Bændablaðið - 10.03.2022, Qupperneq 44

Bændablaðið | Fimmtudagur 10. mars 202244
Nú um stundir er mikið rætt
um orkumál eða öllu heldur
um orkuskort. Til að mæta
honum er fyrirséð að gangsetja
þarf varaafl með tilheyrandi
brennslu á dísilolíu og er slíkt
mörgum þyrnir í augum í landi
endurnýjanlegrar orku. Ef ekki
verður gripið til aðgerða er hætt
við að vandinn aukist. Þetta
ástand er ekki ásættanlegt en
hvað er hægt að gera? Bygging
vatnsaflsvirkjana, vindorkuvera,
jarðvarmaorkuvera ásamt því að
styrkja dreifikerfi orku eru meðal
hugmynda að lausn. Gallinn er
sá að það tekur langan tíma að
byggja slík mannvirki og áfram
stefnir því í aukna brennslu á
dísilolíu næstu árin.
En orku er víða að finna, jafnvel
nær en virðist í fljótu bragði. Hvern
hefði til dæmis grunað þegar gengið
er um úthaga, mýrar eða tún, að
orkuauðlind leyndist undir fótum
okkar? Þessa auðlind er hægt að
virkja og breyta í verðmæti, því
þótt hitastig á eins metra dýpi
sé ekki ýkja hátt er hægt að nýta
varmann sem þar er til hitunar á
húsnæði. Við slíka virkjun er notuð
varmadæla sem eins mætti kalla
varmamagnara. Dælan nýtir sem
sagt varma í jarðvegi á eins metra
dýpi og hækkar hitastig hans úr
u.þ.b. núll gráðum í 30 til 60 gráður
eftir því hvernig nýta á varmann.
Ekki verður farið djúpt í
tækni legar útskýringar á varma­
dælum hér, en í grunninn liggur
galdurinn í því að hringrása vökva
með tiltölulega lágt suðumark í
varmadælum. Með því að breyta
þrýstingi vökvans með rafknúinni
þjöppu er hægt að flytja varma úr
tiltölulega köldum varmagjafa til
framleiðslu á heitu vatni eða lofti
við hærra hitastig.
Orðnar meira og minna
tölvustýrðar
Töluverð þróun hefur verið í
varmadælum undanfarinn áratug
og er þeim nú stýrt í meira mæli
af tölvum sem eykur nýtni,
rekstraröryggi og þægindi.
Geta varmadælunnar til að
umbreyta raforku í varmaorku er
skilgreind sem nýtnistuðull (COP
eða SCOP). Nútíma varmadælur
eru margar hverjar með nýtnistuðul
á milli 4 og 5, sem þýðir að þær
geta umbreytt einni kílówattstund
(kWst) af raforku í fjórar til fimm
kWst af varmaorku. Til samanburðar
framleiðir hefðbundin hitatúpa um
eina kWst af hitaorku fyrir hverja
kWst af rafmagni sem notuð er.
Ávinningurinn af því að setja upp
varmadælu getur verið verulegur.
Sem dæmi má nefna að hefðbundið
150 m2 einbýlishús notar um 30.000
kWst á ári til upphitunar með
hitatúpu eða þilofnum, en sama hús
búið varmadælu ekki nema 7.000 –
8.000 kWst. Sparnaðurinn er því
umtalsverður.
Þrír meginflokkar varmadæla
Helstu flokkar varmadæla eru:
• Jarðvarmadælur (sækja varma
í jarðveg og skila honum í
vatnskerfi húsa)
• Loft í vatn dælur (sækja varma
í útiloft og skila honum í
vatnskerfi húsa)
• Loft í loft dælur (sækja varma í
útiloft og skila í inniloftið)
Innieining jarðvarmadælu og loft
í vatn dælu er á stærð við háan
ísskáp. Yfirleitt er um 200 lítra
neysluvatnskútur fyrir heitt vatn
til heimilisnota innbyggður í
varmadæluna og sér dælan um að
ávallt sé nægt vatn til reiðu á því
hitastigi sem óskað er.
Ef aðstæður leyfa er heppilegast
að setja upp jarðvarmadælu þar sem
hún er óháð veðri og vindum sem
þýðir aukið rekstraöryggi og betri
nýtingu á rafmagni. Jarðvarmadælan
sækir varma úr jarðveginum með
röralögnum sem plægðar eru
niður eða grafnar í jarðveg. Um
rörin er dælt vökva (frostlög)
með hringrásardælu sem stöðugt
flytur varma úr jarðveginum inn í
varmadæluna, sem magnar síðan
upp hitann eða orkuna þannig að
hún nýtist til að framleiða varma til
húshitunar ásamt neysluvatni.
Línurit 1 og 2 sýna hitastig á
vökva sem ferðast hefur um 400­
500 metra langt plaströr sem grafið
er niður á eins metra dýpi. Á þessu
ferðalagi hitnar vökvinn og er
varmanum skilað inn í varmadæluna
í varmaskipti sem er hluti af dælunni.
Kældum vökvanum er svo dælt aftur
út í niðurgröfnu rörin og hringrásin
heldur áfram.
