50
Erik Andersson 2013 Examensarbete, 15 hp Högskoleingenjörsprogrammet i energiteknik, 180 hp Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvatten En undersökning gjort vid Olofsfors AB på uppdrag av UMIA AB. Erik Andersson

Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

Erik Andersson

2013

Examensarbete 15 hp

Houmlgskoleingenjoumlrsprogrammet i energiteknik 180 hp

Utvaumlrdering av moumljligheten att tillvarata energi ur processvatten

En undersoumlkning gjort vid Olofsfors AB paring uppdrag av UMIA AB

Erik Andersson

i

Foumlrord

Detta arbete har utfoumlrts som sista del i houmlgskoleingenjoumlrsutbildningen i energiteknik vid Umearing

universitet Arbetet omfattar 15 houmlgskolepoaumlng och har utfoumlrts under varingren 2013 paring uppdrag

av UMIA AB

Jag vill tacka min handledare paring UMIA AB Andreacute Ruuth samt Martin Houmlrnquist som staumlllt

upp och svarat paring fraringgor och varit till stor hjaumllp under arbetet Jag vill aumlven tacka framfoumlrallt

Ulrika Lindgren och Christer Edlund men aumlven oumlvrig personal paring Olofsfors AB som varit

mycket hjaumllpsamma med att ta fram underlag foumlr arbetet Min handledare paring universitetet

Aringke Fransson foumlrtjaumlnar aumlven han ett stort tack foumlr allt sitt stoumld

Jag vill tacka min fru och mina barn som staringtt ut med en tidvis mycket stressad och troumltt man

och pappa samt min mamma foumlr hennes stora stoumld

Slutligen vill jag tacka leverantoumlrer av flaumlktluftvaumlrmare ventilationsaggregat och

vaumlrmepumpar som varit trevliga och behjaumllpliga vid fraringgor och beraumlkningar

Umearing 2013

Erik Andersson

ii

Sammanfattning

Olofsfors AB tillverkar bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt omraringde vaumllkaumlnda

som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar graumlvmaskiner och

traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges Vid tillverkning av dessa

metallprodukter behoumlver staringlet foumlrst vaumlrmas och formas foumlr att sedan doppas i vatten och

haumlrdas Vattnet som anvaumlnds vid haumlrdning av staringlet pumpas fraringn pumpgropar under golvet ut

till processen foumlr att sedan pumpas tillbaka till pumpgropen efter att ha anvaumlnts Eftersom

vattnet efter anvaumlndning i processen har vaumlrmts saring behoumlver temperaturen i pumpgropen

justeras foumlr att haringlla sitt boumlrvaumlrde paring 21degC Detta goumlrs genom att varmt vatten pumpas ut ur

pumpgropen samtidigt som kallt vatten fraringn Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken pumpas in i

gropen Det varma vattnet som pumpas ut ur pumpgropen inneharingller energi som inte

tillvaratas detta har gett upphov till syftet foumlr detta arbete vilket aumlr att se oumlver moumljligheten att

tillvarata delar av energin i vattnet

Tvaring moumljliga avsaumlttningsomraringden foumlr energi paring fabriken har valts ut som extra intressanta

Eftervaumlrme av ventilationens tilluft foumlr tvaring aggregat med laringg temperaturverkningsgrad

samt relativt houmlga floumlden daumlr tillufttemperaturen skall oumlkas fraringn 9degC till 15degC

Flaumlktluftvaumlrmare med en total installerad effekt paring elbatterier om ca 200 kW som

vaumlrmer lokaler samt fungerar som luftbarriaumlr vid intagsportar foumlr metall utifraringn

Beraumlkningar av tillgaumlnglig effekt i en av fabrikens pumpgropar under uppvaumlrmningssaumlsongen

oktober till maj samt effektbehov foumlr moumljliga avsaumlttningsomraringden har genomfoumlrts Resultatet

av beraumlkningarna har aringskaringdliggjorts med hjaumllp av varaktighetsdiagram Fraringn

varaktighetsdiagrammen kan sedan energibehov och tillgaumlnglig energi utlaumlsas

Resultatet av detta

Pumpgrop 887 MWhoktober-maj

Ventilation 642 MWharingr

Flaumlktluftvaumlrmare 515 MWharingr

Ett aringtgaumlrdsfoumlrslag har tagits fram daumlr tvaring vaumlrmepumpar levererar varmt vatten foumlr vaumlrme av

baringde ventilationens tilluft och vaumltskebatterier i flaumlktluftvaumlrmarna Detta aringtgaumlrdsfoumlrslag innebaumlr

en kostnadsbesparing paring ca 390 000 kraringr daumlr pay-off tiden foumlr investeringen aumlr ca 5 aringr

iii

Abstract

The company Olofsfors AB manufactures drive belts for forest machinery known as ECO-

Tracks and abrasion-resistant steel and cutting edges for graders excavators and tractors

known as Bruxite and SharqEdges Manufacturing these products requires the steel to be

heated and molded then submerged in water and hardened The water used in the hardening

of steel is pumped to the process from pits below the floor and then pumped back to the pit

after itrsquos been used Since the temperature of this water rises after being used to harden the

steel the temperature of the pumping pit needs to be adjusted to maintain its setpoint of 21degC

This is done by disposal of hot water from the pit to the river outside while new cold water

from the river is pumped into the pit The hot water that is being disposed of contains energy

that has not at all been utilized this has led to the purpose of this report which is to examine

the possibility to utilize parts of the energy in the water

Two possible outlets for the energy at the plant has been selected as especially interesting

bull Heating of ventilation supply air in two units with low thermal efficiency and relatively high

airflows where the supply air temperature is to be increased from 9 degC to 15 degC

bull Fan heaters installed with electric batteries of approximately 200 kW capacity which heats

the premises and serves as an air barrier at the intake ports for metal

Calculations of power available in one of the factory pump pits during the heating season

from October to May and the power required for deposition areas were made The result

obtained is illustrated by means of duration charts from which required and available energy

is deduced

The result of this

Pump pit 887 MWh October to May

Ventilation 642 MWh year

Fan heaters 515 MWh year

A draft measure has been developed in which two heat pumps delivers hot water for heating

of both the ventilation supply air and liquid batteries in air fan heaters This measure proposal

means a cost saving of approximately 390 000 SEK year where pay-off time of the

investment is approximately 5 years

iv

Inneharingllsfoumlrteckning

Foumlrord i

Sammanfattning ii

Abstract iii

1 Inledning 1

11 Bakgrund 1

12 Syfte 2

13 Maringlsaumlttning 2

14 Avgraumlnsningar 2

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden 3

21 Pumpgropar 3

22 Avsaumlttningsomraringden 5

3 Metod 12

31 Pumpgrop 12

32 Ventilation 16

33 Flaumlktluftvaumlrmare 19

34 Vaumlrmepump 21

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag 25

41 Vaumlrmepump 25

42 Ventilation 26

43 Flaumlktluftvaumlrmare 27

44 Pumpgrop 29

45 Ekonomi 29

5 Resultat 32

51 Ventilation 32

52 Flaumlktluftvaumlrmare 34

v

53 Pumpgrop 35

54 Ekonomi 37

6 Diskussion 38

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete 41

8 Slutsatser 42

9 Referenser 43

Bilaga 1

1

1 Inledning

Aringr 1762 kom John Jennings en av daringtidens maumlktigaste maumln till Vaumlsterbotten Vid Leduaringns

utlopp skapade han som en av pionjaumlrerna bakom bruksindustrin i Vaumlsterbotten grunden till

vad som senare kom att bli Olofsfors AB Paring fabriken i Olofsfors bedrivs sedan mitten av

1900-talet utveckling och produktion av bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt

omraringde vaumllkaumlnda som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar

graumlvmaskiner och traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges

11 Bakgrund

Industriproduktion aumlr ofta vaumlldigt energikraumlvande och i dagens haringrt konkurrenssatta vaumlrld

finns daumlrfoumlr stora summor att spara genom att effektivisera och tillvarata tillgaumlnglig energi

Utoumlver ekonomiska motiv finns aumlven miljoumlmaumlssiga foumlrdelar med en oumlkad nyttjandegrad av

redan tillgaumlnglig energi

Olofsfors AB ser miljoumlarbetet som en prioriterad del av foumlretagets verksamhet vilket staringr

inskrivet i foumlretagets miljoumlpolicy

Produktionen av foumlretagets produkter kraumlver mycket energi staringlet som anvaumlnds i produkterna

behoumlver upphettas i olika ugnar foumlr att kunna formas Efter att staringlet vaumlrmts och bearbetats saring

behoumlver det kylas foumlr att haumlrdas detta goumlrs bland annat i smaring vattentankar med

rumstempererat (20-21degC) vatten och vid vissa delmoment av produktionen via vaumlrmevaumlxlare

Vattnets som anvaumlnds till haumlrd- och vaumlrmevaumlxlar-processen tas fraringn stora pumpgropar under

golvet i dessa gropar finns vatten som haringlls vid temperaturer kring 21degC Vattnet fraringn

pumpgropen pumpas alltsaring upp till processen daumlr det vaumlrms genom att anvaumlndas vid haumlrdning

Fraringn processen pumpas sedan vattnet tillbaks till pumpgropen vilket medfoumlr att temperaturen i

pumpgropen stiger daring det varma processvattnet blandas med det rumstempererade vattnet i

pumpgropen Naumlr vattnet i pumpgropen naringr en temperatur som aumlr paring eller oumlver oumlnskad

temperatur tappas det varma vattnet ut ur gropen samtidigt som nytt kallt aringvatten fylls paring och

blandas med befintligt vatten vilket medfoumlr att temperaturen sjunker till oumlnskad nivaring

Paring grund av att vattnet kommer in vid en laringg temperatur fraringn aringn och vaumlrms upp via processen

saring inneharingller det energi som garingr foumlrlorad genom att vattnet bara spolas bort ur pumpgropen

2

12 Syfte

Detta arbete syftar till att se oumlver moumljligheten tillvarata energin ur det varma vattnet i

pumpgropen och aringteranvaumlnda denna energi till fabrikens uppvaumlrmningsbehov

13 Maringlsaumlttning

Maringlsaumlttningen med detta arbete aumlr beraumlkningar oumlver tillgaumlnglig energi och moumljliga

avsaumlttningsomraringden skall fungera som ett stoumld foumlr uppdragsgivaren UMIA AB och Olofsfors

AB vid beslut om ytterligare energieffektiviseringsaringtgaumlrder vid fabriken i Olofsfors

14 Avgraumlnsningar

Beskrivning av hur dimensionering av komponenter saringsom roumlr pumpar och vaumlrmevaumlxlare foumlr

aringtgaumlrdsfoumlrslaget gjorts kommer inte att utfoumlras Arbetet avgraumlnsas i det avseendet till att ge

foumlrslag paring aringtgaumlrder som kan tillaumlmpas foumlr att tillvarata beraumlknad energi ur vattnet som spolas

bort fraringn pumpgropen

3

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden

Under avsnittet systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden finns en naumlrmare beskrivning av

fabrikens pumpgropar samt identifierade avsaumlttningsomraringden foumlr energi i fabriken

