Page 1


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

Titel: Forfatter/Studerende: Navn: Mobil Tlf.: E-post: Studium: Specialeretning: Årgang/hold: Pædagogisk konsulent: Navn: E-post: Baggrund: Faglig konsulent: Navn: Mobil Tlf.: E-post: Baggrund:

-2-

Naturvarme Hâns Kofod 60 881 883 hans@haans.dk Bygningskonstruktør Københavns Erhvervsakademi Arkitektprojektering E2007, 7A Finn Bang Christensen fbc@kts.dk Arkitekt m.a.a Bygningskonstruktør Underviser på Københavns Erhvervsakademi Finn Schiøtt 45 85 05 99 finn-s@gmail.dk Ingeniør M.IDA Tidligere ansat ved Københavns Erhvervsakademi

Rapporten er afleveret

12.10.2007

Oplag:

3 stk.


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

Forord Rapporten er skrevet som et led i bygningskonstruktøruddannelsen afsluttende semester. ”Formålet med den skriftlige rapport er, at give den studerende videregående kendskab til et afgrænset emne, og at styrke den studerendes evner til i en kort og præcis form at udtrykke sig skriftlig, også om komplicerede faglige emner.” – Citat fra Generelle retningslinier for valgdelens specialerapport E-2007 (Skrevet af Ledelsen, Københavns Erhvervsakademi 9. marts 2007). Rapportens henvender sig primært til studerende, beskæftigede i bygge- og anlægsbranchen, samt bygherre, som ønsker at indhente viden om naturvarme. Konklusionen skal gerne give bygherre og projekterende et overblik over, om det kan betale sig at indprojekterer naturvarme, ud over at der er miljørigtige aspekter. Jeg ønsker endvidere med rapporten at udbrede viden om naturvarme i Danmark. Min motivation er, at tilegne mig viden på området, så at det vil gør mig bedre til min fremtidige stilling som bygningskonstruktør. Jeg er overbevist om, at man i fremtiden vil fokusere endnu mere på nedbringelse af energiforbruget i bygninger, da der er mange penge at spare. Afslutningsvis vil jeg benytte lejligheden til at takke Finn Schiøtt og Jan Nielsen for de kommentarer og råd til specialets indhold, som de har givet i forbindelse med færdiggørelsen af rapporten.

God fornøjelse med rapporten

Hâns Kofod Studerende på 7 semester, Københavns Erhvervsakademi, Oktober, 2007

-3-


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

-4-


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

Indholdsfortegnelse 1 Indledning ............................................................................................................................ 6 2 Generelt om varmepumper................................................................................................. 8 2.1 Naturvarme....................................................................................................................... 10 2.2 Bjergvarme ....................................................................................................................... 11 2.3 Jordvarme......................................................................................................................... 11 2.4 Søvarme ........................................................................................................................... 11 2.5 Lovgivning ........................................................................................................................ 13 2.6 Fordele og faldgrupper .................................................................................................. 13 2.7 Ydelse og COP................................................................................................................. 13 2.8 Nyttevirkning (effektivitet, effektfaktor) ............................................................................. 14 2.9 Årsvirkningsgraden........................................................................................................... 14 3 Er der noget at hente økonomisk? .................................................................................. 16 3.1 Anlægs- og driftøkonomi .................................................................................................. 17 3.2 Sammenligning mellem forskellige opvarmningsformer .................................................. 19 3.2.1 Oliefyr ............................................................................................................................ 19 3.2.2 Træpillefyr...................................................................................................................... 19 3.2.3 Varmepumper................................................................................................................ 19 3.2.4 Naturgasfyr .................................................................................................................... 20 3.2.5 Fjernvarme .................................................................................................................... 21 3.2.6 Elvarme ......................................................................................................................... 22 4 Hvad med miljøet? ............................................................................................................ 27 4.1 Ingen fare for urtehaven ................................................................................................... 27 4.2 Hvad siger Dansk Teknisk Institut?.................................................................................. 27 5 Konklusion ......................................................................................................................... 28 I teksten vil der forekomme såkaldte ”citater” fra de kilder jeg har benyttet mig af under udarbejdelsen af denne rapport. Disse citater vil stå med kursiv og være påført en note i slutningen af citatet. Noterne er markeret med et lille hævet tal ”23”, mens selve noteteksten er placeret som fodnote i bunden af hver side. Noten henviser til det kildemateriale hvor citatet er taget, samt præcis hvor i kilden ved sidetal. Hvis noten henviser til en kilde på internettet så den ligge på den medfølgende CD-rom, som en PDF udskrift af den pågældende side, som dokumentation for at siden så ud, som den gjorde den dag der blev henvist til den. De andre kilder vil ligeledes ligge på CD-rom´en, i så fald at jeg har dem digitalt.

-5-


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

1 Indledning Vi, mennesker verden over, bruger for mange fossile brændselsstoffer. Dette er del af grundlaget for den stigende mængde at CO2 i atmosfæren, og dermed del af årsagen til de reklamerede ændrede klimatiske forhold. Regeringen vil samtidig gøre Danmark til et forgangsland for alternativ energi i anledning af at København skal holde det næste energitopmøde i 2009. Derfor vil det være en godt, at få undersøgt muligheden hvilke muligheder der er, for ikke fossile opvarmningsformer der er på markedet i dag. Derfor har jeg valgt, nu når lejligheden bød sig, at skrive om ”Naturvarme”, som er en fællesbetegnelse for jord-, sø- og bjergvarme. Naturvarme fremstår som et godt alternativ til olie. Jeg vil koncentrere mig om, at beskrive og analysere brugen af naturvarme til opvarmning af private enfamiliehus. Det vil sige at jeg ikke vil komme ind på større varmepumpeanlæg, hvor man bruger varme fra f.eks. stalde eller affaldsvarme fra industri. Jeg vil især undersøge forskellene/fordelene mellem Naturvarme og varme udvundet af fossile varmekilder så som olie, gas osv.. Desuden vil jeg kikke på totaløkonomien i naturvarme i sammenligning med form for opvarmning. Jeg ønsker at belyse emnet, sådan at jeg kan pege på problemer, der kan være med udførelse af naturvarme her i Danmark, men også at bringe de fordele der er frem i lyset. Rapporten er tiltænkt rådgivere, studerende samt bygherrer/ejere, som skal have projekteret/omprojekteret. Historisk set har vi over 50 års erfaring med varmepumper. Teknisk Institut beskriver udviklingen således. 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: 1. Varmeovergangsforhold i jord 2. Varmeovergangsforhold og fordampningsforløb i jordfordampere 3. Anlæg med varmeoptagelse fra luft 4. Varmeovergangsforhold for luftkølere 5. Varmefordelingssystemer 6. Oversigt og konklusioner I perioden 1975-1980 udvikledes de første kompakte varmepumpeunits til opvarmning og forsyning med varmt brugsvand - primært til småhusområdet.

-6-


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet Endnu en energikrise i slutningen af 70'erne, medførte en endnu kraftigere indsats end tidligere. For varmepumpeområdet blev der iværk-

Danfoss gik ind på markedet for varmepumper i efteråret 2005, da koncernen opkøbte den svenske fremstillingsvirksomhed Ther-

sat et omfattende energiforskningsprogram, hvor der over en 10-årige

mia, der på dette tidspunkt var blandt de fø-

periode I 1980 blev der vedtaget en lov, hvorefter der kunne opnås

rende producenter af varmepumper i Europa.

tilskud til anlæg, der udnyttede vedvarende energikilder, herunder

I dag har Danfoss etableret et viden- og kom-

varmepumper. Denne tilskudsmulighed bortfaldt den 31. december 2001. (1980-1990) blev gennemført og rapporteret mere end 75 projekter. Prøvestationen for Varmepumpeanlæg blev oprettet i 1981. Siden

petencecenter for varmepumpeteknologi i nærheden af den svenske fabrik og er i færd med at konsolidere sin position på hele det europæiske marked for varmepumper. Sveriges første varmepumpe med indbygget vandvarmer blev udviklet af Thermia i 1973 som

starten er der udstedt mere end 580 systemgodkendelser, og gen-

resultat af et samarbejdsprojekt.

nemført over 170 laboratorieprøvninger på prøvestand suppleret med

skolens uddannelse for forhandlere blev startet i

feltundersøgelser og driftserfaringer fra installerede anlæg.

