Om ordningen | Om varmepumper | Medlemmer | Systemgodkendte anlæg | Varmepumpefabrikanterne | Få et overslag! | Downloads | VP-Kursus | Links | Medlemsservice

Om Varmepumper

Indledning

I 1980 blev loven om tilskud til vedvarende energikilder vedtaget af den danske regering. I henhold til loven skulle Energistyrelsen oprette en Prøvestation for Varmepumpeanlæg, samt yde tilskud til såvel Prøvestationens drift som til installation af systemgodkendte varmepumpeanlæg. Prøvestationen blev oprettet i foråret 1981 og placeret på Teknologisk Institut, Taastrup, men blev desværre i sin daværende form afviklet og nedlagt med udgangen af 2002.Prøvestationen fortsætter dog men bliver fremover brugerfinansieret via en godkendelsesordning.

Prøvestationens hovedformål var at virke for, at ydeevne, driftssikkerhed og levetid for varmepumpeanlæg blev forbedret samt at bidrage til at sikre, at der kun blev ydet tilskud til anlæg, der opfyldte rimelige kvalitetskrav.

Det var endvidere formålet med Prøvestationen at opbygge viden om anvendelse af varmepumpeanlæg til gavn for såvel fabrikanter som brugere af anlæggene samt at virke som konsulent for de offentlige myndigheders dispositioner på området.

Prøvestationens arbejde dannede grundlag for udarbejdelse af myndighedsbestemmelser, typegodkendelser, deklarationer, normer og standarder samt bidrog til, at der blev opbygget produktionsfaciliteter til såvel mindre produktioner samt til serieproduktion med henblik på eksport.

Dette kan sammenfattes i følgende hovedområder:

• Systemgodkendelse - omfattende dokumentation, prøvning og kontrol med produktionsfaciliteter
• Konsulentfunktioner for fabrikanter, installatører og rådgivere
• Gennemførelse af feltmålinger
• Videnopbygning, videnformidling, samt andre informationsopgaver
• Deltagelse i nationalt og internationalt standardiserings- og normarbejde

Baggrund

Ved at satse på størst mulig anvendelse af egnede drivenergier til varmepumper, kan ressourcerne strækkes og samtidig forøge udbyttet af vedvarende energikilder som varmepumper kan indgå i kombination eller samdrift med. Fx vil el-energi produceret af en vindmølle/solceller i kombination med en eldrevet varmepumpe kunne forøges med en faktor 2½-5 til varmeenergi og stort set ikke bidrage direkte til drivhuseffekten.

I Danmark har interessen for anvendelse af specielt små varmepumper til boligopvarmning været tilstede siden begyndelsen af 1950’erne.

I perioden op til den første danske energikrise (1970-1975) var det kun en lille kreds af “pionerer”, der eksperimenterede med de små varmepumper. Energikrisen udløste en massiv indsats i form af energisparekampagner, tilskud til energibesparende foranstaltninger samt energiforskningsprogrammer, alt sammen med henblik på at reducere det samlede danske energiforbrug, samt at gøre Danmark uafhængig af import af olie og gas.

I denne periode blev det første energiforskningsprogram for varmepumper iværksat. Dette afsluttedes med 6 rapporter med titlerne:

• Varmeovergangsforhold i jord
• Varmeovergangsforhold og fordampningsforløb i jordfordampere
• Anlæg med varmeoptagelse fra luft
• Varmeovergangsforhold for luftkølere
• Varmefordelingssystemer
• Oversigt og konklusioner

I perioden 1975-1980 udvikledes de første kompakte varmepumpeunits til opvarmning og forsyning med varmt brugsvand - primært til småhusområdet.

Endnu en energikrise i slutningen af 70’erne medførte en endnu kraftigere indsats end tidligere. For varmepumpeområdet blev der iværksat et omfattende energiforsknings-program, hvor der over en 10-årig periode (1980-1990) blev gennemført og rapporteret mere end 75 projekter.

I 1980 blev der vedtaget en lov, hvorefter der kunne opnås tilskud til anlæg, der udnyttede vedvarende energikilder, herunder varmepumpeanlæg.
Tilskudsprocenten til varmepumpeanlæg har varieret fra 0-30 %, men da loven bortfaldt pr 31-Dec.-2001 forsvandt  tilskuddet til såvel installation som til Prøvestationen for Varmepumpeanlæg der i den nuværende form nedlægges/afvikles med udgangen af 2002.