21 Pumpgropar

I fabriken finns tvaring stora pumpgropar i dessa pumpgropar foumlrvaras vatten som anvaumlnds vid

olika steg i processen som haumlrd- och kylvatten De tvaring stora pumpgroparna benaumlmns

pumpgrop skolstaringl och pumpgrop 101 Pumpgroparna aumlr gjutna i betong med markisolering

som skydd mot marken samt plaringtar lagda paring toppen foumlr att personal skall kunna arbeta ovanfoumlr

och produktionsmaskiner skall kunna placeras ovanparing

Beraumlkningar gjorda i detta arbete begraumlnsas till pumpgrop 101 av den anledningen att det

under slutet av 2012 installerades en vaumlrmepump som utnyttjar vatten ur pumpgropen vid

skopstaringlslinjen Dessutom tas ocksaring vattnen fraringn denna pumpgrop foumlr att tillfoumlra vaumlrme till tvaring

ventilationsaggregat (TA7 och TA9 se beskrivning nedan) via ett Flaumlkt Woods Econet-

system (en naumlrmare foumlrklaring av Econet-systemet farings nedan under rubriken

avsaumlttningsomraringden) eftersom dessa installationer gjorts vill Olofsfors AB att man tittar oumlver

pumpgrop 101 daumlr det foumlr naumlrvarande inte tas tillvara naringgon energi alls

Boumlrvaumlrde och volym foumlr pumpgrop 101

Volym 18 m3

Boumlrvaumlrde maxtemperatur 21degC

Pumpgropens boumlrvaumlrde aumlr satt foumlr att faring en bra temperatur vid haumlrdning och avkylning av

staringlprodukterna Metoden som idag anvaumlnds foumlr att haringlla temperaturen paring vattnet i

pumpgropen vid instaumlllt boumlrvaumlrde aumlr mycket simpel Under produktion pumpas vatten fraringn

gropen och vaumlrms genom anvaumlndning i processen foumlr att sedan skickas tillbaks till gropen

eftersom detta vatten aumlr varmare aumln boumlrvaumlrdet uppskattningsvis 31-35degC i medeltal saring

kommer temperaturen i pumpgropen sakta men saumlkert att stiga Naumlr temperaturen i gropen

naringtt en nivaring som aumlr naumlra eller naringgot oumlver boumlrvaumlrdestemperaturen saring slaumlpps vatten ut ur

pumpgropen rakt ut i Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken Samtidigt fylls nytt kallt vatten

fraringn aringn paring i pumpgropen detta medfoumlr att temperaturen sjunker till naringgon eller naringgra grader

under instaumlllt boumlrvaumlrde och kan anvaumlndas i processen igen Vattenvolymen (figur 1) som tas

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 2: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

i

Foumlrord

Detta arbete har utfoumlrts som sista del i houmlgskoleingenjoumlrsutbildningen i energiteknik vid Umearing

universitet Arbetet omfattar 15 houmlgskolepoaumlng och har utfoumlrts under varingren 2013 paring uppdrag

av UMIA AB

Jag vill tacka min handledare paring UMIA AB Andreacute Ruuth samt Martin Houmlrnquist som staumlllt

upp och svarat paring fraringgor och varit till stor hjaumllp under arbetet Jag vill aumlven tacka framfoumlrallt

Ulrika Lindgren och Christer Edlund men aumlven oumlvrig personal paring Olofsfors AB som varit

mycket hjaumllpsamma med att ta fram underlag foumlr arbetet Min handledare paring universitetet

Aringke Fransson foumlrtjaumlnar aumlven han ett stort tack foumlr allt sitt stoumld

Jag vill tacka min fru och mina barn som staringtt ut med en tidvis mycket stressad och troumltt man

och pappa samt min mamma foumlr hennes stora stoumld

Slutligen vill jag tacka leverantoumlrer av flaumlktluftvaumlrmare ventilationsaggregat och

vaumlrmepumpar som varit trevliga och behjaumllpliga vid fraringgor och beraumlkningar

Umearing 2013

Erik Andersson

ii

Sammanfattning

Olofsfors AB tillverkar bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt omraringde vaumllkaumlnda

som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar graumlvmaskiner och

traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges Vid tillverkning av dessa

metallprodukter behoumlver staringlet foumlrst vaumlrmas och formas foumlr att sedan doppas i vatten och

haumlrdas Vattnet som anvaumlnds vid haumlrdning av staringlet pumpas fraringn pumpgropar under golvet ut

till processen foumlr att sedan pumpas tillbaka till pumpgropen efter att ha anvaumlnts Eftersom

vattnet efter anvaumlndning i processen har vaumlrmts saring behoumlver temperaturen i pumpgropen

justeras foumlr att haringlla sitt boumlrvaumlrde paring 21degC Detta goumlrs genom att varmt vatten pumpas ut ur

pumpgropen samtidigt som kallt vatten fraringn Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken pumpas in i

gropen Det varma vattnet som pumpas ut ur pumpgropen inneharingller energi som inte

tillvaratas detta har gett upphov till syftet foumlr detta arbete vilket aumlr att se oumlver moumljligheten att

tillvarata delar av energin i vattnet

Tvaring moumljliga avsaumlttningsomraringden foumlr energi paring fabriken har valts ut som extra intressanta

Eftervaumlrme av ventilationens tilluft foumlr tvaring aggregat med laringg temperaturverkningsgrad

samt relativt houmlga floumlden daumlr tillufttemperaturen skall oumlkas fraringn 9degC till 15degC

Flaumlktluftvaumlrmare med en total installerad effekt paring elbatterier om ca 200 kW som

vaumlrmer lokaler samt fungerar som luftbarriaumlr vid intagsportar foumlr metall utifraringn

Beraumlkningar av tillgaumlnglig effekt i en av fabrikens pumpgropar under uppvaumlrmningssaumlsongen

oktober till maj samt effektbehov foumlr moumljliga avsaumlttningsomraringden har genomfoumlrts Resultatet

av beraumlkningarna har aringskaringdliggjorts med hjaumllp av varaktighetsdiagram Fraringn

varaktighetsdiagrammen kan sedan energibehov och tillgaumlnglig energi utlaumlsas

Resultatet av detta

Pumpgrop 887 MWhoktober-maj

Ventilation 642 MWharingr

Flaumlktluftvaumlrmare 515 MWharingr

Ett aringtgaumlrdsfoumlrslag har tagits fram daumlr tvaring vaumlrmepumpar levererar varmt vatten foumlr vaumlrme av

baringde ventilationens tilluft och vaumltskebatterier i flaumlktluftvaumlrmarna Detta aringtgaumlrdsfoumlrslag innebaumlr

en kostnadsbesparing paring ca 390 000 kraringr daumlr pay-off tiden foumlr investeringen aumlr ca 5 aringr

iii

Abstract

The company Olofsfors AB manufactures drive belts for forest machinery known as ECO-

Tracks and abrasion-resistant steel and cutting edges for graders excavators and tractors

known as Bruxite and SharqEdges Manufacturing these products requires the steel to be

heated and molded then submerged in water and hardened The water used in the hardening

of steel is pumped to the process from pits below the floor and then pumped back to the pit

after itrsquos been used Since the temperature of this water rises after being used to harden the

steel the temperature of the pumping pit needs to be adjusted to maintain its setpoint of 21degC

This is done by disposal of hot water from the pit to the river outside while new cold water

from the river is pumped into the pit The hot water that is being disposed of contains energy

that has not at all been utilized this has led to the purpose of this report which is to examine

the possibility to utilize parts of the energy in the water

Two possible outlets for the energy at the plant has been selected as especially interesting

bull Heating of ventilation supply air in two units with low thermal efficiency and relatively high

airflows where the supply air temperature is to be increased from 9 degC to 15 degC

bull Fan heaters installed with electric batteries of approximately 200 kW capacity which heats

the premises and serves as an air barrier at the intake ports for metal

Calculations of power available in one of the factory pump pits during the heating season

from October to May and the power required for deposition areas were made The result

obtained is illustrated by means of duration charts from which required and available energy

is deduced

The result of this

Pump pit 887 MWh October to May

Ventilation 642 MWh year

Fan heaters 515 MWh year

A draft measure has been developed in which two heat pumps delivers hot water for heating

of both the ventilation supply air and liquid batteries in air fan heaters This measure proposal

means a cost saving of approximately 390 000 SEK year where pay-off time of the

investment is approximately 5 years

iv

Inneharingllsfoumlrteckning

Foumlrord i

Sammanfattning ii

Abstract iii

1 Inledning 1

11 Bakgrund 1

12 Syfte 2

13 Maringlsaumlttning 2

14 Avgraumlnsningar 2

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden 3

21 Pumpgropar 3

22 Avsaumlttningsomraringden 5

3 Metod 12

31 Pumpgrop 12

32 Ventilation 16

33 Flaumlktluftvaumlrmare 19

34 Vaumlrmepump 21

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag 25

41 Vaumlrmepump 25

42 Ventilation 26

43 Flaumlktluftvaumlrmare 27

44 Pumpgrop 29

45 Ekonomi 29

5 Resultat 32

51 Ventilation 32

52 Flaumlktluftvaumlrmare 34

v

53 Pumpgrop 35

54 Ekonomi 37

6 Diskussion 38

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete 41

8 Slutsatser 42

9 Referenser 43

Bilaga 1

1

1 Inledning

Aringr 1762 kom John Jennings en av daringtidens maumlktigaste maumln till Vaumlsterbotten Vid Leduaringns

utlopp skapade han som en av pionjaumlrerna bakom bruksindustrin i Vaumlsterbotten grunden till

vad som senare kom att bli Olofsfors AB Paring fabriken i Olofsfors bedrivs sedan mitten av

1900-talet utveckling och produktion av bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt

omraringde vaumllkaumlnda som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar

graumlvmaskiner och traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges

11 Bakgrund

Industriproduktion aumlr ofta vaumlldigt energikraumlvande och i dagens haringrt konkurrenssatta vaumlrld

finns daumlrfoumlr stora summor att spara genom att effektivisera och tillvarata tillgaumlnglig energi

Utoumlver ekonomiska motiv finns aumlven miljoumlmaumlssiga foumlrdelar med en oumlkad nyttjandegrad av

redan tillgaumlnglig energi

Olofsfors AB ser miljoumlarbetet som en prioriterad del av foumlretagets verksamhet vilket staringr

inskrivet i foumlretagets miljoumlpolicy

Produktionen av foumlretagets produkter kraumlver mycket energi staringlet som anvaumlnds i produkterna

behoumlver upphettas i olika ugnar foumlr att kunna formas Efter att staringlet vaumlrmts och bearbetats saring

behoumlver det kylas foumlr att haumlrdas detta goumlrs bland annat i smaring vattentankar med

rumstempererat (20-21degC) vatten och vid vissa delmoment av produktionen via vaumlrmevaumlxlare

Vattnets som anvaumlnds till haumlrd- och vaumlrmevaumlxlar-processen tas fraringn stora pumpgropar under

golvet i dessa gropar finns vatten som haringlls vid temperaturer kring 21degC Vattnet fraringn

pumpgropen pumpas alltsaring upp till processen daumlr det vaumlrms genom att anvaumlndas vid haumlrdning

Fraringn processen pumpas sedan vattnet tillbaks till pumpgropen vilket medfoumlr att temperaturen i

pumpgropen stiger daring det varma processvattnet blandas med det rumstempererade vattnet i

pumpgropen Naumlr vattnet i pumpgropen naringr en temperatur som aumlr paring eller oumlver oumlnskad

temperatur tappas det varma vattnet ut ur gropen samtidigt som nytt kallt aringvatten fylls paring och

blandas med befintligt vatten vilket medfoumlr att temperaturen sjunker till oumlnskad nivaring

