra produktdatablad for varmepumper
Clivet ElfoEnergy Vulcan
Tabell 52
Tabell 53
106
Tabell 54
Tabell 55
Størrelse
82
Lufttemperatur Varmeeffekt Tilført effekt
[W]
[kW]
-15
0
-15
16600
6430
-10
19300
6600
-7
20700
6700
-5
22200
6810
2
26000
7090
7
29100
7320
10
30400
7420
122
162
Korriert
Korriert
Korriert
varmeeffekt Varmeeffekt Tilført effekt varmeeffekt Varmeeffekt Tilført effekt varmeeffekt
[W]
[W]
[kW]
[W]
[W]
[kW]
[W]
0
0
0
0
0
0
16600
25000
9200
25000
30600
11100
30600
19300
27800
9530
27800
35700
11800
35700
20700
29400
9700
29400
38400
12100
38400
19758
31200
9900
27768
41100
12400
36579
22880
36400
10400
32032
48300
13200
42504
29100
40900
10800
40900
53700
13800
53700
30400
43100
11000
43100
56200
14100
56200
Tabell 56
Størrelse
202
262
302
Korriert
Korriert
Korriert
Lufttemperatur Varmeeffekt Tilført effekt varmeeffekt Varmeeffekt Tilført effekt varmeeffekt Varmeeffekt Tilført effekt varmeeffekt
[W]
[kW]
[W]
[W]
[kW]
[W]
[W]
[kW]
[W]
-15
0
0
0
0
0
0
-15
40900
15400
40900
45600
18600
45600
54100
20600
54100
-10
46400
16200
46400
54400
20000
54400
63100
22100
63100
-7
49500
16600
49500
59000
20700
59000
68000
22800
68000
-5
52900
17000
47081
63800
21300
56782
73300
23600
65237
2
62300
18100
54824
76100
22800
66968
87800
25300
77264
7
70200
19000
70200
85700
23700
85700
99600
26600
99600
10
74000
19400
74000
90000
24100
90000
105200
27200
105200
Clivet ElfoEnergy Vulcan Medium
107
Tabell 57
Tabell 58
108
Tabell 59
109
Tabell 60
Størrelse
41
Lufttemperatur Varmeeffekt Tilført effekt
[W]
[kW]
-15
0
-15
7760
3400
-10
9360
3520
-7
10300
3590
-5
11000
3640
2
13300
3840
7
14900
3990
10
15900
4090
61
81
Korriert
Korriert
Korriert
varmeeffekt
varmeeffekt
varmeeffekt
for avriming Varmeeffekt Tilført effekt for avriming Varmeeffekt Tilført effekt for avriming
[W]
[W]
[kW]
[W]
[W]
[kW]
[W]
0
0
0
0
0
7760
10900
4440
10900
11700
5910
11700
9360
12600
4550
12600
15500
6170
15500
10300
13700
4640
13700
17700
6340
17700
9790
14400
4710
12816
19100
6460
16999
11704
17200
5050
15136
23500
6910
20680
14900
19300
5370
19300
26300
7270
26300
15900
20700
5590
20700
27800
7500
27800
110
82
2,3
2,6
2,7
2,5
2,8
3,3
3,4
1,00
1,00
1,00
1,00
0,69
0,11
0,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,96
0,55
0,00
2,26
2,55
2,72
2,51
2,65
1,83
0,00
7259
7451
7564
7688
8005
8264
8377
2,3
2,6
2,7
2,6
2,9
3,5
3,6
1,00
1,00
1,00
1,00
0,90
0,25
0,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,99
0,77
0,00
2,29
2,59
2,74
2,57
2,83
2,70
0,00
Justering
sfaktor
Total
COP
for
tilført COP Dellasteffekt fullast forhold dellast dellast
[W]
4813
4932
5030
5106
5474
5821
6060
Justering
Total
sfaktor
tilført COP Dellastfor
COP
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
Varmeeffekt