1977. Ingen kan blive forhandler hos os uden

Thermia-

først at få dokumenterede produktkundskaber. Det betyder, at du kan føle dig tryg som køber.

I forbindelse med fremkomst af en ny generation af forskellige typer

Revolutionerende

rotationskompressorer anvendelige for varmepumpedrift, samt over-

kraftigt øget varmeoverføring og en mindsket

gang til anvendelse af naturlige kølemidler har der åbnet sig helt nye

mængde kølemiddel. Sidstnævnte er en fordel

muligheder for en betydelig effektivitetsforbedring.

varmevekslerudvikling

med

fra et miljømæssigt synspunkt. Projektets resultat blev præsenteret i 1980, og en af de ledende personer bag innovationen var Thermias davæ-

Ved anvendelse af denne nyeste teknologi som bl.a. omfatter behovs-

rende udviklingschef professor Erik Granryd.

styring, kan de miljø- og energimæssige fordele ved anvendelse af el-

Styreenhed til fuldautomatisk styring af varme-

drevne varmepumper sammenfattes således:

pumpe, varmtvand og tilskudsvarme introduceres i Thermia-sortimentet i 1984. Den første varmepumpe med alle enheder samlet i et enkelt

El-drevne varmepumper fremstår energi- og miljømæssigt fordelagtigt

modul blev præsenteret af Thermia i 1993. Var-

i sammenligning med såvel konventionel og kondenserende oliefyrs-

me, varmtvand, el-patron og styreenhed findes i

drift som direkte el-varme.

en praktisk og pladsbesparende ”pakke”, hvis gulvareal kun er 60 x 60 cm. Scrollkompressor

F.eks. er bruttoenergibesparelsen ved anvendelse af varmepumper

med høj virkningsgrad, stor driftsikkerhed og lavt

fremfor kondenserende oliefyrsdrift ca. 50%.2

lydniveau lanceres af Thermia i 1994. Fjernstyring/overvågning af varmepumpen blev en mu-

I de seneste år er salget af varmepumper boomet i Danmark. Dette

lighed i år 2000. Grunden blev dermed lagt for den internettjeneste, der i dag hedder Thermia

skylledes blandt andet at pumpegiganten Danfoss gik ind i branchen

Online.

for varmepumper. Det gjorde de i 2005, da de købte svenske Thermia

scrollkompressor, som giver væsentligt højere

A/B og indså potentialet ved at sælge og videreudvikle varmepumper

årsvirkningsgrad, introduceres af Thermia i

(tekst placeret til højre).

Den

første

varmepumpetilpassede

2002. TWS-teknikken, som har givet den første varmepumpetilpassede vandvarmer med markedets bedste varmtvandsproduktion, blev præsenteret af Thermia i 2004. Teknikken bygger på en mere økonomisk vandopvarmning i lag. 1

1 2

Danfoss - Den store varmepumpebog - 2005 – side 45 http://www.teknologisk.dk/varmepumpeinfo/8403 - den 05-09-2007 17:50

-7-


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

2 Generelt om varmepumper Som nævnt i indledningen, er det mit ønske at afklare og beskrive de muligheder der, er for at indarbejde af naturvarme som opvarmning i byggeri. Hvad er naturvarme så og hvordan fungerer det? Hvad er der af fordele og faldgruber? Er det billigere i sammenligning med andre opvarmningsformer? Og hvad med miljøet nu når man ”stjæler” varme fra naturen? Alt dette skulle denne rapport gerne give svar på de kommende sider. I en rapport fra Energistyrelsen 2005 beskriver de teknologien således: Varmepumpeanlæg er baseret på samme teknologi som køleanlæg. I varmepumper udnyttes varmeenergi fra omgivelserne (varmekilden) via en termodynamisk kredsproces og et egnet kølemiddel. Kølemidlet cirkulerer i et lukket kredsløb ved et lavt temperaturniveau og omsætter, under tilførsel af mekanisk energi, varmeenergien til et højere temperaturniveau. Varmeenergien kan herefter direkte anvendes til opvarmningsformål. Input er således varmeenergi fra en lavere temperaturvarmekilde samt drivenergi i form af el, gas eller lign. Output er varmeenergi ved et normalt direkte anvendeligt temperaturniveau. Kompressorvarmepumper anvender el som drivenergi, mens absorptionsvarmepumper bruger brændstof. Teorien for den termodynamiske kredsproces (Carnotkredsprocessen) er grundlag for nutidens køle- og varmepumpeteknologi. Teknologisk er der en tæt sammenhæng mellem køle- og varmepumpeindustrien, og varmepumpeteknologien er i dag lige så kendt og gennemprøvet som køleteknologien. 3 Ja det lyder alt sammen meget godt, men hvad betyder det i virkeligheden. Det vil jeg udpensle her, så alle kan forstå det. Nedenstående illustration beskriver teknologien mere illustrativt: Et jordvarmebaseret naturvarmeanlæg er bygget op af tre kredsløb.

3

-8-

Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 40.


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet Kredsløb 1: Udenfor Kredsløb 1 består af en kraftig slange lavet af f.eks. PEL. Slangen løber f.eks minimum 90cm under jordoverfladen, og dens længde afhænger af, hvor stor en bolig anlægget skal forsyne med varme og varmt vand (Se afsnittet: 2.5 Dimensionering). Varmeanlægget udvinder varme fra kilden ved at pumpe en væske rundt i slangen. Væsken består af en frostsikret og giftfri blanding af vand og ethanol (sprit). Når væsken forlader naturvarmeanlægget er den nogle grader koldere end jorden omkring den. På sin vej gennem slangen, opvarmes den af jorden, der får sin varme fra solen. I princippet er et jordvarmebaseret naturvarmeanlæg altså en form for indirekte solvarmeanlæg. Væsken cirkulerer rundt i kredsløb 1 og bringer varme tilbage til anlæggets varmeoptager (A). Når væsken kommer tilbage til varmeoptageren, har den samme temperatur som jorden omkring den. Inde i varmeoptageren trækkes jordvarmen ud af væsken, der igen bliver nogle grader koldere end jorden udenfor. Dermed er den klar til en ny tur rundt i slangen. På denne måde leverer kreds 1 (ude delen) hele tiden varme til kreds 2 (anlægsdelen). Kredsløb 2 og 3: Inde i huset

Illustration A: Inspireret af billede fra ITV introduktions brochure: ”Naturvarme”

Kredsløb 2 er selve hjertet i naturvarmeanlægget. Dette kredsløb kaldes også for en varmepumpe. Her cirkulerer en anden væske, der har ganske specielle egenskaber: Først og fremmest fordi den har en meget lavt kogepunkt. Ved almindeligt atmosfærisk tryk (1 bar) koger denne væske faktisk allerede ved temperaturer på mellem minus 30 og minus 50 grader. Kun ved at sætte den under tryk, kan man forhindre den i at koge og fordampe. Inden væsken i kredsløb 2 når frem til varmeoptageren (A), er den således under tryk. Trykket gør, at væsken ikke koger, til trods for sit lave kogepunkt. Men lige inden den ledes ind varmeoptageren, løber den gennem en ekspansionsventil (B), som gør, at den ikke længere er under tryk. Nu gør det lave kogepunkt sig gældende, og væsken fordamper øjeblikkeligt. Dampen ledes gennem varmeoptageren, hvor den optager jordvarmen fra kredsløb 1. Når dampen forlader varmeoptageren, har den en temperatur på cirka 0 grader. Dampen fortsætter nu til en kompressor (C), hvor den presses sammen. Det betyder, at dampens temperatur stiger voldsomt. Foruden sit lave kogepunkt har væsken i kredsløb 2 nemlig også den egenskab, at den hurtigt stiger i temperatur, når den presses sammen. Derfor er dampen mellem 100 og 125 grader varm, når den forlader kompressoren. Den varme damp ledes ind i anlæggets varmeveksler (D), hvor den opvarmer vandet i en varmtvandsbeholder. Hermed overføres varmen fra kredsløb 2 til kredsløb 3, der omfatter husets centralvarmeanlæg. Når dampen i kredsløb 2 har afgivet sin varme, tages trykket fra, hvorved kogepunktet atter hæves. Dampen overgår til væskeform, og er således klar til en ny tur rundt i kredsløb 2. Sådan kan man altså udvinde varme og udnytte den i sin bolig.