Paring grund av att vattnet kommer in vid en laringg temperatur fraringn aringn och vaumlrms upp via processen

saring inneharingller det energi som garingr foumlrlorad genom att vattnet bara spolas bort ur pumpgropen

2

12 Syfte

Detta arbete syftar till att se oumlver moumljligheten tillvarata energin ur det varma vattnet i

pumpgropen och aringteranvaumlnda denna energi till fabrikens uppvaumlrmningsbehov

13 Maringlsaumlttning

Maringlsaumlttningen med detta arbete aumlr beraumlkningar oumlver tillgaumlnglig energi och moumljliga

avsaumlttningsomraringden skall fungera som ett stoumld foumlr uppdragsgivaren UMIA AB och Olofsfors

AB vid beslut om ytterligare energieffektiviseringsaringtgaumlrder vid fabriken i Olofsfors

14 Avgraumlnsningar

Beskrivning av hur dimensionering av komponenter saringsom roumlr pumpar och vaumlrmevaumlxlare foumlr

aringtgaumlrdsfoumlrslaget gjorts kommer inte att utfoumlras Arbetet avgraumlnsas i det avseendet till att ge

foumlrslag paring aringtgaumlrder som kan tillaumlmpas foumlr att tillvarata beraumlknad energi ur vattnet som spolas

bort fraringn pumpgropen

3

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden

Under avsnittet systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden finns en naumlrmare beskrivning av

fabrikens pumpgropar samt identifierade avsaumlttningsomraringden foumlr energi i fabriken

21 Pumpgropar

I fabriken finns tvaring stora pumpgropar i dessa pumpgropar foumlrvaras vatten som anvaumlnds vid

olika steg i processen som haumlrd- och kylvatten De tvaring stora pumpgroparna benaumlmns

pumpgrop skolstaringl och pumpgrop 101 Pumpgroparna aumlr gjutna i betong med markisolering

som skydd mot marken samt plaringtar lagda paring toppen foumlr att personal skall kunna arbeta ovanfoumlr

och produktionsmaskiner skall kunna placeras ovanparing

Beraumlkningar gjorda i detta arbete begraumlnsas till pumpgrop 101 av den anledningen att det

under slutet av 2012 installerades en vaumlrmepump som utnyttjar vatten ur pumpgropen vid

skopstaringlslinjen Dessutom tas ocksaring vattnen fraringn denna pumpgrop foumlr att tillfoumlra vaumlrme till tvaring

ventilationsaggregat (TA7 och TA9 se beskrivning nedan) via ett Flaumlkt Woods Econet-

system (en naumlrmare foumlrklaring av Econet-systemet farings nedan under rubriken

avsaumlttningsomraringden) eftersom dessa installationer gjorts vill Olofsfors AB att man tittar oumlver

pumpgrop 101 daumlr det foumlr naumlrvarande inte tas tillvara naringgon energi alls

Boumlrvaumlrde och volym foumlr pumpgrop 101

Volym 18 m3

Boumlrvaumlrde maxtemperatur 21degC

Pumpgropens boumlrvaumlrde aumlr satt foumlr att faring en bra temperatur vid haumlrdning och avkylning av

staringlprodukterna Metoden som idag anvaumlnds foumlr att haringlla temperaturen paring vattnet i

pumpgropen vid instaumlllt boumlrvaumlrde aumlr mycket simpel Under produktion pumpas vatten fraringn

gropen och vaumlrms genom anvaumlndning i processen foumlr att sedan skickas tillbaks till gropen

eftersom detta vatten aumlr varmare aumln boumlrvaumlrdet uppskattningsvis 31-35degC i medeltal saring

kommer temperaturen i pumpgropen sakta men saumlkert att stiga Naumlr temperaturen i gropen

naringtt en nivaring som aumlr naumlra eller naringgot oumlver boumlrvaumlrdestemperaturen saring slaumlpps vatten ut ur

pumpgropen rakt ut i Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken Samtidigt fylls nytt kallt vatten

fraringn aringn paring i pumpgropen detta medfoumlr att temperaturen sjunker till naringgon eller naringgra grader

under instaumlllt boumlrvaumlrde och kan anvaumlndas i processen igen Vattenvolymen (figur 1) som tas

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 3: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

ii

Sammanfattning

Olofsfors AB tillverkar bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt omraringde vaumllkaumlnda

som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar graumlvmaskiner och

traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges Vid tillverkning av dessa

metallprodukter behoumlver staringlet foumlrst vaumlrmas och formas foumlr att sedan doppas i vatten och

haumlrdas Vattnet som anvaumlnds vid haumlrdning av staringlet pumpas fraringn pumpgropar under golvet ut

till processen foumlr att sedan pumpas tillbaka till pumpgropen efter att ha anvaumlnts Eftersom

vattnet efter anvaumlndning i processen har vaumlrmts saring behoumlver temperaturen i pumpgropen

justeras foumlr att haringlla sitt boumlrvaumlrde paring 21degC Detta goumlrs genom att varmt vatten pumpas ut ur

pumpgropen samtidigt som kallt vatten fraringn Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken pumpas in i

gropen Det varma vattnet som pumpas ut ur pumpgropen inneharingller energi som inte

tillvaratas detta har gett upphov till syftet foumlr detta arbete vilket aumlr att se oumlver moumljligheten att

tillvarata delar av energin i vattnet

Tvaring moumljliga avsaumlttningsomraringden foumlr energi paring fabriken har valts ut som extra intressanta

Eftervaumlrme av ventilationens tilluft foumlr tvaring aggregat med laringg temperaturverkningsgrad

samt relativt houmlga floumlden daumlr tillufttemperaturen skall oumlkas fraringn 9degC till 15degC

Flaumlktluftvaumlrmare med en total installerad effekt paring elbatterier om ca 200 kW som

vaumlrmer lokaler samt fungerar som luftbarriaumlr vid intagsportar foumlr metall utifraringn

Beraumlkningar av tillgaumlnglig effekt i en av fabrikens pumpgropar under uppvaumlrmningssaumlsongen

oktober till maj samt effektbehov foumlr moumljliga avsaumlttningsomraringden har genomfoumlrts Resultatet

av beraumlkningarna har aringskaringdliggjorts med hjaumllp av varaktighetsdiagram Fraringn

varaktighetsdiagrammen kan sedan energibehov och tillgaumlnglig energi utlaumlsas

Resultatet av detta

Pumpgrop 887 MWhoktober-maj

Ventilation 642 MWharingr

Flaumlktluftvaumlrmare 515 MWharingr

Ett aringtgaumlrdsfoumlrslag har tagits fram daumlr tvaring vaumlrmepumpar levererar varmt vatten foumlr vaumlrme av

baringde ventilationens tilluft och vaumltskebatterier i flaumlktluftvaumlrmarna Detta aringtgaumlrdsfoumlrslag innebaumlr

en kostnadsbesparing paring ca 390 000 kraringr daumlr pay-off tiden foumlr investeringen aumlr ca 5 aringr

iii

Abstract

The company Olofsfors AB manufactures drive belts for forest machinery known as ECO-

Tracks and abrasion-resistant steel and cutting edges for graders excavators and tractors

known as Bruxite and SharqEdges Manufacturing these products requires the steel to be

heated and molded then submerged in water and hardened The water used in the hardening

of steel is pumped to the process from pits below the floor and then pumped back to the pit

after itrsquos been used Since the temperature of this water rises after being used to harden the

steel the temperature of the pumping pit needs to be adjusted to maintain its setpoint of 21degC

This is done by disposal of hot water from the pit to the river outside while new cold water

from the river is pumped into the pit The hot water that is being disposed of contains energy

that has not at all been utilized this has led to the purpose of this report which is to examine

the possibility to utilize parts of the energy in the water

Two possible outlets for the energy at the plant has been selected as especially interesting

bull Heating of ventilation supply air in two units with low thermal efficiency and relatively high

airflows where the supply air temperature is to be increased from 9 degC to 15 degC

bull Fan heaters installed with electric batteries of approximately 200 kW capacity which heats

the premises and serves as an air barrier at the intake ports for metal

Calculations of power available in one of the factory pump pits during the heating season

from October to May and the power required for deposition areas were made The result

obtained is illustrated by means of duration charts from which required and available energy

is deduced

The result of this

Pump pit 887 MWh October to May

Ventilation 642 MWh year

Fan heaters 515 MWh year

A draft measure has been developed in which two heat pumps delivers hot water for heating

of both the ventilation supply air and liquid batteries in air fan heaters This measure proposal

means a cost saving of approximately 390 000 SEK year where pay-off time of the

investment is approximately 5 years

iv

Inneharingllsfoumlrteckning

Foumlrord i

Sammanfattning ii

Abstract iii

1 Inledning 1

11 Bakgrund 1

12 Syfte 2

13 Maringlsaumlttning 2

14 Avgraumlnsningar 2

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden 3

21 Pumpgropar 3

22 Avsaumlttningsomraringden 5

3 Metod 12

31 Pumpgrop 12

32 Ventilation 16

33 Flaumlktluftvaumlrmare 19

34 Vaumlrmepump 21

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag 25

41 Vaumlrmepump 25

42 Ventilation 26

43 Flaumlktluftvaumlrmare 27

44 Pumpgrop 29

45 Ekonomi 29

5 Resultat 32

51 Ventilation 32

52 Flaumlktluftvaumlrmare 34

v

53 Pumpgrop 35

54 Ekonomi 37

6 Diskussion 38

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete 41

8 Slutsatser 42

9 Referenser 43

Bilaga 1

1

1 Inledning

Aringr 1762 kom John Jennings en av daringtidens maumlktigaste maumln till Vaumlsterbotten Vid Leduaringns

utlopp skapade han som en av pionjaumlrerna bakom bruksindustrin i Vaumlsterbotten grunden till

vad som senare kom att bli Olofsfors AB Paring fabriken i Olofsfors bedrivs sedan mitten av

1900-talet utveckling och produktion av bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt

omraringde vaumllkaumlnda som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar

graumlvmaskiner och traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges

11 Bakgrund

Industriproduktion aumlr ofta vaumlldigt energikraumlvande och i dagens haringrt konkurrenssatta vaumlrld

finns daumlrfoumlr stora summor att spara genom att effektivisera och tillvarata tillgaumlnglig energi

Utoumlver ekonomiska motiv finns aumlven miljoumlmaumlssiga foumlrdelar med en oumlkad nyttjandegrad av

redan tillgaumlnglig energi

Olofsfors AB ser miljoumlarbetet som en prioriterad del av foumlretagets verksamhet vilket staringr

inskrivet i foumlretagets miljoumlpolicy

Produktionen av foumlretagets produkter kraumlver mycket energi staringlet som anvaumlnds i produkterna

behoumlver upphettas i olika ugnar foumlr att kunna formas Efter att staringlet vaumlrmts och bearbetats saring

behoumlver det kylas foumlr att haumlrdas detta goumlrs bland annat i smaring vattentankar med

rumstempererat (20-21degC) vatten och vid vissa delmoment av produktionen via vaumlrmevaumlxlare

Vattnets som anvaumlnds till haumlrd- och vaumlrmevaumlxlar-processen tas fraringn stora pumpgropar under

golvet i dessa gropar finns vatten som haringlls vid temperaturer kring 21degC Vattnet fraringn

pumpgropen pumpas alltsaring upp till processen daumlr det vaumlrms genom att anvaumlndas vid haumlrdning

