Lämpöpumpun käyttökustannukset ja hiilijalanjälki ilmankäsittelykoneissa – mitä sinun pitää tietää
- Teema
- Innovaatio
- Lukuaika
- 12 minuuttia
- Julkaistu
- By
- David Black
Integroitujen DX-lämpöpumppujen yhteydessä keskustelu keskittyy usein kylmäaineiden ilmastonlämmitysvaikutukseen. Mutta entä ilmanvaihtokoneen todelliset käyttökustannukset ja käytönaikaiset hiilidioksidipäästöt? Nämä tekijät ovat ratkaisevassa asemassa, kun arvioidaan järjestelmän todellista ympäristövaikutusta koko sen elinkaaren aikana.
Käytönaikainen suorituskyky ratkaisee
Vaikka kylmäaineiden vaikutus on usein näkyvin osa kestävyyttä koskevaa keskustelua, integroidun DX-lämpöpumpulla varustetun ilmankäsittelykoneen todellinen ympäristöjalanjälki määräytyy pitkälti sen mukaan, kuinka energiatehokkaasti koko järjestelmä toimii. Tämä vaikuttaa suoraan sekä käyttökustannuksiin että laitteen koko elinkaaren aikana syntyviin hiilidioksidipäästöihin. Jotta vaikutuksia voidaan arvioida realistisesti, on tarkasteltava niitä tekijöitä, jotka todellisuudessa määrittävät energiankulutuksen.
Pienet suunnitteluratkaisujen muutokset voivat tuoda merkittäviä säästöjä
Optimoidut komponentit ja älykäs järjestelmäintegraatio voivat pienentää käyttökustannuksia merkittävästi. Esimerkkilaskelmassa säästöpotentiaali voi nousta yli 29 000 euroon laitteen 20 vuoden elinkaaren aikana.
Vaikka kylmäaineet ovat usein vastuullisuuskeskustelun keskiössä, käytönaikainen suorituskyky vaikuttaa yhtä merkittävästi sekä kustannuksiin että hiilijalanjälkeen.
Näiden säästöjen taustalla ovat erityisesti seuraavat tekijät, jotka vaikuttavat järjestelmän tehokkuuteen.
Vastaavasti edullisemmat ratkaisut sisältävät usein tarpeettomia painehäviöitä, jotka kasvattavat energiankulutusta ja aiheuttavat rakennuksen käyttäjälle tai omistajalle huomattavia lisäkustannuksia laitteen arvioidun 20 vuoden elinkaaren aikana. Viimeaikaiset markkinatilanteet ovat osoittaneet, kuinka merkittäviä kustannusvaikutuksia voi syntyä, jos käyttökustannuksia ei huomioida jo suunnitteluvaiheessa.
*Laskelmat perustuvat toimistorakennuksen ilmanvaihtoon Isossa-Britanniassa, jossa ilmanvaihto toimii noin 3 500 tuntia vuodessa.
Calculations made in FläktGroup Life Cycle Cost (LCC) software in ACON.
2. Lämmöntalteenoton hyötysuhde
Mitä enemmän energiaa lämmöntalteenottolaite pystyy talteenottamaan, sitä vähemmän lämpöpumpun tarvitsee tehdä työtä. Tämä vähentää suoraan kompressorin sähkönkulutusta, käyttökustannuksia sekä hiilidioksidipäästöjä.
ReCooler hyödyntää korkean suorituskyvyn sorptioroottoria, jonka ansiosta lämmöntalteenoton hyötysuhde on noin 85 %. Ratkaisu talteenottaa tehokkaasti sekä tuntuvaa että latenttia energiaa, jolloin lämpöpumppu toimii energiatehokkaammin ja tarvitsee vähemmän sähköenergiaa halutun tuloilmalämpötilan saavuttamiseksi.
Monissa edullisemmissa ratkaisuissa käytetään hygroskooppista roottoria, jonka jäähdytysenergian talteenottokyky on huomattavasti heikompi. Tällöin kompressorin kuormitus kasvaa ja energiankulutus sekä hiilijalanjälki suurenevat.
3. Lämpöpumppupiirin sijoittelu
DX-lämpöpumpun integrointiin ilmankäsittelykoneeseen on käytännössä kaksi erilaista suunnittelutapaa.
Heikompi ratkaisu: poistopatteri järjestelmäpuolella - Kun ilmankäsittelykoneen lämpöpumppu toimii lämmitystilassa, jäähdytysenergia johdetaan lämmöntalteenottoroottorille. Käytännössä järjestelmä ottaa talteen jäähdytystä silloin, kun tarvitaan lämmitystä. Seurauksena on, että lämpöpumpun kompressorin on tehtävä enemmän työtä halutun tuloilmalämpötilan saavuttamiseksi.