-9-


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet 2.1 Naturvarme Naturvarme er en fællesbetegnelse for varmepumpeanlæg, der udvinder varme eller kulde ved hjælp af et pumpesystem. I en folder fra IVT Industrier AB en af Europas ledende producent af naturvarmeanlæg til alle boligtyper står følgende Grundlæggende set er der tre måder, et naturvarmeanlæg kan skaffe dig masser af billig varme på: 1. Ved at udvinde den fra jorden 2. Ved at udvinde den fra luften 3. Ved at genanvende varmen i din bolig Jordbaseret naturvarme fungerer på den måde, at man graver en slange på 150-450 meters længde 90 cm ned i jorden. Jordslangens ender føres ind i huset og forbindes til naturvarmeanlægget, der er på størrelse med et køleskab og typisk er installeret i kælder eller bryggers. I jordslangens lukkede kredsløb cirkulerer en giftfri væske. Når væsken forlader anlægget, er den nogle grader koldere end jorden. På sin vej gennem slangen opvarmes den til jordens temperatur og er således nogle grader varmere, når den kommer tilbage til anlægget. Her ledes den gennem en varmepumpe, der overfører jordvarmen til husets varmeinstallation. Derved bliver væsken igen koldere end jorden udenfor og klar til en ny tur rundt i jordslangen. På den måde ”skummer” naturvarmeanlægget hele tiden jorden for solvarme. Selvom det kun handler om nogle få graders varmeforskel, er metoden så effektiv, at et jordbaseret naturvarmeanlæg uden problemer kan dimensioneres til at levere rigelige mængder af varme og varmt brugsvand – uanset årstid og boligstørrelse. Hvis man ikke har plads til at grave jordslanger ned uden for sin bolig, er et luftbaseret naturvarmeanlæg et godt alternativ. Princippet er det samme som med jordvarme. Varmen udvindes blot fra luften i stedet.4 Danfoss, en af Danmarks største pumpe producenter, har lavet en håndbog om varmepumper hvor de beskriver naturvarme på denne måde. I grundfjeldet, jorden, luften og søvandet er der lagret solenergi, som kan benyttes til opvarmning. En varmepumpe udnytter denne uudtømmelige og miljørigtige varmekilde og transporterer den indendørs. Alt efter hvor du henter grundvarmen, benyttes forskellige betegnelser for varmepumpen. En jordvarmepumpe optager energien fra jordoverfladen. En bjergvarmepumpe fra grundfjeldet. En søvarmepumpe fra vandet. Og en luftvarmepumpe fra udeluften.5

4

- 10 -

IVT NATURVARME A/S - Naturvarme– fremtidens opvarmningsform til din bolig - Bording A/S – side 6


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet Men jeg koncentrerer mig som nævnt i indledningen, om de såkaldte ”væske til væske” systemer, om jord-, sø- og bjergvarme. Disse systemer kan deles ind i 3 kategorier:

2.2 Bjergvarme

2.3 Jordvarme

Illustration B: Kilde – Danfoss – Den

Illustration C: Kilde – Danfoss – Den

Illustration D: Kilde – Danfoss – Den

store varmebog – side 18

store varmebog – side 18

store varmebog – side 18

En bjergvarmepumpe benytter den solenergi, der er lagret i grundfjeldet. Energi, som dernæst kan benyttes til at opvarme huset og dit brugsvand. At hente energi fra grundfjeldet er den mest almindelige løsning i Sverige og Norge. Der sænkes et rør ned i et dybt hul (100-150 meter) i grundfjeldet.6

Jordvarmepumpen optager den solenergi, der er lagret i jordoverfladen, via en slange, som graves ned på grunden. Hvis grundfjeldet ligger dybt, eller hvis du af andre årsager ikke vil bore på din grund, kan du vælge en jordvarmeløsning. Der graves en lang slange ned i ca. en meters dybde. Slangen lægges i snoninger på husets grund, og energien hentes dernæst op fra jorden på samme måde som ved bjergvarme. 7

Med en søvarmepumpe henter du den solenergi op, der er lagret i søvandet, ved hjælp af en slange, som sænkes ned på bunden af søen. Slangen lægges på søens eller vandløbets bund, hvor den holdes på plads ved hjælp af lodder. Derudover er princippet det samme som for jordvarme. 8

Fordele

Fordele ➤ Ikke behov for boring. ➤Begrænset påvirkning af grunden. ➤Slangen i søen har en jævn temperatur hele året. 11

Fordele ➤ Det er ikke nødvendigt at have en stor grund. ➤ Hullet i grundfjeldet har en jævn temperatur hele året. ➤Begrænset indvirkning på husets grund. 9

➤Ikke behov for boring. ➤Lavere installationsudgifter. ➤Jordslangen har en jævn temperatur hele året. 10

2.4 Søvarme

5

Danfoss - Den store varmepumpebog – 2005 – side 19 Danfoss – Den store varmepumpebog – 2005 – side 18 7 Danfoss – Den store varmepumpebog – 2005 – side 18 8 Danfoss – Den store varmepumpebog – 2005 – side 18 9 Danfoss – Den store varmepumpebog – 2005 – side 18 10 Danfoss – Den store varmepumpebog – 2005 – side 19 11 Danfoss – Den store varmepumpebog – 2005 – side 19 6

- 11 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

2.5 Dimensionering Anlæggets størrelse afhænger af husets størrelse og isoleringsniveau. Det siger sig selv, at et lavenergi hus behøver et langt mindre anlæg end et uisoleret hus. Støder man på et projekt, hvor der skal omlægges varmeenergiform, og huset er ringe isoleret, skal man først og fremmest koncentreres sig om at få projektet isoleret korrekt. Dette mener i hvert fald Elsparefonden: ”Elsparefonden mener, at man først skal spare ved at isolere og så bagefter se på, hvordan man bedst og mest miljømæssigt forsvarligt forsyner huset med varme. Det er den mest langsigtede måde at sikre mest miljø for pengene på og at undgå varmeinstallationer der på sigt er overdimensionerede,”12 siger Gôran Wilke sekretariatschef for Elsparefonden. Ydermere oplyser han at Elsparefonden ikke er begejstret for små varmepumper, selv om de er meget mere effektive end elvarme. Fonden frygter nemlig, at elforbruget til opvarmning vil stige, hvis vi ukritisk anvender varmepumper alt for mange steder. Derfor vil fonden til efteråret gå ud med en række initiativer, som kan vejlede forbrugerne i varmepumpejunglen. Men som sagt skal anlægget dimensioneres efter størrelse, varmtvandsforbrug og isolationniveauet på huset. En for lille varmepumpe vil kræve en ekstra energikilde, normalt i form af en elpatron. Der imod vil en for stor varmepumpen få alt for mange start og stop sekvenser, som går ud over driftsøkonomien og levetiden. Selve jord-, sø- eller bjergslangen skal også passe til huset. Der kan som udgangspunkt regnes med 2535meter slange pr. kW dimensioneret varmetab for huset. For en typisk bolig betyder det 150-200m slange pr 100m2 opvarmet etageareal. Mellem hvert slag af slangen, altså afstanden mellem slangerne, skal der være ca. 1,25.13 Det er ikke kun huse på fast grund, der kan have glæde af varmepumper. I en samtale med en medstuderende, Anders Bryld, har han fortalt at i det husbådefirma han er tilknyttet, projektere de også med varmepumper. De indstøber simpelthen bare ”udedelen” ned i betonponton delen (det der svare til et fundament og terrændæk). Her trækker den på varmen fra have under båden. Det skal nævnes, at det er en metode der ikke er afprøvet i en længere, periode så der findes ingen dokumentation for at det virker, men det lyder da teoretisk sansynligt.

