Disclaimer: Beskrivningen ska ses som inspiration och kan innehålla felaktigheter eller inte vara tillämpliga för din installation. Åtgärder vidtagna sker på eget ansvar.
Observera att denna beskrivning inte har testats i praktiken ännu. Den har testats men bara när utetempraturen varit i intervallet +1 till +8 grader, vilket gör värdet begränsat. Slutsatserna nedan är framtagna med hjälp av mätningar och teoretiska resonemang.
En frånluftsvärmepump tar värme från frånluften. Finns det en vits att öka eller minska ventilationen för att göra återvinningen mer effektiv?
Det enkla svaret är ja och nej på samma gång.
Det lite komplicerat.
Sammanfattning
Till dig som vill ha en kort sammanfattning utan att dyka ner i alla detaljer kan sägas att:
- I vissa fall kan det vara värt att öka ventilatonen men bara när utetempraturen är mellan vissa värden. Man måste således typiskt justera när utetempraturen ändras. I praktiken inte alltid så lätt
- Har du koll på när det inte är någon hemma kan det vara värt att ställa in ett schema där ventilationen sänks vid de tidpunkter ingen är hemma, men det är lönsamt bara i vissa fall.
Intervallen (verkar det som enligt exemplet nedan) vara definierade av följande:
- Understiger utetempraturen (Tute) vad den lägsta tempratur som kompressorn kan få ner avluften till (T_minavluft) så lönar det sig att sänka ventilationen
- Är T_ute högre än T_minavluft men fortfarande så låg att elpatron behövs så lönar det sig att öka ventilationen. Dock oklart hur mycket den ska ökas. Det förutsätter också följande:
- Kompressorn är inverterstyrd
- De högre kompressorfrekvenserna är tillåtna
- Är T_ute så hög att ingen elpatron behövs är det bäst med normalventilation
- Är T_ute så hög att kompressorn inte behöver jobba särskilt hårt alls så är det lönsamt med minsta ventilation
Utöver det som beskrivs ovan finns det en vinst av att behovet av avfrostningar minskar om ventilationen ökat såpass att avfrostningsbehovet minskar. Detta har inte tagits hänsyn för i modellen nedan så exakt vart gränsen går är oklart.
Nu till alla detaljer.
Kan man göra värmepumpen mer effektiv genom att öka ventilationen?
Ja det kan man. Men sedan behöver man fundera över vad man menar med effektiv.
- Du får ut mer effekt från värmepumpen. Kompressorn kan jobba på högre frekvens eftersom det finns mer energi att plocka ur frånluften innan avluften blir för låg.
- Du får även ut mer effekt per instoppad effekt så verkningsgraden är bättre.
- Det finns en effekt att vid högre luftflöde att avfrostningsbehovet är lägre.
Enligt samtliga av dessa kriterier så är värmepumpen mer effektiv.
Men tittar man till hela systemet, dvs inte bara värmepumpen utan hela huset och dess energieffektivitet så är det inte riktigt lika enkelt längre.
Ökar man ventilationen för att öka effektiviteten på värmepumpen så ventilerar man samtidigt in kall luft utifrån. Det finns inget alternativ här, för ökar man utflödet och stoppar inflödet blir det till slut vakum.
Det är komplicerat att räkna ut vad som är mest effektivt. Det man kan göra för att få en fingervisning om det är ekonomiskt lönsamt att öka eller minska ventilationen är att resonera på följande vis. På detta vis kan man i alla fall utesluta de fall där det definitivt inte är lönsamt att öka ventilationen.
Enklast möjliga resonemang
Med det enklaste resonemanget behöver du veta:
- Tempraturen ute
- Tempraturen på avluften (dvs den luft som lämnar huset)
Den lägsta tempraturen på avluften som en värmepump kan prestera är känd information. För en Nibe F750 är den exempelvis -14 grader C.
Om tempraturen ute är lägre än vad den lägsta avluftstempratur som värmepumpen kan åstadkomma så kan det aldrig någonsin bli mer effektivt att öka ventilationen. Det är en omöjlighet eftersom en värmepump inte kan generera energi (utan tillsats i form av el), den kan bara flytta energi från en plats till en annan.
