Värmepumpar
Luft- och markvärmepumpar blir alltmer populära. Beroende på typ av värmepump utvinns värmeenergi från utomhusluften, frånluften från husets ventilationskanal, vatten, jord eller berg. Värmen som utvinns från utsidan av huset är huvudsakligen energi från solen, med undantag för värmen från berggrunden, som huvudsakligen är värme från jordens kärna.
Värmepumpar sparar energi, miljö och pengar
Värmepumpar ger betydande ekonomiska besparingar och miljöfördelar i många olika typer av byggnader. Enligt en undersökning som Motiva beställde 2017 drevs investeringar i värmepumpar i bostadsbolag av behovet att sänka energikostnaderna och öka fastighetens andrahandsvärde. Ungefär hälften av de tillfrågade uppgav att investeringen i en värmepump också hade sänkt bolagets hyra. Installation av värmepumpar i bostadsbolag har därför blivit vanligare under de senaste åren.
Försäljningen av värmepumpar har också gynnats av den långa perioden med låga låneräntor och möjligheten att ta del av ROT-avdraget. Även den ökande oron för klimatförändringar kan komma att öka försäljningen av värmepumpar.
Värmepumpar minskar miljöförstöringen avsevärt
På nationell nivå bidrar energibesparingarna som uppnås med värmepumpar till att minska koldioxidutsläppen från elförbrukningen och utsläppen av hälsoskadliga fina partiklar. Inköpet av en värmepump är därför en viktig miljöhandling. Med tanke på CO2-utsläpp från energiproduktion och annan miljöpåverkan är investeringen i en värmepump mest meningsfull för byggnader med el- och oljeuppvärmning.
Värmepumpar bromsar stigande uppvärmningskostnader
Energipriserna har stigit med några procent per år på lång sikt. Med en värmepump är den absoluta ökningen av energikostnaderna mycket lägre. Inköpet av en värmepump bromsar kostnadsökningen för uppvärmning av en fastighet, och värmepumpar kan sänka energikostnaderna ännu mer effektivt om de kombineras med styrsystem som följer elpriset på börsen och eventuellt med energilager och till och med säsongslagring av värme.
Framtidens teknik
Värmepumparnas betydelse kommer att öka i framtiden i takt med att behovet av efterfrågeflexibilitet ökar. Ju mer förnybar el som produceras från sol- och vindkraft, desto mer kommer elmarknaden att behöva vara flexibel vid tillfällen då väderberoende energi är en bristvara. Detta kommer direkt att gynna dem som genererar sin energi med värmepumpar, eftersom värmepumpar kan användas för att lagra energi när efterfrågan är låg. Den energi som lagras i värmepumparna kan i sin tur användas när energipriserna är höga, dvs. när efterfrågan är hög. Efterfrågeflexibilitet öppnar upp för ytterligare besparingsmöjligheter för värmepumpsägaren.
Val av värmepumpar för olika användningsområden
I princip är alla olika värmepumpslösningar lämpliga för en viss applikation. Ofta kan man av rationella skäl välja mer än en typ av värmepump för samma plats eller flera olika typer av värmepumpar för samma byggnad. Valet beror ofta på faktorer som värmedistributionsmönstret, temperaturnivån i det potentiella radiatornätet, energibehovet, byggnadens geografiska läge, byggnadens funktion, byggnadens potentiella kylbehov, lokala energipriser, tomten, tillstånd och andra överväganden för byggnader av olika storlek.
Principen för värmepumpar
Värmepumpar fungerar på samma sätt som kylaggregat genom att ta upp värme från livsmedel och överföra den utanför kylskåpet. En värmepump fungerar på liknande sätt genom att samla upp värme som lagrats i marken eller i vatten och överföra den till en byggnad.
Värmeenergin återvinns med hjälp av en värmeväxlare (evaporator) för värmepumpens köldmediekrets. Den termiska energin överförs med köldmediet till en kompressor, som komprimerar köldmedieångan under högt tryck och återför den till flytande form och den höga temperatur som genereras återvinns i kondensorn.
Värmepumpstekniken har utvecklats under de senaste åren och ny utrustning kan samla värme från kallare platser och överföra den till varmare. Utrustningens effektivitet har också förbättrats. I extrema fall kan vissa enheter samla in värme från -20 till -30 grader Celsius och använda en kompressor för att höja den till +60 till +70 grader Celsius. Men vid dessa extrema förhållanden är värmepumpens effektivitet redan dålig och effekten är ganska låg.
Prestandakoefficienten beskriver effektiviteten
En värmepumps effektivitet beskrivs av prestandakoefficienten, som talar om hur mycket mer värme apparaten producerar jämfört med den mängd el den förbrukar. Om värmepumpen t.ex. har en prestandakoefficient på 3 är apparatens effektivitet 300 %. Värmepumpen producerar då 3 kWh värme för varje 1 kWh el som den använder för överföring.
En värmepump uppnår bästa termiska effektivitet och lönsamhet när temperaturskillnaden mellan värmeuppsamling och värmeavledning är så liten som möjligt. I det här fallet samlas energin in från den varmaste möjliga källan (t.ex. en värmebrunn) och värmen överförs till golvvärmen i stället för till radiatornätet.