12

13

- 12 -

http://ing.dk/artikel/78063?highlight=jordvarme den 20-09-2007 18:03 Claus s Poulsen – Varmepumper, vær sikker på, at du køber et kvalitetsprodukt, der passer til dit hus – Teknisk Institut 29. marts 2006 – revideret juni 2007


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

2.6 Lovgivning Ved etablering af et jordslangesystem skal man overholde Miljøstyrelsens bekendtgørelse om etablering af jordvarmeanlæg (se www.varmepumpeinfo.dk), samt søge om godkendelse hos kommunen - inden arbejdet påbegyndes. Ejere af naturvameanlæg er forpligtet til at få anlæget kontroleret en gang om året, og resultatet skal gemmes i 5 år samt forvises kommunen på forlangende.14

2.7 Fordele og faldgrupper Det er jo enormt smart at man kan, ”hive” energi til at, opvarme huset til en behagelig rumtemperatur ved en meget laver jordtemperatur. Hvem kan ikke se fordelen i det. Men alligevel er jeg stødt på artikler, som ikke lovpriser naturvarme. I branchebladet Ingeniøren skrev Sanne Wittrup at installatørenes organisation Tekniq skønner at der bliver solgt ca. 15.00015 varmepumper om året. Dette tal dækker alle former for varmepumper. Teknisk Institut bekræfter dette tal og oplyser yderligere, at ca. 60% af de solgte varmepumper er af type ”luft til luft-anlæg”, mens 20% er brugsvand-varmepumper baseret på luftindtag. Kun ca. 15 % af de solgte varmepumper er ”vand til vand” som henter varmen fra f.eks. jorden. Samme, Sanne Wittrup, journalist, skrev i samme sektion under overskriften, ”Elsparefonden går til angreb på varmepumper”, at Elsparefonden er nærmes blevet kimet ned af utilfredse forbrugere, der ikke mener de har fået det ud af deres nye varmepumpeanlæg som de havde forventet. Dette skyldes, at der her i danmark ikke er et sammenligningsgrundlag for at sammenligne de forskellige typer varmepumper. Teknologisk Institut administrerer dog en frivillig systemgodkendelsesordning, hvor der bliver stillet en række skrappe krav både til selve anlægget samt til det firma, der producerer eller importerer anlægget. Teknisk Institut ville gerne lave en teknisk undersøgelse af alle former samt mærker af varmepumper der er på markedet men meddeler at der ikke er penge til det. Det skal nævnes at der i sverige findes en sådan mærkning.

2.8 Ydelse og COP Dette er to vigtige begreber, der dækker over, hvor meget varme varmepumpen kan levere i en given driftssituation (ydelse), samt hvor effektivt den gør det (COP)16. Det vil sige ydelsen er max effekten af varmepumpen og COP´en er hvor god, den er til at omforme energien. Men det kan være meget svært at gennemskue, for ydelsen og COP varierer meget med stigende og faldende temperaturniveau. Dette medføre at når man sammenligner varmepumper, så skal man være sikker på, at ydelse og COP er opgivet ved samme driftstil14

Claus s Poulsen – Varmepumper, vær sikker på, at du køber et kvalitetsprodukt, der passer til dit hus – Teknisk Institut 29. marts 2006 – revideret juni 2007 15 Sanne Wittrup - Forbrugerne på Herrens mark med varmepumper - Ingeniøren – 18-05-2007, sektion 1, side 7 16 Claus S Poulsen – Varmepumper, vær sikker på, at du køber et kvalitetsprodukt, der passer til dit hus – Teknisk Institut 29. marts 2006 – revideret juni 2007

- 13 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet stand. COP fortæller øvrigt intet om anlæggets årlige effektivitet (nyttevirkning), da denne er meget afhængig af forhold som f.eks. installation, radiatorsystemet, brugsmønster17.

2.9 Nyttevirkning (effektivitet, effektfaktor) Effektfaktoren er et begreb, der anvendes om varmepumpens effektivitet. Effektfaktoren er forholdet mellem varmepumpens kapacitet (i kW) og den tilførte effekt (i kW) til varmepumpen.18 Med andre ord hvor meget varmeenergi man for ud af den tilførte energi. Som et eksempel kan man tage en luft til luft varmepumpe. Hvis en producent siger den har en nyttevirkning på 4,5, betyder det at man kan få 4,5 kW varme for hver kW el varmepumpen bruger. Ved prøvning på Prøvestationen for Varmepumpeanlæg måles varmepumpens kapacitet (ydelse) og den tilførte effekt inkl. hjælpeeffekt (pumper, ventilatorer m.v.) ved bestemte driftstilstande fastlagt i henhold til Dansk og Europæisk Standard. Effektfaktoren beregnes for de i standarden fastlagte temperaturer for hhv. varmeoptager og varmeafgiver. I prøvningsrapporter og på systemgodkendelser er det denne effektfaktor der er angivet19.

2.10 Årsvirkningsgraden Om årsvirkningsgraden skriver Danfoss følgende til deres potentielle kunder. Som køber vil du naturligvis gerne vide, hvor effektiv en varmepumpe er. De fleste producenter vælger at vise virkningsgraden (COP) ved en givet driftstilstand. Man har fastlagt varmepumpens evne til at levere varme i forhold til, hvor meget el der skal bruges for at udvinde varmen ved en specifik målebetingelse. Hvis en bestemt varmepumpe har virkningsgraden 3 (COP 3), betyder det, at den ved en specifik målebetingelse producerer tre gange mere energi, end der tilføres. Nettobidraget bliver med andre ord to tredjedele. Basis i virkeligheden Det gælder om at være på vagt, når man taler om effektivitet. En høj COP-værdi målt ved en speciel forudsætning uden alle de komponenter, der indgår i systemet – for eksempel cirkulationspumper – kan give en tilsyneladende høj værdi. Men en måling skal jo ikke foretages for at passe til producentens markedsføring. Den skal i stedet give dig, som husejer, et retvisende billede af, hvordan varmepumpen fungerer over længere tid. 20

17

Claus S Poulsen – Varmepumper, vær sikker på, at du køber et kvalitetsprodukt, der passer til dit hus – Teknisk Institut 29. marts 2006 – revideret juni 2007 18 http://www.teknologisk.dk/varmepumpeinfo/8403 - den 05-09-2007 17:50 19 http://www.teknologisk.dk/varmepumpeinfo/8403 - den 05-09-2007 17:50

- 14 -


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet Dette bekræfter det jeg skrev i afsnittet om Ydelse og COP og Nyttevirkning. Danfoss forsætter således. Et væsentligt mere pålideligt mål for en varmepumpes effektivitet er årsvirkningsgraden. Da tages hele året med i beregningen, både sommermånederne og de kolde vinterperioder. Husets størrelse, geografiske placering, og hvor mange der bor i det, er nogle af de forhold, der også påvirker helhedsbilledet.21 Mens Dansk Teknologisk Institut vejleder følgende om årsvirkningsgraden. 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).22 Praktisk årsnyttevirkning (skønnet) udvikling fra 2000-2020 VP-type

1982-1985*

1994-1997

2002

2005

2020

V/V

2,3

2,7-3,3

3,5-4,2

3,6-4,5

4,3-4,8

L/V

1,9

2,4-2,9

3,1-3,6

3,2-3,8

3,6-4,3

L/L

-

2,3-2,6

2,9-3,4

3,0-3,6

3,3-3,8

L/Brugsvand

1,3

1,6-2,0

1,8-2,2

2,2

2,5

Staldvarme

2,9

2,9-3,7

3,7-4,6

3,9-4,8

4,5-5,0

Tabel 1: http://www.teknologisk.dk/varmepumpeinfo/8403 - den 05-09-2007 17:50 *Årsnyttevirkningen (middel) er baseret på driftserfaringer (målinger) fra perioden 1982-1985. 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 nybygger i, hvor det er muligt fra starten at dimensionere et optimalt varmesystem og i eksisterende boligmasse med lave temperaturkrav til opvarmningsanlægget f.eks. gulvvarmeanlæg, vil det som reg el være de højeste (bedste) værdier, der gælder. Ved et første overslag over anlægs- og driftsøkonomien anvendes ofte gennemsnitsværdien af tabellens tal.23 Med dette i minde skulle man have en lidt større chance for at vurdere en varmepumpe.