Problemet med detta resonemang är att det inte tar hänsyn till de ökade värmeförlusterna vid ökad ventilation. För enkelhetens skull bortser vi från detta problem. Är huset välisolerat är den ökningen försumbar. Vill man ta hänsyn till det går det också men det är inte det viktiga i resonemanget.
Avluften varierar
Det som gör det hela lite komplicerat är att avluftens tempratur varierar med ventilationsflödet.
| Luftflöde m3/h | Tempratur avluft | Uttagen effekt |
|---|---|---|
| 111.6 | -5.4 | 1.06 kW |
| 151.1 | -1 | 1.25 kW |
| 191.8 | 0.8 | 1.34 kW |
En effekt som är tydlig av exemplet ovan är att behovet av avfrostning minskar med ökad ventilation. Det är enkelt att förstå då avluften inte överstiger noll grader och då är risken för isbildning väldigt liten.
Från exemplet är det också enkelt att se att det totala effektuttaget från frånluften växer med ökad ventilation. Detta ökar verkningsgraden på kompressorn då behovet av in-effekt bestäms av vid vilken frekvens kompressorn jobbar. Vi kan alltså se att vid samma in-effekt så ges olika ut-effekt.
Så länge som avluften är lägre än ute-tempraturen så finns det en vinst. Det går att avgöra bara man vet med vilken frekvens kompressorn behöver jobba. För att kunna avgöra det behöver man en ganska så komplett modell av husets värmebehov.
Hela bilden
Enligt ovanstående resonemang är det så att om tempraturen ute är mycket högre (minst högre än energiförlusten) än vad kompressorn kan få ner avluften till, då finns det en vinst att öka ventilationen. Till det ska tilläggas att det ska finnas ett värmebehov som inte effektivt kan tillgodoses vid den lägre ventilationen. Man får på detta vis ett spann inom vilket det kan finnas en vist att öka tempraturen.
I detta spann behöver man även ta hänsyn till att det trots allt kostar mer el för att kompressorn ska kunna jobba på högre varv.
Slutsaten är att det finns ett tempraturintervall där det är så att ökad ventilation kan ha en positiv inverkan på elförbrukningen. Exakt vilket utetempraturintervall detta är beror på värmepump och hus.
Modell av husets värmebehov
Genom att göra följande modell av husets värmebehov går det faktiskt att resonera sig fram till hur hårt kompressorn behöver jobba samt att avgöra om det för det fallet är lönsamt att låta ventilationen ökas eller inte.
Husets värmeförlust (Pu) kan modelleras enligt följande:
- värmeförlusten är summan av värmeförlust i klimatskalet (Pud) och värmeförlust vid ventilation (Puv)
Pu = Pud + Puv - Pud = Omslutningsarea * U_genomsnittligt * (T_inne - T_ute)
- Puv = L * (T_inne - T_ute) + förlust i ventilationsrören
- L är luftflödet i m3/h
Husets uppvärmning kan modelleras enligt följande:
- uppvärmning är summan av tillförd effekt i form av el (P_in) och hur mycket som kan tas från frånluften (Ps) samt övriga värmekällor
Pin = P_in_v + Ps + P_eltillsats + annat - Övriga värmekällor inkluderar spis, ugn med mera.
