Hvor stor varmepumpe skal jeg have: en inverter-varmepumpe dimensioneres til halv effekt
Første tip: afstanden mellem lamellerne. Andet: hvornår maskinen beslutter at afrime. Det tredje, man skal spørge om, før man køber, er hvor stor varmepumpen er i forhold til bygningen. Det lyder som det enkleste spørgsmål, og det er dér, de fleste fejl begås, fordi en inverter-varmepumpe ikke vælges som en kedel.
01
Den maksimale effekt fastlægges på områdets koldeste dag
Hvert sted har en dimensionerende udetemperatur: den laveste temperatur, man regner med, når anlægget beregnes. I Italien fastsætter en standard den provins for provins: i alpeområderne ned til -15 grader, på sletten omkring -5, i syd og ved kysterne mod +2. Hvert område har sit tal, og varmeingeniøren kender det. Den europæiske varmepumpestandard regner på samme måde med tre klimaer: koldt, med Helsinki som reference, -22 grader; middel, Strasbourg, -10; varmt, Athen, +2. Ved den temperatur skal maskinen dække hele bygningens behov på fuld effekt. Ikke før: en maskine, der allerede kører på fuld effekt ved nul grader, er for lille til det område.
02
Resten af vinteren kører den på halv
Dimensioneringsdagen kommer få dage om året. De fleste vintertimer ligger på sletten mellem 2 og 10 grader, ofte med sol: bygningen beder om halvdelen af varmen eller mindre. En inverter-varmepumpe tænder og slukker ikke som en kedel: den sænker kompressorens omdrejninger og følger behovet. Rigtigt dimensioneret tilbringer den det meste af vinteren omkring halv effekt, og i overgangssæsonerne går den ned på minimum uden at standse. Sådan undgår man de konstante starter og stop.
03
Inverteren: hvorfor den af siliciumkarbid yder mere
Inverteren er den del, der omdanner netstrømmen til strøm med variabel frekvens, som får kompressoren til at køre med den rigtige hastighed. Det gør den ved at tænde og slukke effekttransistorer tusindvis af gange i sekundet. Hver gang en transistor skifter, og hvert øjeblik den leder, bliver en del af strømmen til varme i stedet for at nå motoren. Den varme er betalt og tabt energi, og den skal også føres væk fra elektronikken, ellers bliver komponenterne varme og slides.
I årevis var transistorerne i invertere IGBT'er af silicium. De er robuste og billige, men de har to begrænsninger. Når de leder, har de en fast spændingstærskel, der betales selv ved lav strøm: netop på halv effekt, hvor varmepumpen tilbringer næsten hele vinteren, vejer den tærskel forholdsmæssigt mere. Og de skifter langsomt, så de bliver varme ved hvert skift og kan ikke køre hurtigt.
Transistorer af siliciumkarbid (SiC) har ingen fast tærskel: de opfører sig som en meget lav modstand, og ved lav strøm taber de meget lidt. Og de skifter på en brøkdel af tiden, med en brøkdel af varmen. Mindre varmetab betyder tre praktiske ting. Mere energi til kompressoren for de samme kWh fra måleren, altså højere COP, især ved dellast. Elektronik, der arbejder køligere, og en elektronisk komponent, der arbejder køligt, holder længere. Og muligheden for at skifte hurtigere, hvilket giver motoren en renere strøm med færre tab og mindre støj i kompressoren.
Den smule varme, der bliver tilbage, har i vores maskiner ikke brug for sin egen ventilator: inverterens køleplade sidder i vekslerrummet, i luftstrømmen fra maskinens ventilator, som køler den, mens den gør sit normale arbejde. Intet lukket skab, ingen lille ventilator, der bruger strøm og går i stykker. På vores maskiner til boliger er inverteren af siliciumkarbid.
04
Halv effekt er der, hvor den yder bedst
På halv effekt drejer kompressoren langsomt, og vekslerne er store i forhold til den varme, de skal flytte: udendørsveksleren køler lidt, indendørsveksleren varmer lidt, kompressoren arbejder med det mindst mulige temperaturløft. Det er punktet med den højeste virkningsgrad. Ved fuld last falder virkningsgraden, ved minimum også. Her vender det første tip tilbage: det, der i vores maskiner er dobbelt så stort som i en importeret maskine, er veksleren, ikke kompressoren. Kompressoren er den rigtige til lasten; den store veksler lader den arbejde med små temperaturforskelle. Under de forhold kører vores maskiner med COP-værdier, der er typiske for jordvarmemodeller, selv om de tager varmen fra luften.