20

Danfoss – Den store varmepumpebog – 2005 – side 9 Danfoss – Den store varmepumpebog – 2005 – side 9 22 http://www.teknologisk.dk/varmepumpeinfo/8403 - den 05-09-2007 17:50 23 http://www.teknologisk.dk/varmepumpeinfo/8403 - den 05-09-2007 17:50 21

- 15 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

3 Er der noget at hente økonomisk? I juni 2005 fik Energistyrelsen lavet en teknisk baggrundsrapport til deres ”Energistrategi 2025” ved navn ”Energiteknologier – tekniske og økonomiske udviklingsperspektiver”. Fra denne rapport har jeg taget uddrag fra der omhandler varmepumper og deres relation til andre varmekilder. Situationen i dag (2005) Seks ud af ti danske husstande er i dag opvarmet med fjernvarme. De resterende husstande har individuelle varmeinstallationer. Heraf udgør oliefyrene, der frem til 1980’erne var den dominerende opvarmningsform, fortsat den største del og opvarmer 18 procent af de danske hjem, mens individuelle naturgasfyr forsyner andre 15 procent. De resterende knap 10 procent af husstandene opvarmes af andre op-varmningsformer, herunder elvarme (6%), varmepumper (0,4%) og fastbrændsel (3%), f.eks. træpillefyr. En del husstande har desuden installeret solvarmeanlæg der varetager en del af brugsvandsproduktionen, ligesom brændeovne flere steder fungerer som supplerende opvarmningskilde. 24 Konkurrencen opvarmningsformerne imellem er begrænset bl.a. af elvarmeforbud og tilslutningspligt til naturgas og fjernvarme. I 2002 var husholdningernes klimakorrigerede energiforbrug 190,2 PJ og udgjorde dermed næsten 30 procent af det samlede endelige energiforbrug i Danmark. Af de 190,2 PJ gik 158,6 PJ til rumopvarmning og varmt brugsvand og de resterende 31,7 PJ til elektriske apparater m.m.. Selv uden at betragte energiforbruget til opvarm-ningsformål i handels- og servicesektoren er det således omkring ¼ af Danmarks endelige energiforbrug der går til at opretholde en komfortabel rumtemperatur året rundt samt at forsyne danskerne med varmt brugsvand.25

Illustration E: Kilde Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 88.

24

Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Tknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 87. 25 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 88.

- 16 -


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

3.1 Anlægs- og driftøkonomi Dansk Teknisk Institut skriver på deres hjemmeside www.varmepumpeinfo.dk følgende om drift- og anlægsøkonomien ved projektering af varmepumpeanlæg. Ved nybyggeri vil installation af varmepumpeanlæg normalt altid være økonomisk attraktivt. Ved udskiftning 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 f.eks. før 1985 vil der, som det fremgår (se tabel 1) 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 m.v. hos en installatør der er medlem af varmepumpeordningen26. Tager man et af de mere etablerede leveringsfirmaer af naturvarme, ITV, skriver de i deres brochure om økonomien i naturvarme. Et naturvarmeanlæg producerer varme og varmt brugsvand året rundt og kræver stort set intet tilsyn. De har en anslået levetid på over 20 år,…27 Installation af jordvarmebaseret naturvarme koster 70.000-110.000 kroner og luft/vand koster ca. 80.00090.000 kroner. De lave driftsomkostninger giver store besparelser, der kan bruges på at gøre tilbagebetalingsperioden meget kort. I et velisoleret hus kan anlægget betale sig selv over kun 6 år. Derefter har anlægget en levetid på minimum 14 år.28 Alt det her skal tages med en gran salt, da vi har med varmeproducenter at gøre, der ønsker at få deres produkter solgt.

26 27 28

http://www.teknologisk.dk/varmepumpeinfo/8403 - den 05-09-2007 17:50 IVT NATURVARME A/S - Naturvarme– fremtidens opvarmningsform til din bolig - Bording A/S – side 4 IVT NATURVARME A/S - Naturvarme– fremtidens opvarmningsform til din bolig - Bording A/S – side 4

- 17 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

ITV har oven i købet sat to diagrammer op som de mener illustrere forskellen på opvarmningsformerne.

Illustration F: Årlige varmeudgifter i velisoleret parcelhus på 150 m2 ved brug af forskellige opvarmingsmetoder Kilde: IVT NATURVARME A/S - Naturvarme– fremtidens opvarmningsform til din bolig - Bording A/S – side 5

Illustration G: Sammenligning af varmeudgifter Nyt hus på 150 m2. Kilde: IVT NATURVARME A/S - Naturvarme– fremtidens opvarmningsform til din bolig - Bording A/S – side 5

Her viser illustrationerne klart at naturvarme er en god og billig opvarmningsform.

- 18 -


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

3.2 Sammenligning mellem forskellige opvarmningsformer Til at sammenligne de forskellige opvarmningsformer har jeg brugt data fra Energistyrelsens tekniske baggrundsrapport ”Energiteknologier – tekniske og økonomiske udviklingsperspektiver”. I de kommende afsnit, vil de forskellige forudsætninger for opvarmningsformer beskrives. Derefter vil jeg opstille en tabel samt nogle diagrammer der vil illustrere forskellen på opvarmningsformerne. 3.2.1 Oliefyr Ved installation af et nyt oliefyr forbedres virkningsgraden i forhold til det udtjente fyr. Virkningsgraden vil typisk være højest i vintermånederne, hvor anlægget kører på fuldlast. Udover brændselsforbruget beregnet på grundlag af årsnyttevirkningsgraden tilgår et elforbrug til pumper m.v.. 29 3.2.2 Træpillefyr Årsvirkningsgraden for et træpillefyr vil i nogen grad afhænge af brugen, men vil typisk være lidt lavere end for et oliefyr. Prisen vil (når der ses bort fra evt. ændringer af fyrrum for eksisterende boliger som følge af pladsoptag og brandkrav) typisk ligge 10.000-20.000 kr. over prisen på et oliefyr. Denne merpris skal forbrugeren (i dette tilfælde den projekterende eller bygherre) holde op imod en lavere brændselspris. Også elforbruget til pumper m.v. er som regel lidt højere end for oliefyr. Fyret tilsluttes til et eksisterende eller nyinstalleret vandbåret centralvarmesystem. Opvarmningsformen optager relativ megen plads: Dels fylder fyret mere end et oliefyr, dels er der pladskrav i fyrrummet i forhold til brandsikring og dels går der opbevaringsplads til træpiller. Desuden kræver et træpillefyr sammenlignet med de øvrige betragtede opvarmningsformer en aktiv indsats af forbrugerne. 30 3.2.3 Varmepumper System a - luft/luft Et luftvarmepumpesystem med en udedel og en indedel vil kunne dække 50-75 procent af rumvarmebehovet. Den resterende del må dækkes af eks. elvarme. Installationsomkostningerne for et typegodkendt anlæg (DTI) er omkring 30.000,- inkl. moms og anlægget vil i dag typisk have en årsnyttevirkning på 2,8. Et anlæg af denne type bidrager ikke til opvarmningen af brugsvand, der således må opvarmes med elpatron. Dækningsgraden antages at være højere i velisolerede huse. Således antages der i 2005 for gennemsnitshuset en dækningsgrad på 65 procent og for BR95-huset 75 procent. I 2025 antages dækningsgraden at være øget med 5 procentpoint. For nybyggeri regnes der med en dækningsgrad på 85 procent i 2005 og 90 procent i 2025. Der eksisterer på det danske marked enkelte systemer med flere indedele, hvorved der kan opnås en højere dækning af det samlede varmebehov. Installationsomkostningerne vil samtidig være lidt højere. 31

29

Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Tknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 129. 30 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Tknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 130.

- 19 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

System b – ventilationsvarmepumpe En luft/vand varmepumpe til opvarmning af brugsvand og tilkobling til central-varmesystem. Anlægget tilkobles udsugningsluften fra ventilationssystemet og tjener således samtidig som mekanisk ventilationssystem. Det antages at et sådant system vil dække 90-95% af rumvarmebehovet. Spidseffekten er indregnet i årsnyttevirkningen. Installationsmæssigt vil der være tale om en elpatron. 32 System c – jord/vand Systemets varmeveksler er jordslanger der skal nedgraves. Systemet vil dække 95-100% af behovet for rumvarme og brugsvand og den resterende el-effekt er indregnet i årsnyttevirkningen. Da jordvarmeveksleren vil have længere levetid end resten af anlægget og kunne genbruges ved reinvesteringen vurderes denne del af investeringen at have en økonomisk levetid på 30 år. 33 3.2.4 Naturgasfyr Der regnes med et nyt kondenserende naturgasfyr. Virkningsgraden vil typisk være højest i vintermånederne, hvor anlægget kører på fuldlast. Udover brændselsforbruget, beregnet på grundlag af årsnyttevirkninggraden, tilgår et elforbrug til pumper m.v. Naturgasselskabet afholder under normale forhold udgiften til tilslutning med stikledning. Der eksisterer ikke et marked for laveffekt naturgaskedler i Danmark, hvorfor udgiften til et naturgasfyr vil være nogenlunde uafhængig af isoleringsstandarden. Etableringsudgifter til stikledning og tilslutning antages at udgøre 5000-8000 kroner. Denne udgift afholdes almindeligvis af naturgasselskabet. For distributionsnettet gælder der for de økonomiske nøgletal samme forhold som beskrevet under fjernvarme: Ved et faldende opvarmningsbehov skal investeringen i distributionsnettet afskrives over et mindre naturgassalg. Omkostningerne vil i praksis afvige meget afhængig af områdets karakter. Tabellen nedenfor angiver omtrentlige værdier for en nyudstykning med spredt lav bebyggelse. Ved samfundsøkonomiske betragtninger af en udbygning af naturgasnettet anvendes naturgasprisen for decentrale værker. I modsat fald ville omkostninger til drift og vedligehold af distributionsnettet blive medregnet to gange. 34

31

Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Tknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 130. 32 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Tknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 131. 33 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Tknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 132. 34 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Tknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 132.