justert
for
avriming
[W]
0
25000
27800
29400
27768
32032
40900
43100
2,3
2,6
2,7
2,6
2,9
3,5
3,6
1,00
1,00
1,00
1,00
0,46
0,07
0,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,89
0,44
0,00
2,29
2,59
2,74
2,57
2,55
1,55
0,00
9991
10350
10534
10751
11294
11729
11946
2,5
2,7
2,8
2,6
2,8
3,5
3,6
1,00
1,00
1,00
1,00
0,64
0,18
0,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,95
0,68
0,00
2,50
2,69
2,79
2,58
2,69
2,37
0,00
Justering
sfaktor
Total
COP
for
tilført COP Dellasteffekt fullast forhold dellast dellast
[W]
Beregnede verdier
122
7259
7451
7564
7688
8005
8264
8377
Justering
Total
sfaktor
tilført COP Dellastfor
COP
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
Oslo - TEK 10
Varmeeffekt
justert
for
avriming
[W]
0
16600
19300
20700
19758
22880
29100
30400
Beregnede verdier
82
162
VarmeJustering
effekt
sfaktor
Total
justert
COP
for
COP Dellasttilført
for
avriming effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
[W]
0
0
2,49
1,00
1,00
2,5
12266
30600
2,74
1,00
1,00
2,7
13039
35700
2,87
1,00
1,00
2,9
13371
38400
2,67
1,00
1,00
2,7
13702
36579
2,64
0,90
0,49
2,9
14586
42504
2,14
0,61
0,13
3,5
15249
53700
0,00
0,00
0,00
3,6
15581
56200
122
Varmeeffekt
Justering
justert
Total
sfaktor
for
tilført
COP Dellastfor
COP
avriming effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
[W]
0
25000
9991
2,5
1,00
1,00
2,50
27800
10350
2,7
1,00
1,00
2,69
29400
10534
2,8
0,76
0,97
2,70
27768
10751
2,6
0,71
0,96
2,48
32032
11294
2,8
0,33
0,83
2,35
40900
11729
3,5
0,05
0,35
1,23
43100
11946
3,6
0,00
0,00
0,00
Tabell 61
VarmeAndel av
Luft- Byggets
tempe- effekt- Varighet fyrings- effekt justert
sesong for avriming
Oslo
ratur behov
[W]
[Timer]
[W]
0
91
78752
-15
16600
0,024
91
78752
-15
19300
0,049
291
52372
-10
20700
0,07
605
42158
-7
19758
0,29
955
37464
-5
22880
0,497
3182
20646
2
29100
0,07
4631
7190
7
30400
0
5451
0
10
Luft- Byggets
Andel av
Varmetempe- effekt- Varighet fyrings- effekt justert
ratur behov
Oslo
sesong for avriming
[W]
[Timer]
[W]
-15
50484
91
0
-15
50484
91
0,025
10900
-10
29287
291
0,05
12600
-7
22209
605
0,075
13700
-5
19696
955
0,3
12816
2
10453
3182
0,5
15136
7
2111
4631
0,05
19300
10
0
5451
0
20700
61
Oslo - Pasivhus
Vedlegg O - Beregning av årsvarmefaktor
Tabell 62
111
Justering
Luft- Byggets
Andel av Varme-effekt Total
sfaktor
tempe- effekt- Varighet fyrings- justert for tilført COP Dellastfor
COP
ratur behov Bergen sesong
avriming
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
[Timer]
[W]
[W]
-15
0
0
0
-15
0
0
10900 4813
2,3
0,00
0,00
0,00
-10
0
0
12600 4932
2,6
0,00
0,00
0,00
-7
89351
8
0
13700 5030
2,7
1,00
1,00
2,72
-5
70286
73
0,1
12816 5106
2,5
1,00
1,00
2,51
2
25472
1701
0,55
15136 5474
2,8
1,00
1,00
2,76
7
8105
4185