05
For lille, for stor
En underdimensioneret maskine kører altid på maksimum: den bruger mere, fordi den altid sidder i det dårligste virkningsgradspunkt, den køler udendørsveksleren mere, laver altså mere rim og flere afrimninger, og på kolde dage når den ikke temperaturen. En overdimensioneret maskine gør det modsatte: den kører altid på minimum og slukker og tænder konstant, når selv minimum er for meget. Hver start koster kompressoren mere end timers jævn drift: en kompressors levetid tælles i start-stop-cyklusser, ligesom kilometerne tæller for en bil, men også koldstarterne. Den rigtige størrelse er kun én: den, der på områdets dimensioneringsdag kører på maksimum og resten af vinteren på halv.
06
Det er et job for en varmeingeniør
Dimensioneringen starter med bygningens varmebehov: tab gennem vægge, tag og vinduer, luftskifte, stedets dimensionerende temperatur. For en hal regnes størrelsesordenen af spidsen i watt pr. kubikmeter, ikke pr. kvadratmeter, fordi en syv meter høj hal rummer tre gange så meget luft som et hus med samme grundplan: fra 10-15 W/m³ for en ny eller renoveret bygning med tykke paneler, over 18-25 for en bygget mellem 2000 og 2015, til 30-45 for et præfabrikeret byggeri fra 80’erne og 90’erne uden isolering; lidt mere, hvis portene ofte åbnes, eller hvis der mangler en destratifikator, der sender den varme luft ned igen. Det er kun det første skøn: maskinen vælges derefter ud fra dens ydelsestabeller ved den dimensionerende temperatur. Det gøres ikke på øjemål, ikke “en størrelse op for en sikkerheds skyld”, og effekten på den gamle kedel er ingen reference. En varmeingeniør bruger nogle timer og tager ansvaret for beregningen: det er den del af anlægget, der koster mindst, og som afgør forbruget de næste tyve år.
07
Sådan tjekker man det, før man køber
- bed om varmebehovsberegningen med stedets dimensionerende temperatur skrevet på;
- spørg, hvor mange procent af den maksimale effekt maskinen vil køre på ved 7 grader ude, vinterens hyppigste tilstand: det rigtige svar ligger omkring halvdelen;
- spørg om den mindste effekt, maskinen kan modulere ned til uden at standse.
De tekniske datablade for vores luft-til-vand-varmepumper og for Kita Air til industrihaller angiver effekten ved de forskellige udetemperaturer.
08
Ofte stillede spørgsmål
Hvordan dimensioneres en invertervarmepumpe?
Efter områdets dimensionerende udetemperatur: ved den temperatur skal den dække hele behovet på fuld effekt og resten af vinteren køre omkring halv effekt.
Hvorfor bruger en for stor varmepumpe mere?
Den kører altid på minimum, og når selv minimum er for meget, slukker og tænder den hele tiden. Hver start koster kompressoren mere end timers jævn drift.
Med hvilken effekt kører en varmepumpe det meste af vinteren?
Korrekt dimensioneret omkring halv effekt: i lavlandet ligger de fleste vintertimer mellem 2 og 10 °C. Ved halv effekt er varmevekslerne store i forhold til varmen, og dér yder maskinen bedst.
Hvad ændrer en siliciumkarbid-inverter?
Den taber mindre energi som varme, især ved dellast: mere energi når frem til kompressoren for de samme kWh, COP stiger, og elektronikken kører køligere og holder længere. Vores maskiner til boliger har siliciumkarbid-inverter.
Se også: Styring af varmepumpe: termostater, gulvkøling og ventilatorkonvektorer i ét system · Nominel og nyttig effekt: hvor meget en varmepumpe varmer, når det er koldt · Hvor meget strøm bruger en varmepumpe: pr. dag, pr. år og pr. størrelse, med tallene fra databladene · Varmepumpens COP: hvad det er, hvordan det måles, og hvorfor det ikke er det samme i tågen · Service på varmepumpe: hvad skal gøres, hvor tit, hvad er lovpligtigt og hvor længe holder den · Varmepumpe i frostvejr: til hvilken temperatur virker den, ved -20 og -25 °C? · Installation af varmepumpe: hvor den skal stå, hvad der skal til, og hvordan det foregår, trin for trin · Varmepumpe levetid: hvor længe holder den, hvad slides og hvad får den til at holde længere
Næste tip: Hvorfor en varmepumpe ikke er en kedel og skal køre uden at standse, og hvad HCC er: læs det her.