- 20 -


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

3.2.5 Fjernvarme Fjernvarmekunden kan tilsluttes enten ved en direkte tilslutning eller via en varmeveksler. Ved den førstnævnte løsning, er der normalt ikke behov for hjælpeeffekt til pumper o. lign.. Der kan i praksis være et mindre varmetab ved tilslutningen. Betydningen anses dog forsvindende for nærværende formål og fjernvarmetilslutninger regnes således at have en virkningsgrad på 1,00. Forbrugerens etableringsomkostninger vil som oftest være opdelt i et tilslutnings-bidrag (til dækning af stikledning og i nogle tilfælde fjernvarmeunit’en) samt et investeringsbidrag (til – delvis - dækning af det nødvendige distributionsnet). Dette kan være afhængigt af nødvendig effekt, boligareal samt hustype og stikledningens længde. Forholdene varierer meget fra selskab til selskab. Vedligehold af fjernvarmesystemet er begrænset, dog vil fjernvarmeunit og centralvarmesystem skulle justeres. Levetiden må anses for rimelig lang – minimum 20 år. Stikledningen skal som distributionsnettet kun etableres en gang (men dog vedligeholdes). Stikledningen betegner røret fra distributionsnettet til tilslutningsanlægget og retur. Ved at isolere fremløbs- og returrøret i samme kappe kan varmetabet og omkostninger reduceres. Varmetabet reduceres også ved en dimensionering af stikkene til et lavere varmebehov. For distributionsnettet er varmetabet og investeringen i høj grad afhængig af det specifikke områdes karakter. Det mulige energisalg per ledningsmeter vil være den afgørende parameter. For en vurdering af et specifikt projekt må udgifter til distributionsnet, stikledninger samt eventuelle investeringer i pumper og vekslerkapacitet anslås. Dette kan gøres ud fra en vurdering af nødvendige rørlængder og diametre for et område. Ved at vurdere rørlængder og -diametre fås det mest nuancerede billede, da der vil blive taget højde for, at effektiviteten af et fjernvarmenet der forsyner et område med et lille varmebehov, vil være lavere end den for et fjernvarmenet der forsyner et område med et stort varmebehov. Dette skyldes at varmetabet primært er afhængigt af rørlængden og ikke af den gennemstrømmende varmemængde (dog lidt af spidseffekten og den heraf bestemte nødvendige diameter). Udover et varmetab medfører fjernvarmedistributionen ligeledes et elforbrug til drift af pumper. Ved et faldende opvarmningsbehov er økonomien ved tilslutning alt andet lige ringere, da investeringen i distributionsnet m.v. skal afskrives over et mindre varme-salg. I tabellen nedenfor er angivet omtrentlige værdier for en nyudstykning med spredt lav bebyggelse. Værdierne vil i praksis afvige meget afhængig af områdets karakter. For at bestemme miljøpåvirkningen samt vurdere selskabs- og samfundsøkonomien, må varmetabet fra distributionen af fjernvarmen ligeledes tages med i betragtning. I det miljøpåvirkningen er værdisat i produktionsleddet, tilgår også omkostninger for de miljøpåvirkninger som følger af energitab i distributionen. Produktionen af fjernvarme er også afhængig af områdets karakter. Store centrale udtagsværker eller combined-cycle værker, er i sagens natur kun egnede til store sammenhængende fjernvarmenet, det vil sige i de større byer. For decentrale værker vil omkostningerne også reduceres når større værker kan etableres med en høj benyttelsestid. 35

35

Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Tknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 134.

- 21 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet 3.2.6 Elvarme Installationsomkostningerne for et elvarmesystem i nybyggeri anslås til 16.000,-. I forhold til et vandbåret centralvarmesystem, vurderes det at der undgås et utilsigtet varmetab/merforbrug på 0,5 MWh/år. Hertil kommer udgifter til stikledning og tilslutning samt til distributionsnet. Disse vil være identiske med de for naturgasfyret da det antages at det større behov som følge af elproduktionen ikke influerer. Udgifter til tilslutning til elnettet er indregnet i installationsprisen. Værdien af elproduktionen fratrækkes de samlede omkostninger. 36 Nedenfor se en samlet tabel over årsnyttevirkning, elforbrug, installationspris og levetid.

År

Oliefyr

Træpillefyr

Naturgasfyr

FjernEl- Jordvarme- Luftvarme- Ventilationsvarme varme pumpe pumpe varmepumpe

2005

0,92

0,9

0,97

1

1

3,5

2,8 ***

2,5

2025

1

1

1,02

1

1

4,5

3,5 ****

3,5

0

2000

0

0

2000

0

5500080000 * 5000070000 *

2000028000 1500020000

4000060000 3000050000

Årsnyttevirkning 300300-700 300-500 0 600 2002025 200-500 200-300 0 400 20000- 32000- 240002005 12000 20000 Installationspris 25000 40000 28000 [kr] 20000- 32000- 240002025 8000 20000 25000 40000 28000 Elforbrug [kWh/år]

Vedligehold [kr/år]

2005

2005

1000

1000

1000

100

100

400

600

600

2025

1000

1000

1000

100

100

400

600

600

2005

15

15

15

20

20

20

20

20

2025

15

15

15

20

20

20

20

20

Levetid [år]

* Heraf veksler = 30% ** Veksler 30 år *** Dækningsgrad = 50-80% **** Dækningsgrad = 60-85%

36

Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Tknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 136.

- 22 -


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

Nedenstående viser en sammenligning af årsvirkningen for de forskellige opvamningsformer.

Årsvikning 2005

2025

5

4,5

4,5 4

3,5

3,5

3,5

2,8

3

3,5 2,5

2,5 2 1,5

1

0,92

1

1

0,9

1,02

0,97

1

1

1

1

0,5 0 Oliefyr

Træpillefyr

Naturgasfyr

Fjernvarme – tilslutningsanlæg

Elvarme

Jordvarmepumpe

Luftvarmepumpe

Ventilationsvarmepumpe

Diagram 1: Datakilde: Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025

Her ses det at jordvarme er klart bedst set på årsvirkningen. Dette skyldes de stabile forhold året rundt. Nedenstående viser en sammenligning af installationspris for de forskellige opvarmningsformer. Installati-

Pris til 2025; 20000

Pris fra 2025; 20000

Pris til 2005; 20000

Pris fra 2005; 20000

Pris fra 2025; 12000

Pris til 2025; 8000

Pris til 2005; 12000

Pris til 2025; 28000

Pris til 2005; 28000

Pris fra 2025; 24000

Pris fra 2005; 24000

Pris til 2025; 50000

Pris til 2005; 60000

Pris til 2025; 40000

Pris til 2005; 40000

Pris til 2025; 25000

10000

Pris fra 2005; 12000

20000

Pris til 2005; 25000

30000

Pris fra 2025; 20000

40000

Pris fra 2005; 20000

50000

Pris fra 2005; 32000

60000

Pris fra 2025; 32000

70000

Pris fra 2005; 20000

Pris fra 2005; 55000

80000

Pris fra 2025; 30000

Pris til 2025

Pris fra 2005; 40000

Pris fra 2025

Pris til 2025; 20000

Pris til 2005

Pris til 2005; 28000

90000

Pris fra 2025; 15000

Pris fra 2005

Pris til 2025; 70000

Installationspris

Kr.

Pris fra 2025; 50000

Pris til 2005; 80000

onspriser varierer jo meget fra hus til hus men i denne sammenligning er lavet med samme hus i minde.

0 Oliefyr

Træpillefyr

Naturgasfyr

Fjernvarme – tilslutningsanlæg

Elvarme

Jordvarmepumpe

Luftvarmepumpe

Ventilationsvarmepumpe

Diagram 2 Diagram 3: Datakilde: Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025

Det er tydeligt at se at jordvarme har den største installationspris. Frem for olie er den op til 4 gange så dyr. Men dette er jo et engangsbeløb som skal vurderes sammen med de andre faktorer.