Efter 1 Jan 2003 fortsætter Prøvestationen via en brugerfinansieret godkendelsesordning og er fortsat placeret på Teknologisk Institut

Prøvestationen for Varmepumpeanlæg blev som nævnt oprettet i 1981. Siden starten er der udstedt mere end 600 systemgodkendelser og gennemført over 175 laboratorieprøvninger på prøvestand suppleret med feltundersøgelser og driftserfaringer fra installerede anlæg.

Den aktuelle situation

I forbindelse med fremkomst af en ny generation af forskellige typer rotationskompressorer anvendelige for varmepumpedrift, samt overgang til anvendelse af naturlige kølemidler åbnede der sig helt nye muligheder for en betydelig effektivitetsforbedring.

Ved anvendelse af denne nyeste teknologi som bl.a. omfatter behovsstyring, kan de miljø- og energimæssige fordele ved anvendelse af eldrevne varmepumper sammenfattes således:

• El-drevne varmepumper fremstår energi- og miljømæssigt fordelagtigt i sammenligning med såvel konventionel og kondenserende oliefyrsdrift som direkte el-varme.
  Fx er bruttoenergibesparelsen ved anvendelse af varmepumper frem for kondenserende oliefyrsdrift ca. 50 %.
• Ved sammenligning mellem varmepumperne indbyrdes er bruttoenergibesparelsen ved behovsstyring ca. 20 % i forhold til konventionel varmepumpe. Ved anvendelse af gulvvarmesystemer opnås yderligere 5 % i forhold til behovsstyring.
• CO2-emissionen ved anvendelse af varmepumper frem for kondenserende oliefyrsdrift reduceres mellem 32 % og 40 %. SO2 og NOx-emissionen reduceres med ca. 60 % og CO-emissionen med 100 %.

Ovennævnte hovedresultater fra de seneste gennemførte projekter afsluttet i perioden1998 - 2002 viser således, at der er væsentlige og entydige energi- og miljømæssige fordele ved at anvende eldrevne varmepumper frem for konventionel og kondenserende oliefyrsdrift, samt naturligvis i endnu højere grad direkte elvarme.

Resultaterne er baseret på "gammeldags" opfattelse af CO2-emission fra el-produktion.

Hvis man i stedet anvender den faktiske CO2- emission, som elselskaberne i dag anvender, og som fremgår af deres "Grønne regnskaber", er reduktionen i forhold til oliefyrsdrift 50-60 %.

Privatøkonomisk viser resultaterne, når der ses over en 20 årig periode, at eldrevne varmepumper i forhold til konventionel og kondenserende oliefyrsdrift, udviser en udgiftsbesparelse på ca. 30 %.

Nogenlunde de samme forhold gør sig gældende ved N-gasdrevne varmepumper i forhold til anvendelse af konventionel og kondenserende N-gasdrift.

Kort beskrivelse af Anlægstyper

En varmepumpe karakteriseres ved varmekilden og varmeafgiversystemet. Jord/vand (væske/vand) betyder, at varmepumpeanlægget tager varmen fra jorden og afgiver den til et vandbaseret varmeanlæg i huset, fx et radiator- eller gulvvarmesystem.
Varmekilden i luft/vand anlæg er udeluft eller ventilationsluft.

Brugsvandsvarmepumper er normalt af typen luft/brugsvand. Derudover findes der luft/luft varmepumper, hvor varmeafgiversystemet i huset er et luftvarmeanlæg ofte kombineret med et ventilationsanlæg (friskluftanlæg) og varmegenvinding.

I det følgende gives en kort oversigt over de mest anvendte anlægstyper.

Jord/vand anlæg
Ved denne anlægstype cirkuleres en frostsikret væske (brine) i rørslanger (jordslanger af plast) nedgravet i de øverste jordlag. Nedgravningsdybden er normalt omkring 75 cm. Etablering af et jordslangesystem skal overholde Miljøstyrelsens bekendtgørelse nr. 522-fra 1980.

Luft/vand anlæg
Denne anlægstype er meget almindelig, specielt i lande med moderate vintertemperaturer. Ved lave vintertemperaturer under -12 °C, hvilket kun forekommer i ganske få timer om året i Danmark, kan virkningsgraden falde til et niveau hvor anden opvarmningsform er at foretrække. I modsætning til jord/vand anlægget skal denne type anlæg afrime den varmeoptagende del. Det gælder specielt i kolde og fugtige perioder af året.

Jord/vand og luft/vand anlæg installeres normalt til også at producere varmt brugsvand.Andre varmekilder, som fx overskudsvarme fra industrielle processer er også interessante i forbindelse med varmepumpedrift.