Huset når värmebalans när Pu = Pin
Exempel
Omslutningsarea: 449 m2
Genomsnittligt U: 0.218
Tempratur inne: 20 grader
Pud = 0.098 * (20 - T_ute) kW
Puv = L * 0.000365 * (20 - T_ute) kW
Ps måste man mäta sig fram till som en funktion av Hz_kompressor
| L= | 110 |
| Hz | Ps |
| 20 | 0.81 |
| 30 | 0.98 |
| 40 | 1.14 |
| 57 | 1.33 |
| L= | 150 |
| Hz | Ps |
| 20 | 0.88 |
| 30 | 1.13 |
| 40 | 1.37 |
| 52 | 1.56 |
| 56 | 1.64 |
| 77 | 1.84 |
| L= | 191 |
| Hz | Ps |
| 20 | 1.15 |
| 27 | 1.33 |
| 30 | 1.41 |
| 36 | 1.49 |
| 50 | 1.82 |
| 55 | 1.91 |
| 80 | 2.31 |
| 84 | 2.39 |
P_in_v = 0.114 + 0.012772 * Hz_kompressor
Slutsats från detta exempel:
| T_ute | Optimal inställning |
|---|---|
| -20 | Lägsta luftflöde 110 m3/h, högsta kompressorfrekvens 55 Hz, eltillsats 3.5 kW |
| -15 | Luftflöde 110 eller 150 m3/h, högsta kompressorfrekvens, eltillsats 2.68 eller 2.42 kW |
| -10 | Högsta luftflöde 190 m3/h, högsta kompressorfrekvens 84 Hz, eltillsats 1.46 kW |
| -5 | Högsta luftflöde 190 m3/h, högsta kompressorfrekvens 84 Hz, eltillsats 0.62 kW |
| -1 | Högsta luftflöde 190 m3/h, högsta kompressorfrekvens 84 Hz, inget behov av eltillsats |
| 0 | Högsta luftflöde 190 m3/h, kompressorfrekvens 80 Hz, inget behov av eltillsats |
| 1 | Luftflöde 150 m3/h, kompressorfrekvens 77 Hz, inget behov av eltillsats |
| 5 | Luftflöde 150 m3/h, kompressorfrekvens 52 Hz, inget behov av eltillsats |
| 10 | Luftflöde 110 eller 150 m3/h, kompressorfrekvens 30 Hz, inget behov av eltillsats |
Är det lönsamt att sänka ventilationen?
Om vi så vänder på resonemanget. Finns det tillfällen där det är lönsamt att sänka ventilationen.
- Ja men bara ibland
Tänk dock på att det finns krav på hur mycket ventilation man ska ha. Du ska bara sänka vid tidpunkter det inte finns någon i huset.
Appendix 1: Hänsyn tagen till ökade ventilationsförluster
Det går att resonera sig fram till hur stora de ökade energiförlusterna är genom att titta på följande två parameterar:
- Tempraturen inne, uppmätt vid frånluftsventilerna
- Tempraturen på frånluften
Är ventilationsrören bra isolerade så kan man anta att denna förlust är försumbar. Skillnad beror i sådana fall troligen på att tempraturen vid frånluftsventilen är lägre än tempraturen vid normal tempraturmätning, exempelvis en innegivare.
OBS! Tänk på att en skillnad mellas mätvärden för innetemp och frånluft kan bero på mätfel. Dels för att luften sugs in från flera ställen, mätningen sker på lite olika vis, men också för att givarna kan mäta lite olika.
Skillnaden mellan innetempratur och frånluft är ett mått på energiförlusten. Notera att vi här bara fokuserar på vad som förloras vid ventilation. Övrig energiförlust ignoreras här då den bör vara oberoende av ventilationen. Egentligen ska man multiplicera det med luftflödet, men i och med att man behöver göra det för alla tempraturvärden så behövs det inte för jämförelsens skull. Vi kan således bortse från luftflödet i detta resonemang.
I text blir beskrivningen att tempraturskillnaden mellan utetempratur och avluft måste vara minst så stor som skillnaden mellan tempratur inne och frånluft för att det ska vara lönsamt att öka ventilationen. Det blir enklare med en matematisk formel uttrykt på följande vis, om följande villkor är sant är det inte lönsamt att öka ventilationen.
- tempratur_ute - lägsta_tempratur_avluft < tempratur_inne - tempratur_frånluft
flyttar man runt på parametrarna så är det enklare att förstå vad villkoret är
- tempratur_ute < lägsta_tempratur_avluft + (tempratur_inne - tempratur_frånluft)
Det kan även vara enklare att förstå om man vänder på villkoret, dvs där det finns en teoretisk fördel att öka ventilationen, dvs om
- tempraturen_ute - (tempratur_inne - tempratur_frånluft) > lägsta_tempratur_avluft
Vid annan kompletterande värmekälla?
Har du en kompletterande värmekälla snävas spannet in. Man behöver lägga in det i sin modell av husets värmebehov och då hitta optimum.