- 23 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet Nedenstående viser en sammenligning af den ekstra elforbrug til f.eks. elpatron, til brugsvand vandvarmer eller ekstra pumper, for de forskellige opvarmningsformer.

2000

2025 til; 2000

2500

2025 fra; 2000

2025 til 2005 til; 2000

2025 fra

2005 fra; 2000

2005 til

2005 fra; 0

2005 fra

[kWh/år]

2025 til; 0

Ekstra elforbrug

Oliefyr

Træpillefyr

Naturgasfyr

Fjernvarme – tilslutningsanlæg

Elvarme

Jordvarmepumpe

Luftvarmepumpe

2025 til; 0

2025 fra; 0

2005 til; 0

2005 fra; 0

2025 til; 0

2025 fra; 0

2005 til; 0

2005 fra; 0

2025 til; 0

2025 fra; 0

2005 til; 0

2025 fra; 0

0

2005 til; 0

2005 fra; 0

2025 til; 300

2005 til; 500

2025 fra; 200

2005 fra; 300

2025 til; 500

2005 til; 700

2025 fra; 200

2005 fra; 300

2005 til; 600

2025 til; 400

500

2005 fra; 300

1000

2025 fra; 200

1500

Ventilationsvarmepumpe

Diagram 4 Datakilde: Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025

Diagrammet viser det ekstra elforbrug som må regnes med. For olie, træpiller og naturgas drejer det sig om f.eks forsyningspumper/snegle og for luftpumpe gælder det el til varmtvandsproduktion. Nedenstående viser en sammenligning af vedligeholdelsesudgifter for de forskellige opvarmningsformer.

Vedligehold 2025

40 0

60 0

10 0

10 0

200

10 0

10 0

400

60 0

600

40 0

60 0

800

60 0

10 00

10 00

10 00

10 00

1000

2005 10 00

1200

10 00

[kr/år]

Ve nt ila tio ns -v ar m ep um pe

pu m pe

Lu ftv ar m e-

pu m pe

Jo rd va rm e-

El -v ar m e

Fj er nv ar m e

fy r N at ur ga s-

pi lle -f yr Tr æ

O lie fy r

0

Diagram 5: Datakilde: Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025

Diagrammet viser tydeligt at der er mest vedligeholdelse ved olie-/træpille- og naturgas men det er også vigtigt at bemærke at der også er et spring mellen Jordvarme og de to andre varmepumper.

- 24 -


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

Energistyrelsen konkluderer følgende i deres rapport ”Energiteknologier – tekniske og økonomiske udviklingsperspektiver. Varmepumpeteknologien er i Danmark en forholdsvis overset teknologi, som har potentiale for yderligere udnyttelse. Teknologien er forholdsvis konkurrencedygtig på markedsvilkår, og øget udnyttelse vil kunne bidrage til forsyningssikkerhed, eksport, beskæftigelse og miljø. Der vil være behov for en fortsat forsknings-, udviklings- og implementeringsindsats. Teknologien kan blive et attraktivt systemelement til løsning af de udfordringer, som et fremtidigt elsystem med store mængder fluktuerende (svingende) vedvarende energi og varmebunden elproduktion vil byde på inden for tilpasning af produktion til forbrug. Danmark står teknologisk internationalt stærkt på området, og der er et stort potentiale for at udvide volumenet af den danske produktion af især små anlæg, ikke mindst til eksport.37 Energistyrelsens beregninger viser, at der er væsentlig forskel på, hvorvidt der er tale om eksisterende bygninger eller nybyggeri. Dette skyldes umiddelbart det faldende opvarmningsbehov for nybyggeri som følge af teknologiudvikling og stramninger af energirammen i bygningsreglementet. For nybyggede parcelhuse har naturvarme en oplagt mulighed som varmeforsyning allerede fra 2006. Samfundsøkonomisk viser de elbaserede løsninger, herunder varmepumper, sig generelt som dem med de laveste omkostninger uanset udviklingen i prisen på fossile brændsler. Træpillefyret er den opvarmningsform med de største samfundsøkonomiske omkostninger. Oliefyret viser sig også bortset fra scenariet med lave oliepriser og CO2-priser, at være en opvarmningsform med ret høje samfundsøkonomiske omkostninger. 38 Frem mod 2025 forventes der en fortsat teknologisk udvikling af opvarmningssystemerne, særligt udtrykt ved forbedrede virkningsgrader. Det teoretiske potentiale for at forbedre varmepumpernes virkningsgrad er væsentligt større end for de øvrige opvarmningsformer. For eksisterende bygninger synes varmepumperne i 2025 også at være interessante for bygninger udenfor kollektiv forsyning. Økonomien i varmepumpesystemerne viser sig rimelig robust overfor ændringer i brændselspriser og heraf afledte ændringer i elprisen. 39 Hvad angår fjernvarme kontra varmepumper skriver de nedenstående: I fjernvarmeområderne viser beregningerne, at det synes hensigtsmæssigt at stræbe mod en fortsat høj tilslutningsprocent. For nybyggeri synes der dog at være behov for nytænkning af koncepter, eks. ved nye (billigere) varmedistributionssystemer i husene. For lavenergihuse synes der ikke at være en samfundsøkonomisk begrundelse for at installere fjernvarme. Udvidelser af fjernvarmeområderne til nye områder med spredt lav bebyggelse synes heller ikke at være samfundsøkonomisk hensigtsmæssigt. Her vil varmepumpeteknologien med fordel kunne anvendes. En udbredt anvendelse af varmepumper vil resultere i et øget el37

Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 43-44. 38 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 114.

- 25 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet forbrug, og det vil skulle indgå i en samlet vurdering hvilke konsekvenser, dette ville kunne have for det samlede energisystem. Det skal samtidig bemærkes, at det er for varmepumperne, at der er forudsat den største teknologiudvikling (forbedring af effektfaktor), hvilket alt andet lige øger usikkerheden. 40 Hvad angår olieopvarmning kontra varmepumper skriver de nedenstående: For olieopvarmning afhænger samfundsøkonomien i høj grad af udviklingen i prisen på de fossile brændsler. I scenariet med lave oliepriser og CO2-priser samt i basisfremskrivningen er der således ingen samfundsøkonomisk gevinst ved at skifte fra oliefyring i 2005. I scenariet med høje oliepriser giver et skift til varmepumpeopvarmning derimod allerede fra i dag en markant samfundsøkonomisk gevinst. Allerede ved moderat høje oliepriser vil der dog være samfundsøkonomisk fornuft i en udfasning. Den forventede teknologiske udvikling af varmepumper frem mod 2025 ændrer samfundsøkonomien til disses fordel uanset oliepris. En udfasning af oliefyr vil desuden have en positiv effekt på forsyningssikkerheden. 41 Til disse konklusioner tilføjer Energistyrelsen at ”De ovenstående konklusioner gælder alene for parcelhuse. Der er ikke udført detaljerede økonomiske beregninger for større bygninger. I dag er størstedelen af etagebygningerne forsynet via kollektiv forsyning, og der synes ikke at være grund til at tro at dette billede vil ændre sig de kommende år.” 42 Desuden afslutter de med at skrive at, ”omkring 20 procent af det nybyggede areal har i de seneste år været etageboliger. En nyopført etagebolig vil selv efter stramninger i bygningsreglement samlet set have et anseeligt opvarmningsbehov, hvilket taler for tilslutning til kollektiv forsyning. Etageboliger opføres oftest i tæt bebyggede områder, dvs. i de samme områder hvor kollektiv forsyning er udbredt. I etageboligbebyggelse der ikke er kollektivt forsynet anvendes der oftest olie. Elopvarmede etageboliger er i vid udstrækning blevet konverteret til kollektiv forsyning og har i den forbindelse fået etableret centralvarmesystem. Andre muligheder inkluderer elvarme, varmepumpesystemer og biobrændselskedler.”43 Dette beskriver den opfattelse, jeg har fået angående forskellen på naturvarme og andre opvarmningsformer.

39

Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 114. 40 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 114-115. 41 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 115. 42 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 115. 43 Energistyrelsen, Energiteknologier – tekniske og øko-nomiske udviklingsperspektiver, Teknisk baggrundsrapport til Energistrategi 2025 Juni 2005 www.ISBN: 87-7844-531-0, Side 116.