I ett nollenergihus kan geotermisk golvvärme uppnå hög effektivitet i rumsuppvärmningen. Ett nollenergihus kräver också betydligt mindre uppvärmningsenergi än ett så kallat standardhus. Detta beror på att passivhus kan värmas upp med en mycket låg cirkulerande vattentemperatur – golvvärme kan vara så låg som 25°C.
Prestandakoefficienten för tappvarmvatten är alltid något sämre än för rumsuppvärmning. Med vissa värmepumpar måste även tappvarmvattentemperaturen höjas, t.ex. med hjälp av ett elektriskt motstånd eller vedeldning. Uppvärmning av tappvarmvatten i ett nollenergihus kan förbruka mer energi än rumsuppvärmning.
Nya köldmedier mer miljövänliga
De köldmedier som används i de nya värmepumparna är bättre för miljön än tidigare. Vätskan som cirkulerar i bergvärmepumpens uppsamlingskrets innehåller ca 70% vatten och ca 30% bioetanol. Systemens vätskekrets
Värmepumpsteknik
I ett värmepumpssystem för centralvärme överförs värme från mark eller vatten från värmerummet till rummen via vatten eller luft på samma sätt som i olje- och fjärrvärmesystem. Värmen överförs genom en plaströrsslinga som är installerad i marken, i ett borrhål eller i vatten.
Så kallade bergvärmepumpar används vanligen för uppvärmning av småhus, där man utvinner antingen ytjordvärme, bergvärme eller vattenvärme. Dessa värmepumpar kan användas för att värma både rum och tappvarmvatten. Värme kan också utvinnas direkt ur luften, men luftvärmepumpar kräver ett parallellt värmesystem eftersom deras effekt är låg vid sträng kyla, avfrostningstiderna är täta och enheten kan till och med stängas av helt. Med en luftvärmepump kan man dock sänka uppvärmningskostnaderna, särskilt under vår och höst.
Värmepumpar med inverter blir allt vanligare
Så kallade invertermodeller blir allt vanligare i värmepumpar. I invertermodeller styrs värmepumpens varvtal efter värmebehovet. Detta minskar startströmstoppen, minskar antalet starter, förlänger kompressorns livslängd och förbättrar värmepumpens verkningsgrad. Varvtalsreglering används mest i luftvärmepumpar och minst i markvärmepumpar.
Cirkulatorer av klass A blir allt vanligare i värmepumpar som är anslutna till vattenkretsen. En cirkulator av klass A har vanligtvis en variabel hastighet beroende på flödesmotståndet, vilket avsevärt minskar cirkulatorens energiförbrukning. De bästa besparingarna uppnås i ett värmenätverk med termostater för varje värmekrets.
Den elektroniska expansionsventilen i köldmediekretsen blir också allt vanligare i värmepumpar. Den gör det möjligt att uppnå betydligt högre verkningsgrad.
Styrsystemen för värmepumpar utvecklas
Fjärrstyrning blir allt vanligare i alla typer av värmepumpar. Det är dock ofta en extrafunktion som man betalar för, inte nödvändigtvis en standardfunktion. Den gör det bland annat möjligt att övervaka enhetens drift och förhållanden och att spara energi genom exakt kontroll av temperaturfallet.
Anslutningsmöjligheter för styrning av hybridvärme eller ännu mer komplex automatisering blir allt vanligare i värmepumpar, och vissa enheter har intelligens för att fungera på ett sätt som drar nytta av fluktuationer i elpriserna, till exempel.
Bergvärmepumpar och luft/vatten-värmepumpar finns i modeller som använder två kompressorer med olika köldmediekretsar. Köldmedierna väljs för att passa förhållandena, vilket resulterar i en värmepump som arbetar med en rimlig effektivitet och ändå över ett mycket brett temperaturintervall.
Miljövänliga köldmedier
Idag använder värmepumpar miljövänliga köldmedier som inte förstör ozonskiktet i atmosfären. EU-lagstiftningen har tagit bort skadliga köldmedier från marknaden, men nya köldmedier utvecklas hela tiden.
Förutom en köldmediekrets har bergvärme en värmeuppsamlingskrets (vanligtvis från en värmebrunn) och använder nu bioetanol som värmeöverföringsvätska, istället för den metanol som användes tidigare. Systemet har en sluten vätskekrets, vilket innebär att det inte släpper ut några utsläpp i miljön.
En värmepumps verkningsgrad påverkas mest av temperaturskillnaden mellan förångaren och kondensorn. Verkningsgraden påverkas också av värmeväxlarens effektivitet.
De olika typerna av värmepumpar är:
Guide till inköp av värmepumpar för bostadsrättsföreningar och kommuner
Motivas guide för inköp av värmepumpar 2018
ger tips om hur man förbereder sig, planerar och anbudsgiver för ett lyckat inköp av värmepump. Guiden innehåller också information om olika värmepumpslösningars lämplighet för olika tillämpningar och om faktorer som påverkar investeringarnas lönsamhet.
Inköpsguide för värmepumpar för kommuner och bostadsbolag
Materialet för värmepumpsidorna i Motivas webbtjänst har sammanställts i samarbete med Finlands Värmepumpförening SULPU, Scanoffice Oy, Rototec Oy, Nivos Energia Oy, Nibe Oy och Onninen Oy.
Teemu Kettunen
Expert