0,35
19300 5821
3,3
0,42
0,88
2,91
10
0
5696
0
20700 6060
3,4
0,00
0,00
0,00
61
Varmeeffekt
justert
for
avriming
[W]
0
10900
12600
13700
12816
15136
19300
20700
Varmeeffekt
justert
for
avriming
[W]
0
16600
19300
20700
19758
22880
29100
30400
Beregnede verdier
61
2,3
2,6
2,7
2,5
2,8
3,3
3,4
0,00
0,00
1,00
1,00
0,86
0,13
0,00
0,00
0,00
1,00
1,00
0,98
0,61
0,00
0,00
0,00
2,72
2,51
2,72
2,01
0,00
7259
7451
7564
7688
8005
8264
8377
2,3
2,6
2,7
2,6
2,9
3,5
3,6
0,00
0,00
1,00
1,00
1,00
0,28
0,00
0,00
0,00
1,00
1,00
1,00
0,79
0,00
0,00
0,00
2,74
2,57
2,86
2,80
0,00
Justering
Total
sfaktor
tilført COP Dellastfor
COP
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
Beregnede verdier
82
4813
4932
5030
5106
5474
5821
6060
Justering
Total
sfaktor
tilført COP Dellastfor
COP
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
Bergen - TEK 10
Justering
Luft- Byggets
Andel av Varme-effekt Total
sfaktor
tempe- effekt- Varighet fyrings- justert for tilført COP Dellastfor
COP
ratur behov Bergen sesong
avriming
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
[Timer]
[W]
[W]
-15
0
0
0
-15
0
0
7760 3869
2,0
0,00
0,00
0,00
-10
0
0
9360 4006
2,3
0,00
0,00
0,00
-7
57756
8
0
10300 4085
2,5
1,00
1,00
2,52
-5
45139
73
0,1
9790 4142
2,4
1,00
1,00
2,36
2
13021
1701
0,6
11704 4370
2,7
1,00
1,00
2,68
7
2579
4185
0,3
14900 4541
3,3
0,17
0,68
2,22
10
0
5696
0
15900 4654
3,4
0,00
0,00
0,00
41
Bergen - Pasivhus
122
Varmeeffekt
Justering
justert
Total
sfaktor
for
tilført
COP Dellastfor
COP
avriming effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
[W]
0
25000
9991
2,5
0,00
0,00
0,00
27800
10350
2,7
0,00
0,00
0,00
29400
10534
2,8
1,00
1,00
2,79
27768
10751
2,6
1,00
1,00
2,58
32032
11294
2,8
0,80
0,97
2,76
40900
11729
3,5
0,20
0,71
2,48
43100
11946
3,6
0,00
0,00
0,00
81
Varmeeffekt
Justering
justert
Total
sfaktor
for
tilført
COP Dellastfor
COP
avriming effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
[W]
0
11700
6726
1,7
0,00
0,00
0,00
15500
7021
2,2
0,00
0,00
0,00
17700
7215
2,5
1,00
1,00
2,45
16999
7351
2,3
1,00
1,00
2,31
20680
7864
2,6
0,63
0,94
2,48
26300
8273
3,2
0,10
0,52
1,66
27800
8535
3,3
0,00
0,00
0,00
Tabell 63
Tabell 64
112
Varmeeffekt
justert
for
avriming
[W]
0
16600
19300
20700
19758
22880
29100
30400
Varmeeffekt
justert
for
avriming
[W]
0
30600
35700
38400
36579
42504
53700
56200
Luft- Byggets
Andel av
tempe- effekt- Varighet fyringsratur behov Røros sesong
[W]
[Timer]
-15
32102
645
-15
32102
645
0,15
-10
24438
1265
0,13
-7
21059
1811
0,12
-5
18826
2247
0,2
2
8946
4359
0,4
7
0
5976
0
10
0
6928
0
Luft- Byggets
Andel av
tempe- effekt- Varighet fyringsratur behov Røros sesong
[W]
[Timer]
-15
57954
645
-15
57954
645
0,15
-10
46300
1265
0,13
-7
40230
1811
0,12
-5
36323