Fraringn processen pumpas sedan vattnet tillbaks till pumpgropen vilket medfoumlr att temperaturen i

pumpgropen stiger daring det varma processvattnet blandas med det rumstempererade vattnet i

pumpgropen Naumlr vattnet i pumpgropen naringr en temperatur som aumlr paring eller oumlver oumlnskad

temperatur tappas det varma vattnet ut ur gropen samtidigt som nytt kallt aringvatten fylls paring och

blandas med befintligt vatten vilket medfoumlr att temperaturen sjunker till oumlnskad nivaring

Paring grund av att vattnet kommer in vid en laringg temperatur fraringn aringn och vaumlrms upp via processen

saring inneharingller det energi som garingr foumlrlorad genom att vattnet bara spolas bort ur pumpgropen

2

12 Syfte

Detta arbete syftar till att se oumlver moumljligheten tillvarata energin ur det varma vattnet i

pumpgropen och aringteranvaumlnda denna energi till fabrikens uppvaumlrmningsbehov

13 Maringlsaumlttning

Maringlsaumlttningen med detta arbete aumlr beraumlkningar oumlver tillgaumlnglig energi och moumljliga

avsaumlttningsomraringden skall fungera som ett stoumld foumlr uppdragsgivaren UMIA AB och Olofsfors

AB vid beslut om ytterligare energieffektiviseringsaringtgaumlrder vid fabriken i Olofsfors

14 Avgraumlnsningar

Beskrivning av hur dimensionering av komponenter saringsom roumlr pumpar och vaumlrmevaumlxlare foumlr

aringtgaumlrdsfoumlrslaget gjorts kommer inte att utfoumlras Arbetet avgraumlnsas i det avseendet till att ge

foumlrslag paring aringtgaumlrder som kan tillaumlmpas foumlr att tillvarata beraumlknad energi ur vattnet som spolas

bort fraringn pumpgropen

3

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden

Under avsnittet systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden finns en naumlrmare beskrivning av

fabrikens pumpgropar samt identifierade avsaumlttningsomraringden foumlr energi i fabriken

21 Pumpgropar

I fabriken finns tvaring stora pumpgropar i dessa pumpgropar foumlrvaras vatten som anvaumlnds vid

olika steg i processen som haumlrd- och kylvatten De tvaring stora pumpgroparna benaumlmns

pumpgrop skolstaringl och pumpgrop 101 Pumpgroparna aumlr gjutna i betong med markisolering

som skydd mot marken samt plaringtar lagda paring toppen foumlr att personal skall kunna arbeta ovanfoumlr

och produktionsmaskiner skall kunna placeras ovanparing

Beraumlkningar gjorda i detta arbete begraumlnsas till pumpgrop 101 av den anledningen att det

under slutet av 2012 installerades en vaumlrmepump som utnyttjar vatten ur pumpgropen vid

skopstaringlslinjen Dessutom tas ocksaring vattnen fraringn denna pumpgrop foumlr att tillfoumlra vaumlrme till tvaring

ventilationsaggregat (TA7 och TA9 se beskrivning nedan) via ett Flaumlkt Woods Econet-

system (en naumlrmare foumlrklaring av Econet-systemet farings nedan under rubriken

avsaumlttningsomraringden) eftersom dessa installationer gjorts vill Olofsfors AB att man tittar oumlver

pumpgrop 101 daumlr det foumlr naumlrvarande inte tas tillvara naringgon energi alls

Boumlrvaumlrde och volym foumlr pumpgrop 101

Volym 18 m3

Boumlrvaumlrde maxtemperatur 21degC

Pumpgropens boumlrvaumlrde aumlr satt foumlr att faring en bra temperatur vid haumlrdning och avkylning av

staringlprodukterna Metoden som idag anvaumlnds foumlr att haringlla temperaturen paring vattnet i

pumpgropen vid instaumlllt boumlrvaumlrde aumlr mycket simpel Under produktion pumpas vatten fraringn

gropen och vaumlrms genom anvaumlndning i processen foumlr att sedan skickas tillbaks till gropen

eftersom detta vatten aumlr varmare aumln boumlrvaumlrdet uppskattningsvis 31-35degC i medeltal saring

kommer temperaturen i pumpgropen sakta men saumlkert att stiga Naumlr temperaturen i gropen

naringtt en nivaring som aumlr naumlra eller naringgot oumlver boumlrvaumlrdestemperaturen saring slaumlpps vatten ut ur

pumpgropen rakt ut i Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken Samtidigt fylls nytt kallt vatten

fraringn aringn paring i pumpgropen detta medfoumlr att temperaturen sjunker till naringgon eller naringgra grader

under instaumlllt boumlrvaumlrde och kan anvaumlndas i processen igen Vattenvolymen (figur 1) som tas

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 4: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

iii

Abstract

The company Olofsfors AB manufactures drive belts for forest machinery known as ECO-

Tracks and abrasion-resistant steel and cutting edges for graders excavators and tractors

known as Bruxite and SharqEdges Manufacturing these products requires the steel to be

heated and molded then submerged in water and hardened The water used in the hardening

of steel is pumped to the process from pits below the floor and then pumped back to the pit

after itrsquos been used Since the temperature of this water rises after being used to harden the

steel the temperature of the pumping pit needs to be adjusted to maintain its setpoint of 21degC

This is done by disposal of hot water from the pit to the river outside while new cold water

from the river is pumped into the pit The hot water that is being disposed of contains energy

that has not at all been utilized this has led to the purpose of this report which is to examine

the possibility to utilize parts of the energy in the water

Two possible outlets for the energy at the plant has been selected as especially interesting

bull Heating of ventilation supply air in two units with low thermal efficiency and relatively high

airflows where the supply air temperature is to be increased from 9 degC to 15 degC

bull Fan heaters installed with electric batteries of approximately 200 kW capacity which heats

the premises and serves as an air barrier at the intake ports for metal

Calculations of power available in one of the factory pump pits during the heating season

from October to May and the power required for deposition areas were made The result

obtained is illustrated by means of duration charts from which required and available energy

is deduced

The result of this

Pump pit 887 MWh October to May

Ventilation 642 MWh year

Fan heaters 515 MWh year

A draft measure has been developed in which two heat pumps delivers hot water for heating

of both the ventilation supply air and liquid batteries in air fan heaters This measure proposal

means a cost saving of approximately 390 000 SEK year where pay-off time of the

investment is approximately 5 years

iv

Inneharingllsfoumlrteckning

Foumlrord i

Sammanfattning ii

Abstract iii

1 Inledning 1

11 Bakgrund 1

12 Syfte 2

13 Maringlsaumlttning 2

14 Avgraumlnsningar 2

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden 3

21 Pumpgropar 3

22 Avsaumlttningsomraringden 5

3 Metod 12

31 Pumpgrop 12

32 Ventilation 16

33 Flaumlktluftvaumlrmare 19

34 Vaumlrmepump 21

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag 25

41 Vaumlrmepump 25

42 Ventilation 26

43 Flaumlktluftvaumlrmare 27

44 Pumpgrop 29

45 Ekonomi 29

5 Resultat 32

51 Ventilation 32

52 Flaumlktluftvaumlrmare 34

v

53 Pumpgrop 35

54 Ekonomi 37

6 Diskussion 38

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete 41

8 Slutsatser 42

9 Referenser 43

Bilaga 1

1

1 Inledning

Aringr 1762 kom John Jennings en av daringtidens maumlktigaste maumln till Vaumlsterbotten Vid Leduaringns

utlopp skapade han som en av pionjaumlrerna bakom bruksindustrin i Vaumlsterbotten grunden till

vad som senare kom att bli Olofsfors AB Paring fabriken i Olofsfors bedrivs sedan mitten av

1900-talet utveckling och produktion av bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt

omraringde vaumllkaumlnda som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar

graumlvmaskiner och traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges

11 Bakgrund

Industriproduktion aumlr ofta vaumlldigt energikraumlvande och i dagens haringrt konkurrenssatta vaumlrld

finns daumlrfoumlr stora summor att spara genom att effektivisera och tillvarata tillgaumlnglig energi

Utoumlver ekonomiska motiv finns aumlven miljoumlmaumlssiga foumlrdelar med en oumlkad nyttjandegrad av

redan tillgaumlnglig energi

Olofsfors AB ser miljoumlarbetet som en prioriterad del av foumlretagets verksamhet vilket staringr

inskrivet i foumlretagets miljoumlpolicy

Produktionen av foumlretagets produkter kraumlver mycket energi staringlet som anvaumlnds i produkterna

behoumlver upphettas i olika ugnar foumlr att kunna formas Efter att staringlet vaumlrmts och bearbetats saring

behoumlver det kylas foumlr att haumlrdas detta goumlrs bland annat i smaring vattentankar med

rumstempererat (20-21degC) vatten och vid vissa delmoment av produktionen via vaumlrmevaumlxlare

Vattnets som anvaumlnds till haumlrd- och vaumlrmevaumlxlar-processen tas fraringn stora pumpgropar under

golvet i dessa gropar finns vatten som haringlls vid temperaturer kring 21degC Vattnet fraringn

pumpgropen pumpas alltsaring upp till processen daumlr det vaumlrms genom att anvaumlndas vid haumlrdning

Fraringn processen pumpas sedan vattnet tillbaks till pumpgropen vilket medfoumlr att temperaturen i

pumpgropen stiger daring det varma processvattnet blandas med det rumstempererade vattnet i

pumpgropen Naumlr vattnet i pumpgropen naringr en temperatur som aumlr paring eller oumlver oumlnskad

temperatur tappas det varma vattnet ut ur gropen samtidigt som nytt kallt aringvatten fylls paring och

blandas med befintligt vatten vilket medfoumlr att temperaturen sjunker till oumlnskad nivaring

Paring grund av att vattnet kommer in vid en laringg temperatur fraringn aringn och vaumlrms upp via processen

saring inneharingller det energi som garingr foumlrlorad genom att vattnet bara spolas bort ur pumpgropen

2

12 Syfte

Detta arbete syftar till att se oumlver moumljligheten tillvarata energin ur det varma vattnet i

pumpgropen och aringteranvaumlnda denna energi till fabrikens uppvaumlrmningsbehov

13 Maringlsaumlttning

Maringlsaumlttningen med detta arbete aumlr beraumlkningar oumlver tillgaumlnglig energi och moumljliga

avsaumlttningsomraringden skall fungera som ett stoumld foumlr uppdragsgivaren UMIA AB och Olofsfors

AB vid beslut om ytterligare energieffektiviseringsaringtgaumlrder vid fabriken i Olofsfors

14 Avgraumlnsningar

Beskrivning av hur dimensionering av komponenter saringsom roumlr pumpar och vaumlrmevaumlxlare foumlr

aringtgaumlrdsfoumlrslaget gjorts kommer inte att utfoumlras Arbetet avgraumlnsas i det avseendet till att ge

foumlrslag paring aringtgaumlrder som kan tillaumlmpas foumlr att tillvarata beraumlknad energi ur vattnet som spolas

bort fraringn pumpgropen

3

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden

Under avsnittet systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden finns en naumlrmare beskrivning av

fabrikens pumpgropar samt identifierade avsaumlttningsomraringden foumlr energi i fabriken