Luft/luft anlæg
Ved denne anlægstype optages varmen fra udeluften og afgives i en varmeflade der kan være placeret i et luftbaseret kanalsystem (ventilationssystem) eller direkte i rummet med designet varmeafgiver. Denne anlægstype er som antydet begrænset til rumopvarmning med cirkuleret luft evt. kombineret med et ønsket friskluftskifte. Varmekilden kan også være afkastluft fra bygningen der ønskes opvarmet eller overskud fra industrielle processer. I øvrigt gælder bemærkningerne om luft som varmekilde som anført for Luft/vand anlægget.

Anlæg for luft/brugsvand
Disse anlæg er små kompaktunits med nominelle varmeydelser på omkring 1 kW. Ved brugsvandsforbrug over ca. 2000 kWh pr. år vil denne anlægstype være attraktiv.

Anlægget kombineres ofte med varmegenvinding og opvarmning af friskluft i forbindelse med et ønsket mekanisk friskluftskifte, hvilket har vist sig at gøre denne kombination meget udbredt i forbindelse med løsning af indeklimaproblemer.

Staldvarmepumper
Udnyttelse af den overskudsvarme, der skal bortventileres fra stalde er en særdeles god varmekilde for varmepumper. Normalt dimensioneres disse anlæg til at levere varme- og varmt brugsvand til såvel den erhvervsmæssige drift som til det private forbrug. Man må regne med at der skal være en besætning på mindst 200 svin eller ca. 25 køer for at et staldvarmepumpeanlæg er økonomisk interessant. Installeres staldvarmepumpen til også at fungere i forbindelse med mælkekølingsanlæg forbedres driftsøkonomien betydeligt.

Denne anlægskombination bliver mere og mere udbredt i Danmark.

Grundvandsanlæg
På grund af den konstante temperatur på omkring 6-10 °C er grundvand som varmekilde interessant, idet der kan opnås en relativ høj nyttevirkning. Der er etableret meget få af disse anlæg i Danmark. Dette skyldes formentlig de ret høje anlægsudgifter, men også at der er tilknyttet særlige myndighedskrav for at kunne opnå tilladelse til etablering af grundvands-anlæg. Der savnes derfor driftserfaringer for varmepumpeanlæg der anvender grundvand som varmekilde.

Udnyttelse af geotermisk varme
Anlæg der udnytter de dybere liggende jordlag som varmekilde (geotermiske anlæg), har ikke hidtil haft nogen udbredelse i Danmark.

Udviklingen og anvendelsen af denne type varmeoptagersystemer er mere eller mindre udbredt i udlandet. I Danmark har det trods ihærdige forsøg endnu ikke været muligt at få etableret demonstrationsanlæg for fx en- og tofamilieshuse. Der savnes derfor driftserfaringer for denne anlægstype, der kan afklare anlægs- og driftsøkonomi for danske forhold.
Ved denne type optagersystem bores et antal lodrette huller, ca.10-15 cm. i diameter i dybder på 30-300 m. I hullerne anbringes et lukket rørsystem. I praksis ”anbringer” man de vandrette jordslanger lodret. Nu er det blot ikke den direkte oplagrede solvarme i de øverste jordlag man udnytter, men den energi der befinder sig i de dybere jordlag som stammer fra jordens indre.

I Sverige har man fx. mange års erfaringer med at etablere disse boringer direkte i fjeldet(i Sverige benævnt bergvärme).

Den mere traditionelle anvendelse af geotermisk energi sker ved at hente varmt vand fra jordlagene i 1,5 ca. 4 km. dybde, hvor vandet bruges direkte eller i kombination med varmepumpe til opvarmningsformål. Her er der tale om store anlæg.

I Thisted har et sådant anlæg været i drift de seneste 10-15 år.
Der gennemføres i disse år prøveboringer i hovedstadsområdet med henblik på at vurdere mulighederne for at etablere fjernvarmeforsyning.
Også her indgår anvendelse af varmepumper i overvejelserne.

Specielle anlægstyper

Reversible anlæg
Nogle typer anlæg kan leveres som reversible modeller og kaldes undertiden også varmepumper. Disse modeller kan anvendes som køleanlæg (klimaanlæg) om sommeren, og om vinteren til opvarmning af samme lokaliteter. Denne anlægstype anvendes ofte hvor der kun er begrænset plads og hvor komfort og/eller varer stiller krav til regulering af temperaturen.

Motordrevne anlæg
I nogle tilfælde anvendes åbne kompressorer drevet af motorer der kører på enten naturgas eller andet brændstof, fx olier fra biomasse. Ved anvendelse af motorvarmen til opvarmning af vandet kan man opnå højere fremløbstemperaturer. Som varmekilde anvendes under tiden spildevand fra procesenergi. På denne måde kan man genvinde den varme som ellers var gået tabt. Anlægstypen er særligt velegnet hvor der er behov for store mængder varmt vand.

