Seasonal Performance Factor for ground source heat pumps in Scandinavia : An investigative study of performance according to the energy labeling standard

Europeiska Unionen, EU, har som mål att år 2020 skall minst 20 % av energianvändningen i medlemsstaterna vara från förnyelsebar energi. En stor del av energianvändningen idag är för uppvärmning av hus och vatten. Samtidigt som allt sker strålar solen energirika strålar mot jordklotet. En metod för uppvärmning är att använda en bergvärmepump. Bergvärmepumpen kräver el till sin kompressor. För en energieffektiv samt god lösning ur ett förnyelsebart energi-perspektiv kan bergvärmepumpen drivas av el som genererats från solceller. Idag redovisas bergvärmepumpars effektivitet med nyckeltalen SCOP och hwh som visar hur effektivt bergvärmepumpen jobbar när den tillgodoser rumsuppvärmningsbehov respektive varmvattenberedning. Årsvärmefaktorn är en kombination av dessa två. SCOP och hwh beräknas idag enligt en 4 stycken standarder som EU framtagit. För att värmepumpsleverantörer ska få sälja bergvärmepumpar inom EU måste de ha beräknat SCOP och hwh enligt dessa standarder. Standarderna utgår från relativt konstanta yttre förutsättningar. Denna studien ska undersöka hur årsvärmefaktorn påverkas då dessa yttre förutsättningar varierar. Faktorerna som kommer undersökas är framledningstemperatur, tappvarmvattensbehov, dimensionerande värmebehov och geografisk placering. Resultatet visar att samtliga av de undersökta faktorerna har mer eller mindre en påverkan på årsvärmefaktorn. I en undersökning på en bergvärmepump var årsvärmefaktorn 4,5 för den systemlösning som standarden går efter. För samma bergvärmepump men med varierade yttre förutsättningar kunde årsvärmefaktorn variera mellan 1,2 till 6,3. Systemlösningen med den årsvärmefaktor 1,2 hade i förhållande till standardens systemlösning högre tappvarmvattensbehov samt var underdimensionerad. Systemlösningen med årsvärmefaktor 6,3 hade i förhållande till standardens systemlösning inget tappvarmvattensbehov, var överdimensionerad, hade lägre framledningstemperatur samt var placerad på en ort med kallare klimat. Resultatet tyder på att tappvarmvattensbehovet har den största påverkan på årsvärmefaktorn. The European Union, EU, aims to achieve a minimum of 20% renewable energy. A large share of the energy use today is for the heating of houses and water, while at the same time, the sun provides a steady supply of energy-rich sunrays. A method for heating is to use a heat pump, which requires electricity for its compressor. In an energy efficient and sustainable solution, the heat pump could be driven by electricity generated by solar panels. Heat pumps performances are measured by the key value; annual heat factor. The annual heat factor indicates the total efficiency of the heat pump measured over the whole year. Today, the efficiency of heat pumps is indicated by the use of two key values; SCOP and hwh, which respectively shows the efficiency of the heat pump while fulfilling the room heating requirement and the DHW requirement. The annual heating factor is a combination of these key values. SCOP and hwh are calculated according to four standards developed by the EU. In order to be able to sell heat pumps, manufacturers in the EU have to follow these standards for calculating SCOP and hwh. The standards assume relatively constant external conditions. This study investigates how the annual heating factor is affected when these external conditions are allowed to vary. The factors that will be investigated are the temperature of the flow line temperature, domestic hot water needs, dimensioning heating demand and geographic location. The results present that all of the investigated factors more or less affects the annual heating factor. In one investigation of a ground source heat pump the annual heating factor was 4,5 for the system solution that was based on the standard calculations. For the same heat pump but with external conditions that were allowed to vary the annual heating factor was estimated to vary between 1,2 and 6,3. The system solution with the annual heating factor of 1,2 had in relation to the EU standard system solution a larger domestic water demand and it was undersized. The system solution with an annual heating factor of 6,3 had in relation to the EU standard system solution no domestic water demand, was oversized, had a lower flow line temperature and was placed in a colder climate. The results imply that the domestic water demand has the biggest impact on the annual heating factor