21 Pumpgropar

I fabriken finns tvaring stora pumpgropar i dessa pumpgropar foumlrvaras vatten som anvaumlnds vid

olika steg i processen som haumlrd- och kylvatten De tvaring stora pumpgroparna benaumlmns

pumpgrop skolstaringl och pumpgrop 101 Pumpgroparna aumlr gjutna i betong med markisolering

som skydd mot marken samt plaringtar lagda paring toppen foumlr att personal skall kunna arbeta ovanfoumlr

och produktionsmaskiner skall kunna placeras ovanparing

Beraumlkningar gjorda i detta arbete begraumlnsas till pumpgrop 101 av den anledningen att det

under slutet av 2012 installerades en vaumlrmepump som utnyttjar vatten ur pumpgropen vid

skopstaringlslinjen Dessutom tas ocksaring vattnen fraringn denna pumpgrop foumlr att tillfoumlra vaumlrme till tvaring

ventilationsaggregat (TA7 och TA9 se beskrivning nedan) via ett Flaumlkt Woods Econet-

system (en naumlrmare foumlrklaring av Econet-systemet farings nedan under rubriken

avsaumlttningsomraringden) eftersom dessa installationer gjorts vill Olofsfors AB att man tittar oumlver

pumpgrop 101 daumlr det foumlr naumlrvarande inte tas tillvara naringgon energi alls

Boumlrvaumlrde och volym foumlr pumpgrop 101

Volym 18 m3

Boumlrvaumlrde maxtemperatur 21degC

Pumpgropens boumlrvaumlrde aumlr satt foumlr att faring en bra temperatur vid haumlrdning och avkylning av

staringlprodukterna Metoden som idag anvaumlnds foumlr att haringlla temperaturen paring vattnet i

pumpgropen vid instaumlllt boumlrvaumlrde aumlr mycket simpel Under produktion pumpas vatten fraringn

gropen och vaumlrms genom anvaumlndning i processen foumlr att sedan skickas tillbaks till gropen

eftersom detta vatten aumlr varmare aumln boumlrvaumlrdet uppskattningsvis 31-35degC i medeltal saring

kommer temperaturen i pumpgropen sakta men saumlkert att stiga Naumlr temperaturen i gropen

naringtt en nivaring som aumlr naumlra eller naringgot oumlver boumlrvaumlrdestemperaturen saring slaumlpps vatten ut ur

pumpgropen rakt ut i Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken Samtidigt fylls nytt kallt vatten

fraringn aringn paring i pumpgropen detta medfoumlr att temperaturen sjunker till naringgon eller naringgra grader

under instaumlllt boumlrvaumlrde och kan anvaumlndas i processen igen Vattenvolymen (figur 1) som tas

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 5: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

iv

Inneharingllsfoumlrteckning

Foumlrord i

Sammanfattning ii

Abstract iii

1 Inledning 1

11 Bakgrund 1

12 Syfte 2

13 Maringlsaumlttning 2

14 Avgraumlnsningar 2

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden 3

21 Pumpgropar 3

22 Avsaumlttningsomraringden 5

3 Metod 12

31 Pumpgrop 12

32 Ventilation 16

33 Flaumlktluftvaumlrmare 19

34 Vaumlrmepump 21

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag 25

41 Vaumlrmepump 25

42 Ventilation 26

43 Flaumlktluftvaumlrmare 27

44 Pumpgrop 29

45 Ekonomi 29

5 Resultat 32

51 Ventilation 32

52 Flaumlktluftvaumlrmare 34

v

53 Pumpgrop 35

54 Ekonomi 37

6 Diskussion 38

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete 41

8 Slutsatser 42

9 Referenser 43

Bilaga 1

1

1 Inledning

Aringr 1762 kom John Jennings en av daringtidens maumlktigaste maumln till Vaumlsterbotten Vid Leduaringns

utlopp skapade han som en av pionjaumlrerna bakom bruksindustrin i Vaumlsterbotten grunden till

vad som senare kom att bli Olofsfors AB Paring fabriken i Olofsfors bedrivs sedan mitten av

1900-talet utveckling och produktion av bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt

omraringde vaumllkaumlnda som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar

graumlvmaskiner och traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges

11 Bakgrund

Industriproduktion aumlr ofta vaumlldigt energikraumlvande och i dagens haringrt konkurrenssatta vaumlrld

finns daumlrfoumlr stora summor att spara genom att effektivisera och tillvarata tillgaumlnglig energi

Utoumlver ekonomiska motiv finns aumlven miljoumlmaumlssiga foumlrdelar med en oumlkad nyttjandegrad av

redan tillgaumlnglig energi

Olofsfors AB ser miljoumlarbetet som en prioriterad del av foumlretagets verksamhet vilket staringr

inskrivet i foumlretagets miljoumlpolicy

Produktionen av foumlretagets produkter kraumlver mycket energi staringlet som anvaumlnds i produkterna

behoumlver upphettas i olika ugnar foumlr att kunna formas Efter att staringlet vaumlrmts och bearbetats saring

behoumlver det kylas foumlr att haumlrdas detta goumlrs bland annat i smaring vattentankar med

rumstempererat (20-21degC) vatten och vid vissa delmoment av produktionen via vaumlrmevaumlxlare

Vattnets som anvaumlnds till haumlrd- och vaumlrmevaumlxlar-processen tas fraringn stora pumpgropar under

golvet i dessa gropar finns vatten som haringlls vid temperaturer kring 21degC Vattnet fraringn

pumpgropen pumpas alltsaring upp till processen daumlr det vaumlrms genom att anvaumlndas vid haumlrdning

Fraringn processen pumpas sedan vattnet tillbaks till pumpgropen vilket medfoumlr att temperaturen i

pumpgropen stiger daring det varma processvattnet blandas med det rumstempererade vattnet i

pumpgropen Naumlr vattnet i pumpgropen naringr en temperatur som aumlr paring eller oumlver oumlnskad

temperatur tappas det varma vattnet ut ur gropen samtidigt som nytt kallt aringvatten fylls paring och

blandas med befintligt vatten vilket medfoumlr att temperaturen sjunker till oumlnskad nivaring

Paring grund av att vattnet kommer in vid en laringg temperatur fraringn aringn och vaumlrms upp via processen

saring inneharingller det energi som garingr foumlrlorad genom att vattnet bara spolas bort ur pumpgropen

2

12 Syfte

Detta arbete syftar till att se oumlver moumljligheten tillvarata energin ur det varma vattnet i

pumpgropen och aringteranvaumlnda denna energi till fabrikens uppvaumlrmningsbehov

13 Maringlsaumlttning

Maringlsaumlttningen med detta arbete aumlr beraumlkningar oumlver tillgaumlnglig energi och moumljliga

avsaumlttningsomraringden skall fungera som ett stoumld foumlr uppdragsgivaren UMIA AB och Olofsfors

AB vid beslut om ytterligare energieffektiviseringsaringtgaumlrder vid fabriken i Olofsfors

14 Avgraumlnsningar

Beskrivning av hur dimensionering av komponenter saringsom roumlr pumpar och vaumlrmevaumlxlare foumlr

aringtgaumlrdsfoumlrslaget gjorts kommer inte att utfoumlras Arbetet avgraumlnsas i det avseendet till att ge

foumlrslag paring aringtgaumlrder som kan tillaumlmpas foumlr att tillvarata beraumlknad energi ur vattnet som spolas

bort fraringn pumpgropen

3

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden

Under avsnittet systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden finns en naumlrmare beskrivning av

fabrikens pumpgropar samt identifierade avsaumlttningsomraringden foumlr energi i fabriken

21 Pumpgropar

I fabriken finns tvaring stora pumpgropar i dessa pumpgropar foumlrvaras vatten som anvaumlnds vid

olika steg i processen som haumlrd- och kylvatten De tvaring stora pumpgroparna benaumlmns

pumpgrop skolstaringl och pumpgrop 101 Pumpgroparna aumlr gjutna i betong med markisolering

som skydd mot marken samt plaringtar lagda paring toppen foumlr att personal skall kunna arbeta ovanfoumlr

och produktionsmaskiner skall kunna placeras ovanparing

Beraumlkningar gjorda i detta arbete begraumlnsas till pumpgrop 101 av den anledningen att det

under slutet av 2012 installerades en vaumlrmepump som utnyttjar vatten ur pumpgropen vid

skopstaringlslinjen Dessutom tas ocksaring vattnen fraringn denna pumpgrop foumlr att tillfoumlra vaumlrme till tvaring

ventilationsaggregat (TA7 och TA9 se beskrivning nedan) via ett Flaumlkt Woods Econet-

system (en naumlrmare foumlrklaring av Econet-systemet farings nedan under rubriken

avsaumlttningsomraringden) eftersom dessa installationer gjorts vill Olofsfors AB att man tittar oumlver

pumpgrop 101 daumlr det foumlr naumlrvarande inte tas tillvara naringgon energi alls

Boumlrvaumlrde och volym foumlr pumpgrop 101

Volym 18 m3

Boumlrvaumlrde maxtemperatur 21degC

Pumpgropens boumlrvaumlrde aumlr satt foumlr att faring en bra temperatur vid haumlrdning och avkylning av

staringlprodukterna Metoden som idag anvaumlnds foumlr att haringlla temperaturen paring vattnet i

pumpgropen vid instaumlllt boumlrvaumlrde aumlr mycket simpel Under produktion pumpas vatten fraringn

gropen och vaumlrms genom anvaumlndning i processen foumlr att sedan skickas tillbaks till gropen

eftersom detta vatten aumlr varmare aumln boumlrvaumlrdet uppskattningsvis 31-35degC i medeltal saring

kommer temperaturen i pumpgropen sakta men saumlkert att stiga Naumlr temperaturen i gropen

naringtt en nivaring som aumlr naumlra eller naringgot oumlver boumlrvaumlrdestemperaturen saring slaumlpps vatten ut ur

pumpgropen rakt ut i Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken Samtidigt fylls nytt kallt vatten

fraringn aringn paring i pumpgropen detta medfoumlr att temperaturen sjunker till naringgon eller naringgra grader

under instaumlllt boumlrvaumlrde och kan anvaumlndas i processen igen Vattenvolymen (figur 1) som tas

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 6: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

v

53 Pumpgrop 35

54 Ekonomi 37

6 Diskussion 38

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete 41

8 Slutsatser 42

9 Referenser 43

Bilaga 1

1

1 Inledning

Aringr 1762 kom John Jennings en av daringtidens maumlktigaste maumln till Vaumlsterbotten Vid Leduaringns

utlopp skapade han som en av pionjaumlrerna bakom bruksindustrin i Vaumlsterbotten grunden till

vad som senare kom att bli Olofsfors AB Paring fabriken i Olofsfors bedrivs sedan mitten av

1900-talet utveckling och produktion av bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt

omraringde vaumllkaumlnda som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar

graumlvmaskiner och traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges

11 Bakgrund

Industriproduktion aumlr ofta vaumlldigt energikraumlvande och i dagens haringrt konkurrenssatta vaumlrld

finns daumlrfoumlr stora summor att spara genom att effektivisera och tillvarata tillgaumlnglig energi

Utoumlver ekonomiska motiv finns aumlven miljoumlmaumlssiga foumlrdelar med en oumlkad nyttjandegrad av

redan tillgaumlnglig energi

Olofsfors AB ser miljoumlarbetet som en prioriterad del av foumlretagets verksamhet vilket staringr

inskrivet i foumlretagets miljoumlpolicy

Produktionen av foumlretagets produkter kraumlver mycket energi staringlet som anvaumlnds i produkterna

behoumlver upphettas i olika ugnar foumlr att kunna formas Efter att staringlet vaumlrmts och bearbetats saring

behoumlver det kylas foumlr att haumlrdas detta goumlrs bland annat i smaring vattentankar med

rumstempererat (20-21degC) vatten och vid vissa delmoment av produktionen via vaumlrmevaumlxlare

