Gjermund Vittersø har skrevet en fagartikkel om: Varmepumper til erstatning for oljefyrte radiatorsystemer i bolighus.

Fagartikkel av Gjermund Vittersø, Thermoconsult.

Varmepumper til erstatning for oljefyrte radiatorsystemer i bolighus.

Hovedkonklusjon er at varmepumper både konvensjonelle og CO2 egner seg til å erstatte oljefyrte anlegg i de aller fleste tilfeller. Forutsetningen er at radiatoranlegget må være riktig ”over” dimensjonert, og systemet innregulert i riktige vannmengder og temperaturer.

Offentlige tall anslår at det fremdeles finnes 100.000 boliger med oljefyrte radiatorsystemer. Hvis hver eier er villig til å investere 100.000 for å bli kvitt oljefyren er det 100.000 X 100.000 = 10.000.000.000. Så konverteringsmarkedet kan utgjøre i størrelsesorden 10 milliarder NOK.


Passer egentlig en varmepumpe inn i et system som er designet for oljekjel og høye temperaturer?

I utgangspunktet ser det jo litt mørkt ut. Radiatorsystemet er som regel dimensjonert for 80/60. Det vil si at på kaldeste dag ( DUT) skal vannet holde 80C inn på radiatorene og komme tilbake med 60C. Hvis en nå sier at -25C er dimensjonerende utetemperatur og at romtemperturen inne i huset skal holdes på 20C, da får en temperturene som vist i figuren under:

 
 

Krysningspunkt
 
ute
-2,5
-13,75
retur
40,0
50
Tur
50
65

 
En konvensjonell varmepumpe er jo følsom for turtemperturen. Hvis en vil være litt forsiktig kan en si at varmepumpa ikke bør levere høyere temp enn 50C. Men det betyr allikevel at den kan levere all varmen ned til -2,5C. Når utetemperaturen synker under -2,5C må den ha hjelp av tileleggsvarme. Ved -13,7 C ute har returtemperaturen kommet opp i 50C og det kan være på tide å stoppe varmepumpa.
Slik er teorien, men virkeligheten er ofte litt annerledes, også i dette tilfelle. Dette kommer fint fram i bladet Kulde 3/2010 der teknisk guru (som han omtales) Einar Grønnevik hos Normann Etek blir intervjuet om varmepumper i gamle vannbårne systemer. I Kulde står det:
 Kulde: Kan det ikke være et problem å gå inn på et gammelt varmeanlegg som er dimensjonert for 80/60 radiatorer?
Einar Grønnevik svarer : Egentlig ikke. Turtemperaturen på varmeanlegg bør riktig nok ikke ligge over 50- 55C for å ivareta effektfaktoren. Men de gamle anleggene er vanligvis skikkelig overdimensjonerte. Både konsulent, radiatorleverandør og entreprenør la gjerne til litt ekstra for sikkerhets skyld og dermed fikk en overdimensjonerte anlegg.
Einar Grønnevik nevner også at overdimensjoneringen øker hvis huset er etterisolert, eller en kan sette inn fancoil/vifteknvektor for å sikre en god overdimensjonering i varmesystemet
Så hvordan ser dette ut i teorien .Hvis ”Skikkelig overdimensojonert” settes til forsiktige 20%, blir temperturforløpet som vist under:

 Krysningspunktet blir nå:

 
Krysningspunkt
ute
-8,1
-22,1875
retur
40,0
50
Tur
50
65

Det vil si at varmepumpa kan levere all varme ned til -8,1C og ikke må gi seg på grunn av høy retur før på -22C.
 Konklusjon: Et overdimensjonert radiatoranlegg gir brukbare forhold for en varmepumpe

Hvordan egner en CO2 varmepumpe seg i et radiator system.
Den viktigste forskjellen på CO2 varmepumpe og konvensjonell varmepumpe er at mens konvensjonell varmepumpe er veldig følsom for turtemperaturen, så er CO2 varmepumpa enda mer følsom, men for returtemperaturen ikke turtemperaturen. I teorien bør returtemperaturen ligge under kritisk punkt som er ca 31C. I praksis kan en ligge noe høyere men ved 40C mister en mye ytesle og COP.
Hvordan får en lav retur i et gammel radiatorsystem. Det er egentlig ganske enkelt. Lav retur får en ved å ha lav gjennomstrømning av vann men store temperaturforskjeller på vann inn og ut. Et 80/60 system avgir varmen ved å kjølevannet 20C. Hvis gjennomstrømningen halveres dobles temperturdifferansen gitt at samme effekt skal avgis. Så et 80/60 system blir til 90/50 med halv vanngjennomstrømning. Dette kalles Kirunametoden etter Östen Sandberg som fant opp/utviklet metoden i Kiruna på 1960 tallet. Gjemmonsnittelig temperaturdifferans mellom radiator og romluft blir den samme. Temperaturforløpet er vist i kurven under.

 
 

 
Krysningspunkt
-10,0
2,45
66,7
47,3
40,0
31,7

 
Her blir returtemperturene lavere. Vannet kan kjøles under kritsik temperatur så lenge utetmperaturen blir lavere enn ca 3C. Blir det -10C ute blir returen 40C og varmepumpa har mistet mye av sin COP. Så dette var jo ikke så bra. Men så kommer det interessante, hva skjer hvis systemet er overdimensjonert? Si igjen forsiktige 20%

Krysningspunkt
-17,5
-1,9375
40,0
31,7
66,7
47,3

 
Nå ser en at den kan en har returvann kaldere enn 31,7C helt til -1,9C ute og en må helt ned i -17C for å nå 40C.
Setter man inn en viftekonvektor ( fancoil) på returvannet blir systemet enda mer overdimensjonert. Det har jeg gjort på huset mitt, og under sees målingene fra i vinter.
 
Her ser en at virkeligheten overgår teorien. Eller med andre ord overdimensjoneringen er mer enn 20%.  Konklusjon: CO2 egner seg på radiatorsystemer, når en bare passer på å redusere vannmengden og ha tilstrekkelig overdimensjonering på radiatorsystemet.
Men varmepumpe er en følsom installasjon, mye kan gjøres feil:

- For stor gjennomstrømning av vann. Returen øker da og COP og ytelse faller.
- Feil bruk. Høy turtemp og regulering ved å stege av radiatorer.
- Varmepumpa settes inn i et for stort hus, da må mye tileggsvarme legges inn innsparingen blir mye mindre. Ofte vil stor andel tileggsvarme også gi høy retur.
- Ettstrengssystem blander varmt og kaldt vann for hver radiator og egner seg ikke for varmepumpe, aller minst for CO2 varmepumpe.

 .