Affugtning
Varmepumper anvendes ofte til at holde fugtigheden nede i fx svømmehaller. Ved at have en køleflade i udsugningskanalen, kan man affugte den fugtige luft. Herefter blæses luften gennem kondensatoren og opvarmes inden den atter blæses ind i svømmehallen. Herved er den relative luftfugtighed blevet reduceret til et passende niveau.

Nyttevirkning (effektivitet, effektfaktor)

Effektfaktoren er et begreb, der anvendes om varmepumpens effektivitet. Effektfaktoren er forholdet mellem varmepumpens kapacitet (i kW) og den tilførte effekt til varmepumpen (i kW). Ved prøvning på fx Prøvestationen for Varmepumpeanlæg måles varmepumpens kapacitet (ydelse) og den tilførte effekt inkl. hjælpeeffekt (pumper, ventilatorer mv.) ved bestemte driftstilstande fastlagt i henhold til Dansk og Europæisk Standard. Effektfaktoren beregnes for de i standarden fastlagte temperaturer for henholdsvis varmeoptager og varmeafgiver. I prøvningsrapporter og på systemgodkendelser er det denne effektfaktor der er angivet.

Når et varmepumpeanlæg driftsøkonomisk vurderes, er det nødvendigt at anvende en skønnet årsnyttevirkningsgrad (leveret energi i forhold til tilført energi). Nedenstående tabel kan benyttes til at vurdere årsnyttevirkningen. Tabellen er baseret på driftserfaringer og anvendelse af den seneste teknologi på området (efter 1998).

Praktisk årsnyttevirkning (skønnet) udvikling fra 2000-2020:

I litteraturen ses varmepumpers nyttevirkning ofte opgivet uden angivelse af driftstilstand (varmekildetemperatur og fremløbstemperatur). Dette betyder at man skal være meget opmærksom på kun at drage sammenligninger når driftsbetingelserne og angivelserne af afgivet og tilført effekt (eller energi) er sammenlignelige.

Grunden til at nyttevirkningerne i tabellen er opgivet som et interval er, at der kan være variation i de forskellige anlægstyper og varmeafgiversystemer. Ved nybyggeri, hvor det er muligt fra starten at dimensionere et optimalt varmesystem og i eksisterende boligmasse med lave temperaturkrav til opvarmningsanlægget fx gulvvarmeanlæg, vil det som regel være de højeste (bedste) værdier, der gælder. Ved et første overslag over anlægs- og driftsøkonomien anvendes ofte gennemsnitsværdien af tabellens tal.

Anlægs- og driftsøkonomi (august 2002)

Ved nybyggeri vil installation af varmepumpeanlæg normalt altid være økonomisk attraktivt i forhold til varmeanlæg der anvender direkte fossilt brændsel(olie og naturgas).

Ved udskiftning til et varmepumpeanlæg i den eksisterende boligmasse vil driftsbesparelsen normalt kunne tilbagebetale investeringen (evt. merinvestering) på 6-12 år. Dette anses for rimeligt under privatøkonomiske forhold, idet levetiden for varmepumpeanlæg erfaringsmæssigt og under forudsætning af periodisk vedligeholdelse ligger på omkring 20 år.

Foretages der en udskiftning af en varmepumpe, der er installeret fx før 1985 vil der, som det fremgår være tale om en betydelig forbedring af årsnyttevirkningen. Tilbagebetalingstiden for udskiftningen vil derfor normalt være klart den bedste løsning frem for tilbagevenden til traditionelle varmeanlæg.

Da prisen for udskiftning kan variere betydeligt afhængig af de aktuelle forhold, anbefales det at indhente pris mv. hos en installatør der er medlem af Varmepumpeordningen.

Under erhvervsmæssige anvendelser gælder helt andre forhold, der må vurderes i hvert enkelt tilfælde.

Eksempel: Hus på 130 m², energiforbrug på 16150 kWh til opvarmning og varmt vand

Priserne er beregnet ud fra en elpris på 1,45 kr./kWh. For VPA-drift reduceret med  de ca. 8 ører/kWh, der kan opnås ved forbrug over 4000 kWh elektricitet pr år. Alle priser er inkl. moms og er cirkapriser. Merudgiften i forhold til renovering af oliefyret er tilbagebetalt på ca. 7,5 år.

Varmepumpeordningen, c/o Teknologisk Institut, Center for Køle- og Varmepumpeteknik, Kongsvang Allé 29, 8000 Århus C
Telefon: 7220 1222, Email: sekretariat@vp-ordning.dk