Vattnets som anvaumlnds till haumlrd- och vaumlrmevaumlxlar-processen tas fraringn stora pumpgropar under

golvet i dessa gropar finns vatten som haringlls vid temperaturer kring 21degC Vattnet fraringn

pumpgropen pumpas alltsaring upp till processen daumlr det vaumlrms genom att anvaumlndas vid haumlrdning

Fraringn processen pumpas sedan vattnet tillbaks till pumpgropen vilket medfoumlr att temperaturen i

pumpgropen stiger daring det varma processvattnet blandas med det rumstempererade vattnet i

pumpgropen Naumlr vattnet i pumpgropen naringr en temperatur som aumlr paring eller oumlver oumlnskad

temperatur tappas det varma vattnet ut ur gropen samtidigt som nytt kallt aringvatten fylls paring och

blandas med befintligt vatten vilket medfoumlr att temperaturen sjunker till oumlnskad nivaring

Paring grund av att vattnet kommer in vid en laringg temperatur fraringn aringn och vaumlrms upp via processen

saring inneharingller det energi som garingr foumlrlorad genom att vattnet bara spolas bort ur pumpgropen

2

12 Syfte

Detta arbete syftar till att se oumlver moumljligheten tillvarata energin ur det varma vattnet i

pumpgropen och aringteranvaumlnda denna energi till fabrikens uppvaumlrmningsbehov

13 Maringlsaumlttning

Maringlsaumlttningen med detta arbete aumlr beraumlkningar oumlver tillgaumlnglig energi och moumljliga

avsaumlttningsomraringden skall fungera som ett stoumld foumlr uppdragsgivaren UMIA AB och Olofsfors

AB vid beslut om ytterligare energieffektiviseringsaringtgaumlrder vid fabriken i Olofsfors

14 Avgraumlnsningar

Beskrivning av hur dimensionering av komponenter saringsom roumlr pumpar och vaumlrmevaumlxlare foumlr

aringtgaumlrdsfoumlrslaget gjorts kommer inte att utfoumlras Arbetet avgraumlnsas i det avseendet till att ge

foumlrslag paring aringtgaumlrder som kan tillaumlmpas foumlr att tillvarata beraumlknad energi ur vattnet som spolas

bort fraringn pumpgropen

3

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden

Under avsnittet systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden finns en naumlrmare beskrivning av

fabrikens pumpgropar samt identifierade avsaumlttningsomraringden foumlr energi i fabriken

21 Pumpgropar

I fabriken finns tvaring stora pumpgropar i dessa pumpgropar foumlrvaras vatten som anvaumlnds vid

olika steg i processen som haumlrd- och kylvatten De tvaring stora pumpgroparna benaumlmns

pumpgrop skolstaringl och pumpgrop 101 Pumpgroparna aumlr gjutna i betong med markisolering

som skydd mot marken samt plaringtar lagda paring toppen foumlr att personal skall kunna arbeta ovanfoumlr

och produktionsmaskiner skall kunna placeras ovanparing

Beraumlkningar gjorda i detta arbete begraumlnsas till pumpgrop 101 av den anledningen att det

under slutet av 2012 installerades en vaumlrmepump som utnyttjar vatten ur pumpgropen vid

skopstaringlslinjen Dessutom tas ocksaring vattnen fraringn denna pumpgrop foumlr att tillfoumlra vaumlrme till tvaring

ventilationsaggregat (TA7 och TA9 se beskrivning nedan) via ett Flaumlkt Woods Econet-

system (en naumlrmare foumlrklaring av Econet-systemet farings nedan under rubriken

avsaumlttningsomraringden) eftersom dessa installationer gjorts vill Olofsfors AB att man tittar oumlver

pumpgrop 101 daumlr det foumlr naumlrvarande inte tas tillvara naringgon energi alls

Boumlrvaumlrde och volym foumlr pumpgrop 101

Volym 18 m3

Boumlrvaumlrde maxtemperatur 21degC

Pumpgropens boumlrvaumlrde aumlr satt foumlr att faring en bra temperatur vid haumlrdning och avkylning av

staringlprodukterna Metoden som idag anvaumlnds foumlr att haringlla temperaturen paring vattnet i

pumpgropen vid instaumlllt boumlrvaumlrde aumlr mycket simpel Under produktion pumpas vatten fraringn

gropen och vaumlrms genom anvaumlndning i processen foumlr att sedan skickas tillbaks till gropen

eftersom detta vatten aumlr varmare aumln boumlrvaumlrdet uppskattningsvis 31-35degC i medeltal saring

kommer temperaturen i pumpgropen sakta men saumlkert att stiga Naumlr temperaturen i gropen

naringtt en nivaring som aumlr naumlra eller naringgot oumlver boumlrvaumlrdestemperaturen saring slaumlpps vatten ut ur

pumpgropen rakt ut i Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken Samtidigt fylls nytt kallt vatten

fraringn aringn paring i pumpgropen detta medfoumlr att temperaturen sjunker till naringgon eller naringgra grader

under instaumlllt boumlrvaumlrde och kan anvaumlndas i processen igen Vattenvolymen (figur 1) som tas

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 7: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

1

1 Inledning

Aringr 1762 kom John Jennings en av daringtidens maumlktigaste maumln till Vaumlsterbotten Vid Leduaringns

utlopp skapade han som en av pionjaumlrerna bakom bruksindustrin i Vaumlsterbotten grunden till

vad som senare kom att bli Olofsfors AB Paring fabriken i Olofsfors bedrivs sedan mitten av

1900-talet utveckling och produktion av bland annat drivband foumlr skogsmaskiner inom sitt

omraringde vaumllkaumlnda som ECO-Tracks samt slitstaringl och vaumlgstaringl till bland annat vaumlghyvlar

graumlvmaskiner och traktorer vilka garingr under varumaumlrkena Bruxite och SharqEdges

11 Bakgrund

Industriproduktion aumlr ofta vaumlldigt energikraumlvande och i dagens haringrt konkurrenssatta vaumlrld

finns daumlrfoumlr stora summor att spara genom att effektivisera och tillvarata tillgaumlnglig energi

Utoumlver ekonomiska motiv finns aumlven miljoumlmaumlssiga foumlrdelar med en oumlkad nyttjandegrad av

redan tillgaumlnglig energi

Olofsfors AB ser miljoumlarbetet som en prioriterad del av foumlretagets verksamhet vilket staringr

inskrivet i foumlretagets miljoumlpolicy

Produktionen av foumlretagets produkter kraumlver mycket energi staringlet som anvaumlnds i produkterna

behoumlver upphettas i olika ugnar foumlr att kunna formas Efter att staringlet vaumlrmts och bearbetats saring

behoumlver det kylas foumlr att haumlrdas detta goumlrs bland annat i smaring vattentankar med

rumstempererat (20-21degC) vatten och vid vissa delmoment av produktionen via vaumlrmevaumlxlare

Vattnets som anvaumlnds till haumlrd- och vaumlrmevaumlxlar-processen tas fraringn stora pumpgropar under

golvet i dessa gropar finns vatten som haringlls vid temperaturer kring 21degC Vattnet fraringn

pumpgropen pumpas alltsaring upp till processen daumlr det vaumlrms genom att anvaumlndas vid haumlrdning

Fraringn processen pumpas sedan vattnet tillbaks till pumpgropen vilket medfoumlr att temperaturen i

pumpgropen stiger daring det varma processvattnet blandas med det rumstempererade vattnet i

pumpgropen Naumlr vattnet i pumpgropen naringr en temperatur som aumlr paring eller oumlver oumlnskad

temperatur tappas det varma vattnet ut ur gropen samtidigt som nytt kallt aringvatten fylls paring och

blandas med befintligt vatten vilket medfoumlr att temperaturen sjunker till oumlnskad nivaring

Paring grund av att vattnet kommer in vid en laringg temperatur fraringn aringn och vaumlrms upp via processen

saring inneharingller det energi som garingr foumlrlorad genom att vattnet bara spolas bort ur pumpgropen

2

12 Syfte

Detta arbete syftar till att se oumlver moumljligheten tillvarata energin ur det varma vattnet i

pumpgropen och aringteranvaumlnda denna energi till fabrikens uppvaumlrmningsbehov

13 Maringlsaumlttning

Maringlsaumlttningen med detta arbete aumlr beraumlkningar oumlver tillgaumlnglig energi och moumljliga

avsaumlttningsomraringden skall fungera som ett stoumld foumlr uppdragsgivaren UMIA AB och Olofsfors

AB vid beslut om ytterligare energieffektiviseringsaringtgaumlrder vid fabriken i Olofsfors

14 Avgraumlnsningar

Beskrivning av hur dimensionering av komponenter saringsom roumlr pumpar och vaumlrmevaumlxlare foumlr

aringtgaumlrdsfoumlrslaget gjorts kommer inte att utfoumlras Arbetet avgraumlnsas i det avseendet till att ge

foumlrslag paring aringtgaumlrder som kan tillaumlmpas foumlr att tillvarata beraumlknad energi ur vattnet som spolas

bort fraringn pumpgropen

3

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden

Under avsnittet systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden finns en naumlrmare beskrivning av

fabrikens pumpgropar samt identifierade avsaumlttningsomraringden foumlr energi i fabriken

21 Pumpgropar

I fabriken finns tvaring stora pumpgropar i dessa pumpgropar foumlrvaras vatten som anvaumlnds vid

olika steg i processen som haumlrd- och kylvatten De tvaring stora pumpgroparna benaumlmns

pumpgrop skolstaringl och pumpgrop 101 Pumpgroparna aumlr gjutna i betong med markisolering

som skydd mot marken samt plaringtar lagda paring toppen foumlr att personal skall kunna arbeta ovanfoumlr

och produktionsmaskiner skall kunna placeras ovanparing

Beraumlkningar gjorda i detta arbete begraumlnsas till pumpgrop 101 av den anledningen att det

under slutet av 2012 installerades en vaumlrmepump som utnyttjar vatten ur pumpgropen vid

skopstaringlslinjen Dessutom tas ocksaring vattnen fraringn denna pumpgrop foumlr att tillfoumlra vaumlrme till tvaring

ventilationsaggregat (TA7 och TA9 se beskrivning nedan) via ett Flaumlkt Woods Econet-

system (en naumlrmare foumlrklaring av Econet-systemet farings nedan under rubriken

avsaumlttningsomraringden) eftersom dessa installationer gjorts vill Olofsfors AB att man tittar oumlver

pumpgrop 101 daumlr det foumlr naumlrvarande inte tas tillvara naringgon energi alls

Boumlrvaumlrde och volym foumlr pumpgrop 101

Volym 18 m3

Boumlrvaumlrde maxtemperatur 21degC

Pumpgropens boumlrvaumlrde aumlr satt foumlr att faring en bra temperatur vid haumlrdning och avkylning av

staringlprodukterna Metoden som idag anvaumlnds foumlr att haringlla temperaturen paring vattnet i

pumpgropen vid instaumlllt boumlrvaumlrde aumlr mycket simpel Under produktion pumpas vatten fraringn

gropen och vaumlrms genom anvaumlndning i processen foumlr att sedan skickas tillbaks till gropen

eftersom detta vatten aumlr varmare aumln boumlrvaumlrdet uppskattningsvis 31-35degC i medeltal saring

kommer temperaturen i pumpgropen sakta men saumlkert att stiga Naumlr temperaturen i gropen

naringtt en nivaring som aumlr naumlra eller naringgot oumlver boumlrvaumlrdestemperaturen saring slaumlpps vatten ut ur

pumpgropen rakt ut i Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken Samtidigt fylls nytt kallt vatten

fraringn aringn paring i pumpgropen detta medfoumlr att temperaturen sjunker till naringgon eller naringgra grader

under instaumlllt boumlrvaumlrde och kan anvaumlndas i processen igen Vattenvolymen (figur 1) som tas

