Lämpöpumppuratkaisuja TALOTEKNIIKKASEMINAARI VASEK ja Kestävä rakentaminen ja energiatehokkuus Vaasan seudulla Mikko Pieskä, Merinova
Yleisesti lämpöpumpuista sisältö Lämpöpumppujen nykytilanne Lämpöpumppujen toiminta Maalämpöpumppujen tekniikkaa Ilmalämpöpumpuista Vesikiertoisten järjestelmien pumpuista (VILP, PILP ja MLP) Maalämpöpumpun mitoitustekniikkaa SPF, COP, EER? 7.3.2014 2
Yleisesti lämpöpumpuista Lämpöpumpulla tarkoitetaan yleisesti laitetta, joka carnot-kierron avulla tekee kylmemmästä (lämpimämmästä) lämmönlähteestä kuumempaa (kylmempää) lämpöä Jaotellaan tyypillisesti lämmönlähteen ja luovutustavan perusteella: Ilma- /Ilmalämpöpumput, (ILP) Poistoilma-/vesilämpöpumput (PILP) Ilma-/vesilämpöpumput (VILP) Maalämpöpumput (MLP), lämmönlähteenä: Maapiiri Lämpökaivo Avoin kaivopiiri (akviferi) Vesistö (sedimentti) 3
Lämpöpumput Lähde: http://www.eurobserv-er.org/ Sinisellä värillä kuvattuna ilmaa lämmönlähteenä käyttävät pumput, punaisella vedestä/maasta/kalliosta lämpöä käyttävät. YKSIKKONÄ ktoe (ekvivalentti öljytonni) 6200 ktoe = 72 100 000 MWh 72 TWh = Suomen lämmönkulutus Suomessa lämpöpumput 2011 n.7 TWh (sis. sähkön) Alempi luku kuvaa lämpöpumppujen määrää (kaikki lämpöpumput) 7.3.2014 4
Lämpöpumpun toiminta R134a, R407c, R410a, R600a (Isobutaani), R717 (Ammon.), R290 (Propaani), R744, (CO 2 ) 7.3.2014 5
Erilaisia maalämpöpumppuja Kuva: www.maalampofoorumi.fi Ylempänä nk. Vaihtoventtiilityyppinen ratkaisu (tekee joko käyttövettä tai lämmitystarpeen mukaista lämmitysvettä. Alempana tulistuksen poistolla varustettu lämpöpumppu (1 toteutustapa). 7.3.2014 6
Ilmalämpöpumpuista Hyvä takaisinmaksuaika halpa investointi Soveltuu myös suorasähkölämmityksen kanssa Säädettävä oikein muun lämmitysjärjestelmän kanssa Puhdistettava säännöllisesti Suosituin lämpöpumppu Saneerauskohteet: Elvari (2004-2009): 20% kohteista -4000 kwh (n.20%), 25% kohteista - 2000 kwh, 10% kohteista energiankulutus kasvanut (jäähdytys, väärät asetukset, puhdistuksen laiminlyönti pitkät sulatukset?). Uudistalot: Mitoitus: RakMkD5 2012 tai laskentaohjelma E-luku laskennassa energiamäärä rakennusluvan vireilletulovuoden mukaan (176/2013): Vuosi -1985 1985-2003- 2008-2010- Energia kwh /a 6000 kwh 5000 kwh 2000 kwh 1500 kwh 1000 kwh 7.3.2014 7
VILP, PILP vai MLP?? Lämmönkulutus merkitsevä investoinnin kannalta (ts. onko kaivoon varaa ) Lämmönjako Lämmönjakoverkoston mitoitus myös merkitsevä laitteiston hyötysuhteelle ja laitevalinnalle -30 84 69 70 75 66 70 73 86 83 70 67,5 70 40-25 81 66 65 70 62 65 69 81 76 65 64,75 65 37-20 77 62 60 65 60 60 65 77 70 60 62 60 35-15 70 58,5 55 60 58 55 61 73 63,75 55 56,5 55 33-10 62 55 50 55 52 50 56,5 69 57,5 50 51 50 30 0 52 48 40 45 50 40 48 60 45 40 40 40 25 10 35 34 30 32 35 30 34 51 32,5 30 30 30 22 20 20 20 20 19 20 20 20 41 20 20 20 20 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7.3.2014 8