2247
0,2
2
18666
4359
0,3
7
899
5976
0,1
10
0
6928
0
2,3
2,6
2,7
2,6
2,9
3,5
3,6
162
1,00
1,00
1,00
0,95
0,39
0,00
0,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,87
0,00
0,00
2,29
2,59
2,74
2,56
2,47
0,00
0,00
Total
Justerings
tilført COP Dellast- faktor for COP
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
0
12266
2,5
1,00
1,00
2,49
13039
2,7
1,00
1,00
2,74
13371
2,9
1,00
1,00
2,87
13702
2,7
0,99
1,00
2,67
14586
2,9
0,44
0,89
2,58
15249
3,5
0,02
0,15
0,51
15581
3,6
0,00
0,00
0,00
7259
7451
7564
7688
8005
8264
8377
Total
Justerings
tilført COP Dellast- faktor for COP
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
82
Varmeeffekt
justert
for
avriming
[W]
0
40900
46400
49500
47081
54824
70200
74000
Beregnede verdier
122
VarmeTotal
Justerings
effekt
tilført COP Dellast- faktor for COP justert for
effekt fullast forhold dellast dellast avriming
[W]
[W]
0
16524
2,5
1,00
1,00
2,48
54100
17383
2,7
1,00
1,00
2,67
63100
17812
2,8
0,81
0,98
2,72
68000
18241
2,6
0,77
0,97
2,51
65237
19421
2,8
0,34
0,84
2,36
77264
20387
3,4
0,01
0,11
0,40
99600
20816
3,6
0,00
0,00
0,00
105200
Beregnede verdier
202
VarmeTotal
Justerings
effekt
tilført COP Dellast- faktor for COP justert for
effekt fullast forhold dellast dellast avriming
[W]
[W]
0
9991
2,5
1,00
1,00
2,50
30600
10350
2,7
0,88
0,99
2,65
35700
10534
2,8
0,72
0,96
2,68
38400
10751
2,6
0,68
0,95
2,47
36579
11294
2,8
0,28
0,79
2,25
42504
11729
3,5
0,00
0,00
0,00
53700
11946
3,6
0,00
0,00
0,00
56200
Røros - TEK 10
Varmeeffekt
justert
for
avriming
[W]
0
25000
27800
29400
27768
32032
40900
43100
Røros - Pasivhus
22104
23713
24464
25323
27147
28542
29186
2,4
2,7
2,8
2,6
2,8
3,5
3,6
1,00
0,73
0,59
0,56
0,24
0,01
0,00
1,00
0,96
0,94
0,93
0,76
0,08
0,00
2,45
2,57
2,60
2,39
2,17
0,29
0,00
Total
Justerings
tilført COP Dellast- faktor for COP
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
302
Total
Justerings
tilført COP Dellast- faktor for COP
effekt fullast forhold dellast dellast
[W]
0
12266
2,5
1,00
1,00
2,49
13039
2,7
0,68
0,96
2,62
13371
2,9
0,55
0,92
2,65
13702
2,7
0,51
0,91
2,44
14586
2,9
0,21
0,73
2,12
15249
3,5
0,00
0,00
0,00
15581
3,6
0,00
0,00
0,00
162
Tabell 65
Tabell 66
113
Tabellverdier benyttet for avriming_20% reduksjon
Tabell 67
Størrelse
Lufttemperatur
-15
-15
-10
-7
-5
2
7
10
Varighet
Oslo Bergen Røros Varmeeffekt
[Timer] [Timer] [Timer]
[W]
91
0
645
0
91
0
645
16600
291
0
1265
19300
605
8
1811
20700
955
73
2247
22200
3182
1701
4359
26000
4631
4185
5976
29100
5451
5696
6928
30400
82
Korrigert
Tilført varmeeffekt
effekt for avriming COPnom
[kW]
[W]
0
6430
16600
2,6
6600
19300
2,9
6700
20700
3,1
6810
18204
3,3
7090
20800
3,7
7320
29100
4,0
7420
30400
4,1
Vedlegg P - Psykrometrisk diagram
Figur 76
114