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 8: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

2

12 Syfte

Detta arbete syftar till att se oumlver moumljligheten tillvarata energin ur det varma vattnet i

pumpgropen och aringteranvaumlnda denna energi till fabrikens uppvaumlrmningsbehov

13 Maringlsaumlttning

Maringlsaumlttningen med detta arbete aumlr beraumlkningar oumlver tillgaumlnglig energi och moumljliga

avsaumlttningsomraringden skall fungera som ett stoumld foumlr uppdragsgivaren UMIA AB och Olofsfors

AB vid beslut om ytterligare energieffektiviseringsaringtgaumlrder vid fabriken i Olofsfors

14 Avgraumlnsningar

Beskrivning av hur dimensionering av komponenter saringsom roumlr pumpar och vaumlrmevaumlxlare foumlr

aringtgaumlrdsfoumlrslaget gjorts kommer inte att utfoumlras Arbetet avgraumlnsas i det avseendet till att ge

foumlrslag paring aringtgaumlrder som kan tillaumlmpas foumlr att tillvarata beraumlknad energi ur vattnet som spolas

bort fraringn pumpgropen

3

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden

Under avsnittet systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden finns en naumlrmare beskrivning av

fabrikens pumpgropar samt identifierade avsaumlttningsomraringden foumlr energi i fabriken

21 Pumpgropar

I fabriken finns tvaring stora pumpgropar i dessa pumpgropar foumlrvaras vatten som anvaumlnds vid

olika steg i processen som haumlrd- och kylvatten De tvaring stora pumpgroparna benaumlmns

pumpgrop skolstaringl och pumpgrop 101 Pumpgroparna aumlr gjutna i betong med markisolering

som skydd mot marken samt plaringtar lagda paring toppen foumlr att personal skall kunna arbeta ovanfoumlr

och produktionsmaskiner skall kunna placeras ovanparing

Beraumlkningar gjorda i detta arbete begraumlnsas till pumpgrop 101 av den anledningen att det

under slutet av 2012 installerades en vaumlrmepump som utnyttjar vatten ur pumpgropen vid

skopstaringlslinjen Dessutom tas ocksaring vattnen fraringn denna pumpgrop foumlr att tillfoumlra vaumlrme till tvaring

ventilationsaggregat (TA7 och TA9 se beskrivning nedan) via ett Flaumlkt Woods Econet-

system (en naumlrmare foumlrklaring av Econet-systemet farings nedan under rubriken

avsaumlttningsomraringden) eftersom dessa installationer gjorts vill Olofsfors AB att man tittar oumlver

pumpgrop 101 daumlr det foumlr naumlrvarande inte tas tillvara naringgon energi alls

Boumlrvaumlrde och volym foumlr pumpgrop 101

Volym 18 m3

Boumlrvaumlrde maxtemperatur 21degC

Pumpgropens boumlrvaumlrde aumlr satt foumlr att faring en bra temperatur vid haumlrdning och avkylning av

staringlprodukterna Metoden som idag anvaumlnds foumlr att haringlla temperaturen paring vattnet i

pumpgropen vid instaumlllt boumlrvaumlrde aumlr mycket simpel Under produktion pumpas vatten fraringn

gropen och vaumlrms genom anvaumlndning i processen foumlr att sedan skickas tillbaks till gropen

eftersom detta vatten aumlr varmare aumln boumlrvaumlrdet uppskattningsvis 31-35degC i medeltal saring

kommer temperaturen i pumpgropen sakta men saumlkert att stiga Naumlr temperaturen i gropen

naringtt en nivaring som aumlr naumlra eller naringgot oumlver boumlrvaumlrdestemperaturen saring slaumlpps vatten ut ur

pumpgropen rakt ut i Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken Samtidigt fylls nytt kallt vatten

fraringn aringn paring i pumpgropen detta medfoumlr att temperaturen sjunker till naringgon eller naringgra grader

under instaumlllt boumlrvaumlrde och kan anvaumlndas i processen igen Vattenvolymen (figur 1) som tas

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 9: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

3

2 Systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden

Under avsnittet systembeskrivning och avsaumlttningsomraringden finns en naumlrmare beskrivning av

fabrikens pumpgropar samt identifierade avsaumlttningsomraringden foumlr energi i fabriken

21 Pumpgropar

I fabriken finns tvaring stora pumpgropar i dessa pumpgropar foumlrvaras vatten som anvaumlnds vid

olika steg i processen som haumlrd- och kylvatten De tvaring stora pumpgroparna benaumlmns

pumpgrop skolstaringl och pumpgrop 101 Pumpgroparna aumlr gjutna i betong med markisolering

som skydd mot marken samt plaringtar lagda paring toppen foumlr att personal skall kunna arbeta ovanfoumlr

och produktionsmaskiner skall kunna placeras ovanparing

Beraumlkningar gjorda i detta arbete begraumlnsas till pumpgrop 101 av den anledningen att det

under slutet av 2012 installerades en vaumlrmepump som utnyttjar vatten ur pumpgropen vid

skopstaringlslinjen Dessutom tas ocksaring vattnen fraringn denna pumpgrop foumlr att tillfoumlra vaumlrme till tvaring

ventilationsaggregat (TA7 och TA9 se beskrivning nedan) via ett Flaumlkt Woods Econet-

system (en naumlrmare foumlrklaring av Econet-systemet farings nedan under rubriken

avsaumlttningsomraringden) eftersom dessa installationer gjorts vill Olofsfors AB att man tittar oumlver

pumpgrop 101 daumlr det foumlr naumlrvarande inte tas tillvara naringgon energi alls

Boumlrvaumlrde och volym foumlr pumpgrop 101

Volym 18 m3

Boumlrvaumlrde maxtemperatur 21degC

Pumpgropens boumlrvaumlrde aumlr satt foumlr att faring en bra temperatur vid haumlrdning och avkylning av

staringlprodukterna Metoden som idag anvaumlnds foumlr att haringlla temperaturen paring vattnet i

pumpgropen vid instaumlllt boumlrvaumlrde aumlr mycket simpel Under produktion pumpas vatten fraringn

gropen och vaumlrms genom anvaumlndning i processen foumlr att sedan skickas tillbaks till gropen

eftersom detta vatten aumlr varmare aumln boumlrvaumlrdet uppskattningsvis 31-35degC i medeltal saring

kommer temperaturen i pumpgropen sakta men saumlkert att stiga Naumlr temperaturen i gropen

naringtt en nivaring som aumlr naumlra eller naringgot oumlver boumlrvaumlrdestemperaturen saring slaumlpps vatten ut ur

pumpgropen rakt ut i Leduaringn som rinner utanfoumlr fabriken Samtidigt fylls nytt kallt vatten

fraringn aringn paring i pumpgropen detta medfoumlr att temperaturen sjunker till naringgon eller naringgra grader

under instaumlllt boumlrvaumlrde och kan anvaumlndas i processen igen Vattenvolymen (figur 1) som tas

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 10: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

4

fraringn aringn varierar oumlver aringret beroende paring vattnets temperatur under vintern naumlr vattnet eftersom

det aumlr stroumlmmande kan vara naumlra 0degC saring behoumlvs en mindre vattenmaumlngd foumlr att uppnaring oumlnskad

temperatur i pumpgropen jaumlmfoumlrt med under sommarmaringnaderna naumlr vattnet fraringn aringn

uppskattningsvis blir i naumlrheten av boumlrvaumlrdestemperatur

Figur 1 Totalfloumlde av aringvatten i m3maringnad in till pumpgrop 101 under aringr 2012

Vid tillfaumlllen daring temperaturen i pumpgrop 101 aumlr svaringr att haringlla vid den oumlnskade nivaringn paring

grund av att mycket vaumlrme tillfoumlrs fraringn processvattnet finns moumljlighet till extra kyla via flaumlktar

monterade paring fabrikens tak anvaumlndandet av dessa innebaumlr dock en onoumldigt oumlkad driftskostnad

daring de drivs med el Det varma vattnet som spolas bort ur pumpgropen foumlr att haringlla

temperaturen paring en oumlnskad nivaring inneharingller stora maumlngder energi energi som Olofsfors idag

inte tillvaratar mycket troligtvis beroende paring dess foumlrharingllandevis laringga temperatur vilket goumlr

det svaringrt att direkt anvaumlnda vattnet foumlr vaumlrmning av lokaler och dylikt

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Flouml

de

[m

3 ]

Maringnad

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 11: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

5

22 Avsaumlttningsomraringden

Foumlr att avgoumlra om tillraumlckligt med avsaumlttningsomraringden finns foumlr eventuellt energiuttag ur

pumpgropen gjordes en inventering av moumljliga avsaumlttningsomraringden vilken presenteras i detta

avsnitt

Ventilation

Fabrikslokalen ventileras med 5 stycken till- och fraringnluftaggregat (TAFA) enligt tabell 1

Tabell 1 Fabriken har 5 ventilationsanlaumlggningar med olika typer av

aringtervinning och volymsfloumlden

Benaumlmning Vaumlrmearingtervinning Volymsfloumlde luft [m3s]

TAFA1 Vaumltskekopplade batterier 9

TAFA2 Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare 4

TAFA5 Vaumltskekopplade batterier 8

TAFA7 Econet-system 11

TAFA9 Econet-system 5

Nedan foumlrklaras funktionen foumlr de tre olika system som anvaumlnds till vaumlrmearingtervinning i

fabrikens ventilationsanlaumlggningar

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare anvaumlnds framfoumlrallt i miljoumler daumlr till och fraringnluft maringste haringllas

isaumlr paring grund av krav paring att inga eventuella foumlroreningar faringr oumlverfoumlras mellan dessa floumlden

Andra tillaumlmpningar kan vara daumlr kanalerna foumlr till- och fraringnluft sitter laringngt ifraringn varandra och

andra typer saringsom platt- eller roterande vaumlrmevaumlxlare daumlrfoumlr inte kan anvaumlndas

Vaumltskekopplade vaumlrmevaumlxlare bestaringr av tvaring batterier som kopplas samman med en

vaumltskeslinga Det ena batteriet placeras i tilluftskanalen och det andra batteriet i

fraringnluftskanalen Vaumlrme upptas i batteriet i fraringnluftskanalen och oumlverfoumlrs till tilluften via

vaumltskeslingan I vaumltskeslingan finns vatten som vanligtvis ocksaring blandas ut med

frysskyddsvaumltska foumlr att foumlrhindra att vaumltskan fryser om temperaturen efter vaumlrmearingtervinning

understiger 0degC

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 12: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

6

Econet

Econet fraringn tillverkaren Flaumlkt Woods aumlr ett system foumlr vaumlrmearingtervinning i ventilation daumlr baringde

aringtervinning och tillaumlggsvaumlrmekyla sitter sammankopplade i en gemensam krets