Saneerauskohteet (VILP): Vrt käytettyä lämpökäyrää, ulkoilman pysyvyystietoja ja lämmitystarvelukua PILP, kun LTO ilmanvaihdosta ei ole mahdollinen Uudiskohteet, ks. RakMk D5 (2012) VILPEISTÄ ja PILPEISTÄ suht.osuus 2011 vilp pilp kaikki vilp pilp Ruotsi 8958 11433 75391 11,9 % 15,2 % Suomi 992 2048 58326 1,7 % 3,5 % suht.osuus 2012 vilp pilp kaikki vilp pilp Ruotsi 6384 9203 70587 9,0 % 13,0 % Suomi 1000 1900 47900 2,1 % 4,0 % Muutos -28,7 % -19,5 % -6,4 % 0,8 % -7,2 % -17,9 % 7.3.2014 9
Frekvenssi Yleisesti lämpöpumppujen SPFlaskennasta 50 40 30 20 10 Temperature data from Osthrobothnia Heating water inlet temperature from estate (70/40 as an example) 22 31 40 50 60 70 0 15 5 10 0-5 -10 20-15 -20-25 Lisää Outside temperature GSHP (general) COP @ water inlet temperature, C Heating 30 3,4 40 3,0 50 2,7 60 2,5 DHW 60 2,3 20 10 0-10 -20-29 Before After Suomen RakMK D5 (% of hours) oil (l) kwh Electricity (GSHP) Oil 0,9889 4776 40600 10150 0,8874 20301 172560 50753 0,456 15416 131040 43680 0,1284 4664 39640 14681 0,0293 1242 10560 4224 0,0029 136 1160 0 150 46536 123488 150 á 0,8 /ltr á 0,1 /kwh 37 229 12 349 120 7.3.2014 10
GEO/TIME 2008 2009 Finland 5 335,564 5 596,087 Itä-Suomi (NUTS 2006) 5 094,992 5 491,818 Etelä-Suomi (NUTS 2006) 4 209,807 4 691,918 Länsi-Suomi 4 628,421 5 020,606 Pohjois-Suomi (NUTS 2006) 6 156,178 6 210,433 Åland 3 827,072 4 177,690 Sweden 5 075,714 5 291,188 Stockholm 3 718,880 4 016,642 Östra Mellansverige 3 791,811 4 120,587 Småland med öarna 3 619,182 3 922,118 Sydsverige 3 192,562 3 481,346 Västsverige 3 571,737 3 845,928 Norra Mellansverige 4 650,797 4 957,085 Mellersta Norrland 5 426,799 5 669,099 Övre Norrland 6 224,901 6 321,788 Osateho vai täysteho? 70 % maksimitehontarpeesta kattaa 95% lämmöntarpeesta täystehoinen lämpöpumppu on pätkäkäyntinen iso varaaja ja suuri lämpöhäviö Ruotsissa osataan mitoittaa suurempi markkina On totta, että osatehoinen järjestelmä riittää lähes aina. Mutta järjestelmän hinnoissa ei pitäisi olla suurta eroa (jollei fuskaa esim. lämpökaivoissa). Täystehoisten lämpöpumppujen pätkäkäyntisyys on osin säätö-, säädinja suunnittelukeskeinen haaste. Täystehoiset ja melkein täystehoiset järjestelmät yleistymässä. Ympäristönäkökohdiltaan täysteho ehdottomasti parempi vaihtoehto 7.3.2014 11
Osateho vai täysteho - Energy saving trust, heat pump trials - Värmepupars inverkan på effekttoppar i elnätet (KTH) - Suomen ilmastopaneeli, Rinne ja Syri (Aalto) - Energiateollisuuden ehdotus Ympäristömerkinnän saamiseksi: - käynnistysvirrat -Invertteri -täysteho 7.3.2014 12
HYBRIDEISTÄ 7.3.2014 13
Kustannuksia Investointi 111 800 Säästö 17 000 Takaisinmaksuaika Öljyä 5/2010-2/2011 21 934 Maalämpö 5/2011-2/2012 7 400 Säästö (10 kk) 14 534 Vuodessa 17 000 Kumulatiivinen säästö 10 vuodessa (3.4*17 000 ) = 58 200 (vrt investointi 111,8 t!) 6,6 år 7.3.2014 14
Kuvia 7.3.2014 15