Krafan er að innihiti í húsunum
okkar sé sem stöðugastur sama
hvernig útihitinn sveiflast. Varma­
dælan sér um að mæta þessum
kröfum með hitastýringu sem er
stjórnað af tölvubúnaði dælunnar
og er hún í sífellu mötuð með
upplýsingum frá hitanemum
um inni­ og útihita. Til frekari
útskýringar er línurit 3.
Rekstur varmadælu
Orkukostnaður húshitunar með
varmaadælu er fyllilega sam­
keppnisfær við orkuverð í dreifbýli
hjá helstu hitaveitum landsins (til
samanburðar eru hér kaup á heitu
vatni frá hitaveitu umreiknuð í
kWst sem nýtast til upphitunar
húsnæðis).
Flutningshluti raforku til
húshitunar þar sem íbúi er með
skráð lögheimili er niðurgreiddur
af Orkusjóði og í línuriti 4 kemur
fram að orkuverð frá varmadælu
við þær aðstæður og með
nýtnistuðul 4,0 (SCOP) er lægra
en frá hitaveitunum sem skoðaðar
voru, hver sem framrásarhitinn
er. Við 65°C framrásahita, sem er
algengur í dreifbýli, er orkuverð frá
varmadælu frá 40% til 70% lægra
en ef notað væri hitaveituvatn
(taka ber fram í þessu samhengi að
hitaveitur landsins hafa lang flestar
notið niðurgreiðslu stofnkostnaðar).
Línuritið sýnir jafnframt að
orkuverð hitaveitu Veitna í dreifbýli
er í öllum tilfellum hærra en frá
varmadælunni þó hún njóti ekki
niðurgreidds rafmagns og sama
gildir við vissar aðstæður þar sem
framrásarhiti er í lægri kantinum frá
hinum aðilunum. Mjög víða mætti
því einnig lækka hitunarkostnað
húsnæðis sem ekki nýtur niður­
greiðslu rafhitunarkostnaðar (s.s.
frístundahús).
Lokaorð
Á Íslandi eru gróft áætlað um
15.000 íbúðarhús kynt með raf­
magni. Eins og hér hefur verið
bent á má með varmadælu spara
allt að 70­80% af rafmagnsnotkun
þessara húsa vegna upphitunar. Á
landsvísu eru árlega notaðar 600
­ 700 GWst raforku til hitunar
húsnæðis og um helmingur þess
rafmagns er niðurgreiddur annað
hvort vegna beinnar raf hitunar eða
vegna notkunar í fjarvarmaveitu.
Til samanburðar má nefna að
áætluð orkuvinnslugeta Hrauneyja­
fossvirkjunar er um 1.300 GWst/
ári. Það er því eftir miklu að
slægjast í því að bæta nýtingu
þessarar raforku og vert er einnig
að nefna að varmadælur framleiða
mesta varmaorku á þeim hluta
ársins þegar mest eftirspurn er eftir
raforku og minnst framboð, þ.e.a.s.
að vetri til.
Gestur Bárðarson,
framkvæmdastjóri
Hagvarma ehf.
LÍF&STARF
TÆKNI&VÍSINDI
Varmadælur
Skýringarmynd 1 fyrir vinnslurás varmadælu.
Línurit 1. Þetta línurit sýnir hita á vökvanum yfir þriggja mánaða tímabil
þegar hann kemur inn í varmadæluna (fjólublá lína) og sú bláa sýnir hitann
þegar vökvinn byrjar nýja hringferð um lögnina. Hitamunurinn inn og út úr
dælu er um þrjár gráður.
Línurit 2. Litið yfir lengra tímabil fáum við þessa mynd sem sýnir glögglega
mun á hitastig vökvans vetur og sumar. Gögn fyrir línuritin á síðunni eru
fengin úr varmadælu sem staðsett er í húsi í Fljótshlíð á Suðurlandi.
Línurit 3. Græna línan sýnir hitastig inn á gólfhitalögn í húsinu sem nefnt
er hér að framan (geta einnig verið ofnar). Dökkgræna línan sýnir innihita
og fjólubláa línan útihita. Ef grafið er skoðað sést að innihitinn er mjög
stöðugur en hiti inn á gólflögn sveiflast í mótfasa við útihita. Með öðrum
orðum, því kaldara sem er úti þeim mun meiri hita þarf inn á gólflögnina til
að viðhalda stöðugum innihita. Íbúar velja þann innihita sem óskað er eftir
á valmynd í varmadælunni.
Skýringarmynd 2. Til upplýsingar er hér sýnd hlutfallsleg dreifing á hitaþörf framangreinds húss eftir mánuðum
ársins. Myndin byggir á gögnum úr varmadælu sem safnað hefur verið yfir sex ára tímabil.
Línurit 4. Öll verð eru án VSK og fastagjalds. Verð á heitu vatni er fengið
úr verðskrá fyrir dreifbýli viðkomandi hitaveitu og miðað er við 33 °C
bakrásarhita. Verð á rafmagni til varmadælu er meðalverð orkusala skv.
verðreikni Orkuseturs og ætlað SCOP varmadælu er 4,0.