- 26 -


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

4 Hvad med miljøet? 4.1 Ingen fare for urtehaven Men når man nu ”trækker varme ud af jorden vil det så ikke gå ud over vegetationen i haven. De svar jeg har fået er nej. Slangerne er jo gravet så langt ned (ca. 1m.) at det ikke har nogen indflydelse. I, energiselskabet NRGi A/S´ brochure EnergiForm, bringer de et interview med en vvs-installatør der har været i branchen i over 30 år. Han fortæller: ”En mand, der bor her oppe bag ved smedjen, overvejede jordvarme midt i 80’erne, men alle naboerne advarede ham i mod det. De mente ikke, han kunne få noget til gro i en have, hvor der var gravet slanger til jordvarme ned,” smiler Eigil Rasmussen. ”Men han fik alligevel anlægget og har i dag den flotteste have - og den laveste varmeregning i kvarteret.44” Videre i interviewet siger han: ”Ja, de bruger strøm, men ikke ret meget, og den kommer i øvrigt i højere og højere grad fra vindmøller, og derfor er forureningen minimal,...”45

4.2 Hvad siger Dansk Teknisk Institut? ”Jeg må indrømme, at det er svært at finde ulemper ved varmepumper. Selve installationen af et varmepumpeanlæg er dog forholdsvis kostbar og er mest rentabel, hvis anlægget bliver installeret i et hus af en vis størrelse. Det vil forholdsmæssigt give den største besparelse på varmeregningen og dermed også den hurtigste tilbagebetalingstid” 46, dette siger, sektionsleder for Teknisk Institut, Claus Schøn Poulsen i Danfoss´ Varmepumpebog. ”Hvis man bor i et område, hvor der ikke er tilslutningspligt til den kollektive varmeforsyning, mener jeg, at man seriøst skal overveje at skifte til en varmepumpe, hvis man for eksempel har oliefyr eller traditionel elvarme” 47. Claus Schøn Poulsen mener også, at med det nye bygningsreglement vil varmepumper være en oplagt energikilde i nye lavenergihuse, fordi husejerne der ikke har tilslutningspligt. ”Set fra mit synspunkt er bygningsreglementet absolut et skridt i den rigtige retning, når det gælder brugen af varmepumper”. 48

44

NRGi – Energiform – side 16 NRGi – Energiform – side 16 46 Danfoss - Den store varmepumpebog – 2005 – side 42 47 Danfoss - Den store varmepumpebog – 2005 – side 42 48 Danfoss - Den store varmepumpebog – 2005 – side 42 45

- 27 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

5 Konklusion Jeg nævnte i indledningen, at er det mit ønske at afklare og beskrive de muligheder der er for at indarbejde naturvarme som opvarmning i byggeri. Hvad er naturvarme så og hvordan fungerer det? I afsnittet ”2 Generelt om varmepumper” har jeg fundet og gengivet beskrivelser, der illustrerer hvordan varmepumper fungerer. Jeg har formået, at forklare på en sådan måde, at alle kan forstå det. Altså at temperaturen i jorden, søen eller bjerget bruges til at opvarme en gas som så opvarmer brugsvandet samt centralvarmesystemet. Det er også lykkedes, at forklarer de vigtigste begreber inden for varmepumper, så man bedre kan gennemskue deres effektivitet. Hvad er der af fordele og faldgrupper? Jeg har fundet ud af, at når man skal projekterer en ny opvarmningsform skal man have sine grundlæggende oplysninger på plads. Altså, at det er vigtig at vide, hvor meget anlægget skal klare for at dimensionerer det korrekt. Naturvarme er efter min opfattelse et rigtigt godt alternativ til olie og naturgas, da det er mindre overfølsom for ressource-prisudviklingen (prisen på olie og gas). Vi lever i en verden, hvor prisen på olie nærmes bliver ”dikteret” af de store olieproducerende lande. Med naturvarme bliver man stort set uafhængig. Prisen på strøm variere dog også, men der er flere faktorer der spiller ind, når prisen skal fastsættes på elektricitet. En ting som jeg er stødt på i forbindelse med at jeg har skrevet denne rapport er, at ”luft til luft” varmepumperne halter efter, når det gælder effektivitet i forhold til ”væske til væske” varmepumper. Dette skyldes efter min opfattelse de meget skiftende arbejdsforhold, samt at der skal en ekstra enhed til at lave varmt brugsvand. Her er det at jord-, sø- og bjergvarme er rigtig godt. Specielt jordvarme har konstante temperaturforhold, hvilket gør anlægget stabilt året rundt. Desuden er der meget lidt vedligeholdelse ved ”væske til væske”, frem for ”luft til luft”, hvor udedelen skal afrimes som et gammelt køleskab. Er det billigere i sammenligning med andre opvarmningsformer? Der er svaret – JA. Totaløkonomisk set for etfamiliehusejere. Naturvarme er ikke de billigste anlæg hvad angår installationspris. Men selve driftsomkostningerne og årsnyttevirkningen, gør at den merpris man betaler for installationen tjenes ind over en 7-10årig periode. Da selve anlægget typisk har en levetid på 20-30 år er det en god investering. Og hvad med miljøet nu når man ”stjæler” varme fra naturen? Det er min opfattelse at naturvarme ikke skader nærmiljøet. De artikler jeg har læst giver udtryk for at naturen ikke tager skade. Tværtimod lægges der op til at naturvarme er det mest miljørigtige opvarmningsform man kan bruge. Da den ikke belaster ikke udleder CO2 hvis den kombineres med eksempelvis vindenergi.

- 28 -


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

Derfor er det efter min mening vigtigt, at de projekterende sætter sig ind i hvad varmepumper er og hvilke fordele og ulemper der er. Det er vigtigt, at vi som projekterende kan vejlede og rådgive kunder og klienter om det helt rigtige valg af opvarmningsform. Der er ikke mange medstuderende der ved noget konkret om naturvarme. De ved at der er noget derude der hedder det, men ikke hvordan det fungerer, - det er en skam. For, hvis det bliver projekteret rigtigt, er det den mest billige opvarmningsform. Men, som nævnt i afsnit 2.6, hvis naturvarme-anlægget ikke bliver dimensioneret korrekt, kan den ”gevinst” som det vil give at bruge naturvarme, forsvinde. Jeg har i denne rapport så vidt undgået at beskrive varmepumper i Lavenergihuse dette skyldes at lavenergihuse kræver så lidt opvarmning at det ikke vil være rentabelt at installerer højeffektfulde opvamningsformer i disse huse. Men jeg har ikke kunnet lade være med at tænke på om man ikke kunne lave et system hvor at man fik sin ”driftstrøm” til anlægget fra solceller. Det ville da være genialt. Et varmesystem der udelukkende får energi fra solen. Prisen og udformningen vil jeg stå åbent for nærmere granskning. Det kunne måske være et emne for en ny specialerapport….

- 29 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

6 Kildefortegnelse 6.1 Trykte medier: Forfatter

Titel / Emne

Forlag/År

Claus s Poulsen

Varmepumper, vær sikker på, at du køber et kvali-

Teknisk Institut

tetsprodukt, der passer til dit hus

29. marts 2006

ISBN -

Revideret juni 2007 Danfoss

Den store varmepumpebog

Pagroup,

-

2005 Energistyrelsen

Energiteknologier –tekniske og økonomiske udvik-

Energistyrelsen

lingsperspektiver. Teknisk baggrundsrapport til

Juni 2005

Energistrategi 2025

8778445310

IVT NATURVARME A/S

Naturvarme

Bording A/S,

– fremtidens opvarmningsform til din bolig

8025003

NRGi

Energiform

-

-

Sanne Wittrup

Forbrugerne på Herrens mark med varmepumper

Ingeniøren

-

18-05-2007 sektion 1

5.2 Internetkilder:

- 30 -

Adresse

Dato

Tid

http://www.teknologisk.dk/varmepumpeinfo/8403

05-09-2007

17:50

http://ing.dk/artikel/78063?highlight=jordvarme

20-09-2007

18:03


af Hâns Kofod, 7 semester E2007 København Erhvervsakademiet

- 31 -


Naturvarme: En specialerapport om Jord-, sø- og bjergvarme skrevet

- 32 -

Naturvarme  
Naturvarme  

Specialerapport om Naturvarme - Skrevet af Hâns Kofod i anledning af afgang på bygningskonstruktør uddannelsen - efteråret 2007

Advertisement