Värme och kyla med en värmepump-del 3

Jordvärmepumpar

Jordvärmepumpar använder jorden eller grundvattnet som en källa för termisk energi i uppvärmningsläge och som en sänka för att avvisa energi i kylläge. Dessa typer av system innehåller två nyckelkomponenter:

• Jordvärmeväxlare: Detta är värmeväxlaren som används för att lägga till eller ta bort termisk energi från jorden eller marken. Olika värmeväxlarkonfigurationer är möjliga och förklaras senare i detta avsnitt.
• Värmepump: I stället för luft använder bergvärmepumpar en vätska som strömmar genom markvärmeväxlaren som källa (vid uppvärmning) eller sänka (vid kylning).
  På byggnadssidan är både luft- och vattensystem möjliga. Driftstemperaturer på byggnadssidan är mycket viktiga i hydroniska applikationer. Värmepumpar fungerar mer effektivt vid uppvärmning vid lägre temperaturer under 45 till 50°C, vilket gör dem bättre matchande för strålande golv eller fläktkonvektorsystem. Försiktighet bör iakttas om man överväger att använda dem med högtemperaturradiatorer som kräver vattentemperaturer över 60°C, eftersom dessa temperaturer i allmänhet överstiger gränserna för de flesta bostadsvärmepumpar.

Beroende på hur värmepumpen och markvärmeväxlaren samverkar är två olika systemklassificeringar möjliga:

• Sekundär slinga: En vätska (grundvatten eller frostskyddsmedel) används i markvärmeväxlaren. Den termiska energin som överförs från marken till vätskan levereras till värmepumpen via en värmeväxlare.
• Direct Expansion (DX): Ett köldmedium används som vätska i markvärmeväxlaren. Den termiska energin som utvinns av köldmediet från marken används direkt av värmepumpen – ingen extra värmeväxlare behövs.
  I dessa system är markvärmeväxlaren en del av själva värmepumpen och fungerar som förångare i värmeläge och kondensor i kylläge.

Jordvärmepumpar kan tillgodose en rad komfortbehov i ditt hem, inklusive:

• Endast uppvärmning: Värmepumpen används endast vid uppvärmning. Detta kan innefatta både rumsuppvärmning och varmvattenproduktion.
• Uppvärmning med ”aktiv kyla”: Värmepumpen används i både värme och kyla
• Värme med "passiv kyla": Värmepumpen används vid uppvärmning och förbikopplad vid kyla. Vid kylning kyls vätska från byggnaden direkt i markvärmeväxlaren.

Uppvärmning och "aktiv kylning" beskrivs i följande avsnitt.

Stora fördelar med markvärmepumpsystem

Effektivitet

I Kanada, där lufttemperaturerna kan gå under –30°C, kan markbaserade system fungera mer effektivt eftersom de drar fördel av varmare och mer stabila marktemperaturer. Typiska vattentemperaturer som kommer in i markvärmepumpen är i allmänhet över 0°C, vilket ger en COP på cirka 3 för de flesta system under de kallaste vintermånaderna.

Energi sparande

Markbaserade system kommer att minska dina uppvärmnings- och kylkostnader avsevärt. Kostnadsbesparingar för värmeenergi jämfört med elektriska ugnar är cirka 65 %.

I genomsnitt kommer ett väldesignat marksystem att ge besparingar som är cirka 10-20 % mer än vad som skulle tillhandahållas av en klassens bästa luftvärmepump med kallt klimat som är dimensionerad för att täcka det mesta av byggnadens värmebelastning. Detta beror på att underjordiska temperaturer är högre på vintern än lufttemperaturer. Som ett resultat kan en bergvärmepump ge mer värme under vintern än en luftvärmepump.

Faktiska energibesparingar kommer att variera beroende på det lokala klimatet, det befintliga värmesystemets effektivitet, kostnaderna för bränsle och elektricitet, storleken på den installerade värmepumpen, borrfältskonfigurationen och den säsongsbetonade energibalansen samt värmepumpens effektivitet hos CSA betygsvillkor.

Hur fungerar ett jordbaserat system?

Bergvärmepumpar består av två huvuddelar: en markvärmeväxlare och en värmepump. Till skillnad från luftvärmepumpar, där en värmeväxlare är placerad utanför, i marksystem, är värmepumpsenheten placerad inne i bostaden.

Jordvärmeväxlare kan klassificeras som antingen:

• Sluten slinga: System med sluten slinga samlar upp värme från marken med hjälp av en kontinuerlig slinga av rör nedgrävda under jord. En frostskyddsmedelslösning (eller köldmedium i fallet med ett DX-grundsystem), som har kylts av värmepumpens kylsystem till flera grader kallare än den yttre jorden, cirkulerar genom rörledningarna och absorberar värme från jorden.
  Vanliga rörarrangemang i system med slutna slingor inkluderar horisontella, vertikala, diagonala och damm-/sjömarksystem (dessa arrangemang diskuteras nedan, under Designöverväganden).
• Öppen slinga: Öppna system drar fördel av värmen som hålls kvar i en underjordisk vattenmassa. Vattnet sugs upp genom en brunn direkt till värmeväxlaren, där dess värme tas ut. Vattnet släpps sedan ut antingen till en vattenförekomst ovan jord, såsom en bäck eller damm, eller tillbaka till samma underjordiska vattenförekomst genom en separat brunn.

Valet av utomhusrörsystem beror på klimatet, markförhållandena, tillgänglig mark, lokala installationskostnader på platsen samt kommunala och provinsiella bestämmelser. Till exempel är system med öppna loopar tillåtna i Ontario, men är inte tillåtna i Quebec. Vissa kommuner har förbjudit DX-system eftersom den kommunala vattenkällan är akvifären.

Uppvärmningscykeln

Anmärkning:

En del av artiklarna är hämtade från Internet. Om det finns något intrång, kontakta oss för att ta bort det. Om du är intresserad av värmepumpsprodukter, kontakta OSB värmepumpsföretag, vi är ditt bästa val.