Analyse av varmepumpesystem i barnehage rehabilitert til passivhus-standard

Medbroen gardsbarnehage er eit unikt prosjekt, sidan eit over 100 år gammalt gardsbygg er blitt rehabilitert til passivhusstandard. Prosjektet har vist at så omfattande rehabilitering er mogleg, og framstår som eit førebileteprosjekt for å hente ut det store energisparepotensialet i eksisterande bygningsmasse, som vil vere eit viktig steg på vegen mot lågutsleppssamfunnet. Varmesystemet består av følgjande hovudkomponentar: Varmepumpe: Daikin Altherma GS 3-13 kW, inkl. tappevasstank (180 L), elektriske varmeelement (2 x 3 kW) og vekselventil for prioritert tappevassoppvarming. Jordkollektorsystem som varmekjelde, med 500 m aktiv røyrlengde fordelt på to kursar. Akkumuleringstank (200 L) som buffer for romoppvarming med integrert elkjel som spisslast med 4 x 5 kW elektriske varmeelement. Ekstern varmtvassberedar: OSO Super S 300 (287 L) med 3 kW elektrisk effekt. Golvvarmeanlegg med dimensjonerande effektbehov og temperaturnivå høvesvis 19 kW og 35/30 °C. Ventilasjonsaggregat med roterande varmegjenvinnar og vassvarmebatteri med dimensjonerande effektbehov og temperaturnivå høvesvis 21,54 kW og 45/35 °C. Målet med oppgåva var å: Skildre bygning og tekniske installasjonar med hovudfokus på anlegget for varmeproduksjon og -distribusjon Utføre ein kvalitetssikring av målesystemet Samle inn og tilarbeide måleresultat med presentasjon og analyse av blant anna varmepumpeanleggets varmeyting og effektfaktor (COP) ved varierande varmebehov Føreslå forbetringar av varmesystemet med spesiell fokus på varmepumpeanlegget Sidan det ikkje var mogleg å overvake varmepumpa, samt at den var ute av drift store delar av 2016, var det ikkje mogleg å finne reelle verdiar for COP og SCOP, eller samanlikne målt energibruk med prosjekterte verdiar for eit fullt kalenderår. Det vart funne nokon manglar og svakheiter ved målesystemet, og det er derfor føreslått ekstra instrumentering, samt å flytte ein av energimålarane. Gjennom analyse av måledata og synfaringar, vart det avdekka fleire feil ved varmesystemet på Medbroen gardsbarnehage. Dette gjaldt blant anna i samband med jordkollektorane, utforming av akkumuleringstanken, regulering av varmepumpa i forhold til romoppvarming og tappevassoppvarming, samt regulering av spisslasta. Desse problema har ført til låg COP for varmepumpa, samt betydeleg bruk av spisslast som har auka driftskostnadane. Som følgje av desse feila vurderast varmesystemet til å ha fungert relativt dårleg. Det må derfor utførast nokon forbetringstiltak for å oppnå det fulle potensialet for energisparing og økonomisk drift av anlegget. Enkelte av feila ved anlegget er allereie utbetra eller planlagd å utbetre. Grunna framandlekamar i varmeopptakssystemet, var innreguleringsventilane defekte i minimum fem månadar før dei vart byta ut. Dette førte til lågare, samt ubalansert volumstraum i kollektorkursane, slik at varmepumpa fekk for lågt varmeuttak frå omgivnadane, noko som auka energibruken til varmesystemet betrakteleg. Vekselventilen i varmepumpa mangla og ein skrue, som førte til lekkasje av varmt vatn mot romoppvarmingssystemet medan varmepumpa var i tappevassmodus. Dette gav alarmerande utslag i SD-anlegget og kompliserte analysen av varmesystemet, fram til det vart oppdaga og ordna. Ved slutten av arbeidet med rapporten vart det i tillegg montert eit kort i varmepumpa, som skal mogleggjere overvaking og regulering frå SD-anlegget. Dersom det var mogleg å overvake varmepumpa frå oppstarten, ville problema med anlegget blitt oppdaga og utbetra på eit tidlegare stadium. På bakgrunn av problema med anlegget er det føreslått følgande forbetringstiltak, basert på eksisterande systemløysing og at tiltaka skal vere rimelege og enkle å gjennomføre: Timeplanbasert tappevassoppvarming for varmepumpa i staden for oppvarming etter Reheat-prinsippet. Det vil føre til høgare energidekningsgrad for varmepumpa og redusert bruk av spisslast, sidan behovet for varmt tappevatn er relativt lite samanlikna med romoppvarmingsbehovet. Utskifting av akkumuleringstanken med ein høgare og tynnare modell med tre koplingspunkt i staden for fire, samt spisslast i toppen i tilknyting til turrøyret til golvvarmeanlegget og varmebatteriet. Ein slik tank vil få mindre omrøyring og betre temperatursjikting, samtidig som ein unngår at elkjelen varmar returvatnet til varmepumpa. Regulering av spisslast slik at den berre kan slå inn då varmepumpa på full kapasitet ikkje greier å levere tilstrekkeleg varme til varmesystemet. Logging av volumstraumar for dei termiske energimålarane i varmesystemet, samt temperaturverknadsgraden til varmegjenvinnaren i ventilasjonsanlegget. Etter dei føreslegne endringane er blitt gjennomført bør det følgjast nøye med på drifta av anlegget for å kontrollere om alt fungerer slik det skal. Forutan dette er følgjande tiltak føreslått som vidare arbeid: Overvaking av varmepumpa i SD-programvara for å vurdere driftsforhold og COP. Berekning av SCOP for å samanlikne med verdiar oppgitt for varmepumpemodellen. Samanlikning av målt energi- og effektbruk for eit fullt kalenderår med prosjekterte verdiar. Undersøking av energibruken til ventilasjonsanlegget, sidan denne er vesentleg høgare enn prosjektert. Isolering av varme røyrkoplingar og andre komponentar på teknisk rom. Til trass for problema med varmesystemet er dette prosjektet eit eksepsjonelt klimatiltak, og etter dei føreslegne forbetringane er gjennomført er det venta å bli eit velfungerande anlegg. Funna gjort i denne rapporten kan forhåpentlegvis bidra både til betre drift av det aktuelle anlegget og at ein unngår liknande feil for tilsvarande framtidige prosjekt