Smarta kontrollstrategier för värmepumpsystem

Ett nytt perspektiv för att förbättra värmepumpssystem verkningsgrad kan ges genom utveckling av förbättrade systemkontrollstrategier som kan uppnå en avsevärd ökning av systemet årsvärmefaktorn tillsammans med en minskning av drifts och underhållskostnader.

Motivering

Den senaste forskningen drar slutsatsen att fel i reglering och elektronik är bland de vanligaste och mest kostsamma felen i alla typer av värmepumpar. Exempelvis utgörs över 30% av de fel för bergoch frånluftsvärmepumpar som rapporteras till svenska värmepumpstillverkare av fel som rör reglering och elektronik. För att minska antalet och kostnaden för fel på värmepumpssystem är det nödvändigt att ägna särskild uppmärksamhet åt regleringen och elektroniken i värmepumpssystem. Det finns alltså starka skäl att ägna reglerenheterna i värmepumpssystem ett intresse. I samband med detta finns en enorm potential att göra detta system smarta med nya funktioner genom att dynamiskt ta hänsyn till interna som externa faktorer som väderdata och förväntade elpriser.

Bakgrund

Det föreslagna projektet kommer resultera i en unik kartläggning och utvärdering av olika metoder för kontroll av värmepumpsystem anpassade till de produkter som erbjuds av de svenska värmepumptillverkarna. Syftet är även att finna de bästa metoderna och algoritmerna för att förbättra dagens system. Genom att göra värmepumparna och dess styrning smartare kan stora vinster göra både vad gäller komfort, miljö och ekonomi.

På grundval av den kunskap som uppnås genom projektet blir det möjligt inte bara att förbättra regleringen i nykonstruerade värmepumpssystem, utan även att till viss del uppgradera reglerenheterna i de värmepumpssystem som är i drift idag, vilka överskrider 1 miljon enheter bara i Sverige. De innovativa reglerstrategierna syftar till att anpassa reglerparametrarna efter ett antal dynamiska parametrar, såsom människors beteende, väderprognoser, och elspotpriserna.

Om vi antar en 7% högre årsvärmefaktor med den nya reglerenheten i endast 10% av de svenska värmepumpssystemen så kan elförbrukningen i Sverige minskas med ca 95 GWh per år. Detta innebär att Sverige kan minska sina CO2-utsläpp med över 10 000 ton per år och att det svenska samhället kan spara 140 MSEK varje år, bortsett från de indirekta vinsterna med en utsläppsminskning. I ett framtida energisystem med större andel volatil elproduktion från vind och sol kan dynamisk drift av värmepumpar ge stora fördelar. Detta kommer att kvantifieras vidare i projektet.

Mål

Projektets mål är att förvandla värmepumpar till de smarta, effektiva och användarvänliga värmesystem som är nödvändiga i framtidens byggnader. Detta ska uppnås genom att utvärdera, utveckla och testa hur en smart styrenhet kan utnyttja väderprognoser, de boendes vanor och beteenden samt prisvariatoner på elmarkanden för att maximera byggnadens komfort, minimera driftskostnaden samt maximera systemets verkningsgrad. De olika reglermetoderna kommer att först undersökas via avancerad dynamisk datormodellering av byggnadens samtliga system. Därefter kommer minst två smarta kontrollenheter att utvecklas, testas och utvärderas på minst två enfamiljshus i Sverige.

Slutrapport

EffSys Expand P18: Smarta kontrollstrategier för värmepumpsystem (PDF)

Kontakt

För mera information om forskningsprojektet och samarbete kontakta:

Davide Rolando

Forskare

davide.rolando@energy.kth.se

Brinellvägen 68, SE-100 44 Stockholm

Mobile: +46 76 416 51 81

Hatef Madani

Biträdande Lektor

hatef.madani@energy.kth.se

Brinellvägen 68, SE-100 44 Stockholm

Phone: +46 87 90 86 53