Tarkastellaan tyypillistä talvitilannetta. Ulkolämpötila on -5 °C, ilmankäsittelykone puhaltaa tuloilmaa 20 °C:n lämpötilassa ja poistoilma palautuu ilmankäsittelykoneelle 20 °C:ssa. Kun poistopatteri sijaitsee roottorin järjestelmäpuolella, lämmöntalteenottoon siirtyy jäähdytysenergiaa. Tällöin lämmityspatterille tulevan ilman lämpötila on roottorin jälkeen vain noin 6 °C. Lämpöpumpun on tämän jälkeen lämmitettävä ilma noin 6 °C:sta 20 °C:een, mikä tarkoittaa 14 °C:n lämpötilan nostoa
FläktGroupin ratkaisu: poistopatteri ulkoilmapuolella - Kun poistopatteri sijoitetaan roottorin ulkoilmapuolelle, lämmöntalteenotto tukee aina järjestelmän toimintaa. Samassa talvitilanteessa kompressorin tarvitsee nostaa lämpötilaa vain noin 3 °C. Tämä voi vähentää kompressorin energiantarvetta jopa 80 % ja vähentää käyttökustannuksia.
Kesäolosuhteissa, kun tarvitaan jäähdytystä, heikosti suunnitellussa ratkaisussa poistopatteri luovuttaa lämpöä poistoilmavirtaan. Jos poistopatteri sijaitsee roottorin järjestelmäpuolella, lämmöntalteenotto ottaa talteen lämpöä tilanteessa, jossa tarvittaisiin jäähdytysenergiaa. Tämä on energiatehokkuuden näkökulmasta epäedullinen suunnitteluratkaisu.
Tarkastellaan tyypillistä kesätilannetta. Ulkolämpötila on 32 °C, tuloilman tavoitelämpötila 18 °C ja ilmanvaihtokoneelle palaavan poistoilman lämpötila 24 °C. Halvemmassa ratkaisussa jäähdytysenergiaa ei pystytä ottamaan talteen, koska poistopatteri lämmittää poistoilmaa ennen lämmöntalteenottoroottoria.
FläktGroupin ReCooler-ratkaisussa sen sijaan voidaan ottaa talteen noin 85 % jäähdytysenergiasta. Halvassa ratkaisussa lämpöpumpun on jäähdytettävä ulkoilma 32 °C:sta 18 °C:een, kun taas ReCoolerissa jäähdytys tapahtuu noin 25,5 °C:sta 18 °C:een. Tämän ansiosta kompressorin tarvitsema sähköteho voi olla jopa 50 % pienempi, mikä vähentää käyttökustannuksia ja pienentää merkittävästi lämpöpumpun käytönaikaisia hiilidioksidipäästöjä.
Kun poistopatteri on sijoitettu ulkoilmapuolelle, roottori:
-
ottaa talteen lämpöä lämmitystilanteessa
-
hyödyntää jäähdytysenergiaa jäähdytystilanteessa
Kun poistopatteri sijaitsee roottorin järjestelmäpuolella, roottori:
-
ottaa talteen jäähdytystä silloin, kun tarvitaan lämmitystä
-
ei pysty hyödyntämään jäähdytysenergiaa silloin, kun sitä tarvitaan
Poistopatterin sijoitus vaikuttaa ratkaisevasti järjestelmän energiatehokkuuteen. ReCoolerissa poistopatteri on sijoitettu roottorin ulkoilmapuolelle, jolloin lämmöntalteenotto toimii aina lämmitys- tai jäähdytystarvetta tukevalla tavalla. Näin lämpöpumppu voi toimia mahdollisimman tehokkaasti kaikissa käyttötilanteissa, mikä pienentää energiankulutusta, käyttökustannuksia ja hiilidioksidipäästöjä koko järjestelmän elinkaaren ajan.
4. Kompressorin sähköteho
Kompressorin osuus ilmankäsittelykoneen kokonaisenergiankulutuksesta on tyypillisesti noin 20 %. Kun järjestelmässä optimoidaan:
-
energian talteenotto
-
pattereiden sijoittelu
-
järjestelmän kokonaisrakenne
… voidaan kompressorin tarvitsemaa sähkötehoa pienentää merkittävästi. Tämä alentaa käyttökustannuksia ja vähentää samalla koko järjestelmän elinkaaren aikaisia hiilidioksidipäästöjä.