Vaumlrmearingtervinningen sker paring samma saumltt som i en vaumltskekopplad batterivaumlrmevaumlxlare med en

vaumltskekrets daumlr vatten blandat med frysskyddsvaumltska cirkuleras mellan tvaring batterier

Skillnaden mot vanliga ventilationssystem med denna typ av aringtervinning aumlr den kombinerade

kretsen foumlr aringtervinning och tillaumlggsvaumlrme I normala fall tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme i en separat

krets som sitter kopplad direkt mot ventilationskanalen i Econet tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme direkt

till cirkulationsslingan via en vaumlrmevaumlxlare (figur 2) detta medfoumlr potential1 foumlr mindre antal

batterier foumlr vaumlrmeoumlverfoumlring i ventilationskanalen vilket daumlrmed saumlnker tryckfallet och

flaumlktarbetet Utoumlver detta aumlr aumlven floumldet i vaumltskekretsen variabelt foumlr att i alla driftsituationer

kunna ge saring effektiv oumlverfoumlring av vaumlrme som moumljligt Econet-systemet har utvecklats foumlr att

kunna anvaumlnda laringgtempererat vatten (25-35degC) [1]

Figur 2 Exempelkoppling foumlr Econet daumlr vaumlrme tillfoumlrs via

vaumlrmevaumlxlare [1]

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare

Korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare eller som de vanligtvis kallas plattvaumlrmevaumlxlare bestaringr oftast av

flera parallella veckade metallplaringtar med god vaumlrmeldningsfoumlrmaringga I vaumlrmevaumlxlaren

stroumlmmar fluiden vilken i ventilationsaggregat aumlr till- och fraringnluft i tunna spalter som bildas

mellan metallplaringtarna daumlr varm fraringnluft passerar i varannan och kall tilluft i varannan

1 I de fall Econet-systemet aumlr dimensionerat foumlr att taumlcka allt behov av eftervaumlrme i tilluften behoumlvs inget

eftervaumlrmningsbatteri

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 13: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

7

Foumlrdelen med denna typ av vaumlrmevaumlxlare aumlr att luften inte aumlr i kontakt med samma ytor utan

haringlls separerad vilket medfoumlr ett i det naumlrmaste obefintligt utbyte av foumlroreningar saring laumlnge

trycken i till- och fraringnluft aumlr relativt lika

Tilluftstemperaturen har i tre av aggregaten (TAFA 12 och 5) ett boumlrvaumlrde paring 9degC boumlrvaumlrdet

aumlr laringgt satt i foumlrharingllande till oumlnskad inomhustemperatur eftersom mycket spillvaumlrme tillfoumlrs

lokalen fraringn ugnarna som anvaumlnds i produktionen Tilluften behoumlver daring inte hjaumllpa till med

uppvaumlrmning i saring stor grad Boumlrvaumlrdet skall dock houmljas till 15degC eftersom vaumlrmekaumlllor i form

av gamla ugnar foumlr upphettning av metall har bytts till nya induktionsugnar samt att baumlttre

skyddskaringpor byggts runt befintliga ugnar baringda aringtgaumlrder vilka bidrar till att mindre vaumlrme

oumlverfoumlrs till lokalen som spillvaumlrme [2] Ventilationsaggregaten styrs med hjaumllp av

belysningen i fabriken och anvaumlnds daumlrmed endast daring produktion raringder eftersom fabriken i

dagslaumlget koumlr 3-skift betyder det att produktion koumlrs dygnet runt mellan soumlndag 2200 till

fredag 1500 Ventilationen garingr alltsaring konstant alla tider foumlrutom tiden mellan dessa dagar och

speciella helgdagar

TAFA 7 och 9

Dessa tvaring aggregat har ett Econet-system foumlr vaumlrmevaumlxling och tillfoumlrsel av viss eftervaumlrme

vid behov Varmt vatten till Econet-systemet tas fraringn pumpgropen vid skopstaringl som haringller en

temperatur paring runt 25degC Behovet av eftervaumlrme paring tilluften som inte tillgodoses av

vaumlrmevaumlxlarna i Econet-systemet tillfoumlrs luften via en elpanna kopplad till ett elbatteri som

sitter i ventilationskanalen

TAFA2

I aggregat TAFA 2 sitter en korsstroumlmsvaumlrmevaumlxlare foumlr att taumlcka behovet av eftervaumlrme

sitter en elpanna installerad efter vaumlrmevaumlxlaren denna eftervaumlrmer tilluften via ett elbatteri

TAFA1 och 5

Ventilationsanlaumlggningarna TAFA 1 och 5 anvaumlnder vaumltskekopplade batterier foumlr

vaumlrmearingtervinning i likhet med de oumlvriga ventilationsanlaumlggningarna har de aumlven eftervaumlrme i

form av en elpanna kopplad till ett elbatteri i ventilationskanalen

Naumlr avsaumlttningsomraringden i ventilationsanlaumlggningarna ses oumlver staringr dessa tvaring anlaumlggningar ut

av flera orsaker

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 14: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

8

Temperaturverkningsgraden foumlr vaumlrmevaumlxlarna i TAFA 1 och TAFA 5 aumlr relativt laringg

omkring 40-45 enligt UMIA AB [2] vilket goumlr att relativt stora maumlngder energi

anvaumlnds foumlr eftervaumlrme av tilluften

Dessa tvaring anlaumlggningar har relativt stora luftfloumlden i jaumlmfoumlrelse med andra

anlaumlggningar i fabriken undantaget TAFA 7

Boumlrvaumlrdet paring tillufttemperaturen skall houmljas fraringn nuvarande laumlgsta vaumlrde 9degC till 15degC

vilket tillsammans med en laringg temperaturverkningsgrad paring vaumlrmevaumlxlarna och relativt

houmlga ventilationsfloumlden kommer bidra till att aumlnnu mer energi kommer kraumlvas foumlr

eftervaumlrme av tilluften

Om ett byte till Econet-system installeras saring boumlr ingreppen bli minimala daring

aringtervinningstypen aumlr densamma som nuvarande

Med detta som bakgrund faringr just dessa tvaring anlaumlggningar anses som mest intressanta som

avsaumlttningsomraringde vad gaumlller tillaumlggsvaumlrme foumlr ventilationen

Flaumlktluftvaumlrmare

I fabriken finns ett antal smaring intagsportar daumlr metall till processen tas in utifraringn under

uppvaumlrmningssaumlsongen kan vaumlrmelaumlckaget vara omfattande ut genom dessa portar dels

genom att de oumlppnas och staumlngs ofta och dels genom att de aumlr relativt tunna och har otaumltheter

Detta medfoumlr rimligtvis att portarna har ett saumlmre U-vaumlrde aumln exempelvis omgivande vaumlggar

Vaumlrme aringtgaringr ocksaring foumlr att vaumlrma metallen som tas in

Foumlr att vaumlrma omkringliggande fabriksyta och skapa en draumlglig arbetsmiljouml foumlr

processoperatoumlrerna som jobbar invid dessa intagsportar samt foumlr att till viss del skapa en

luftbarriaumlr mot utomhusluften daring portarna oumlppnas har ett flertal flaumlktluftvaumlrmare med

elbatterier foumlr vaumlrme av luften installerats intagsportarna aumlr utplacerade enligt (figur 3) En

sammanstaumlllning av flaumlktluftvaumlrmarna baserad paring iakttagelser vid besoumlk paring fabriken

presenteras nedan

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 15: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

9

Figur 3 Oumlversiktsbild oumlver fabriken med intagsportarnas placering utmarkerade Roumlda

prickar vid portarna avser markera ungefaumlrlig placering av flaumlktluftvaumlrmare

Intagsport A

Vid denna port sker intag av stora buntar med metallstaumlnger dessa ligger sedan vid intaget daumlr

en luftvaumlrmare vaumlrmer staumlngerna som vintertid aumlr mycket kalla innan de tas vidare in i

fabriken foumlr bearbetning till slutprodukt Sjaumllva intagsporten aumlr av mindre modell ca 13 m2

Luftvaumlrmaren aumlr av fabrikat Frico SW-33 denna vaumlrmare aumlr en flaumlktluftvaumlrmare med anslutet

vattenbatteri och aumlr i dagslaumlget ansluten till en elpanna av maumlrket Vaumlrmebaronen EP42E med

en maxeffekt paring 42 kW Enligt uppgift fraringn personal paring Olofsfors [3] garingr denna vaumlrmare hela

vintrarna en uppgift som staumlrks ytterligare via iakttagande under besoumlk paring fabriken daring

elpannan jobbade vid 30 effekt (12 kW) aumlven vid utetemperaturen 8degC

Intagsport B

Denna port har ett slussliknande intag innanfoumlr sig (figur 3) i denna sluss finns ett avlaringngt

intag 84 06 m (b h) utan port med enbart tjocka gummibitar ca 05 05 m vardera satta

utmed intaget som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en

flaumlktluftvaumlrmare modell Frico panther med en effekt paring 30 kW denna styrs med en termostat

monterad paring andra sidan vaumlggen in mot fabriken

Ovanfoumlr port B (24 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en av modell Frico 1015S med en effekt

paring 15 kW samt en Pyrox 426-36 med en effekt paring 25 kW

Intagsport C

Aumlven vid denna intagsport finns en liten sluss innan sjaumllv porten (figur 3) vid intaget i denna

sluss finns dock en riktig port (13 m2) till skillnad mot vid intagsport B daumlr enbart

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 16: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

10

gummibitar sats som skydd mot utomhusluften Foumlr att vaumlrma denna sluss sitter en Frico

1015S paring 15 kW monterad Ovanfoumlr port C (55 m2) sitter tvaring flaumlktluftvaumlrmare en Frico 1015

S paring 15 kW och en Pyrox 426-36 paring 25 kW

Intagsport E

Intagsport E aumlr en avlaringng port (8 1 m) (b h) foumlr metall med en flaumlktluftvaumlrmare installerad

ovanfoumlr

Effekten paring vaumlrmaren vid port E har uppskattats till 20 kW tillsammans med UMIA AB [4] paring

grund av svaringrigheter att se tillverkare och maxeffekt Den uppskattade effekten om 20 kW

anses rimlig sett till storleksordningen paring vaumlrmare vid oumlvriga portar samt att denna vaumlrmare

fraumlmst fungerar som en luftbarriaumlr daring porten oumlppnas detta genom att vaumlrmaren blaringser sin luft

via ett koppel av spiroroumlr vilka aumlr perforerade i botten foumlr att sprida ut luften oumlver hela

intagsporten (figur 4)

Figur 4 Skiss oumlver loumlsning foumlr vaumlrmare ovanfoumlr port E

Intagsport F

Detta aumlr en liten port (16 m2) med en flaumlktluftvaumlrmare modell Frico 1015S finns installerad

vilken har en effekt paring 15 kW

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 17: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

11

En sammanfattning oumlver effekten paring flaumlktluftvaumlrmare vid respektive intag kan ses i tabell 2

Flaumlktluftvaumlrmarna styrs genomgaringende med termostat

Tabell 2 Portbenaumlmning och effekt paring respektive vaumlrmare

Port Effekt (kW)

A 42

B 25

B 15

B 30

C 25

C 15

C 15

E 20

F 15

Totalt 202

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 18: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

12

3 Metod

Under metoddelen beskrivs hur beraumlkningar av bortspolad energi fraringn pumpgropen under

uppvaumlrmningssaumlsongen gjorts samt hur beraumlkningar oumlver energibehovet i

avsaumlttningsomraringdena eftervaumlrmning i ventilation och flaumlktluftvaumlrmare gjorts

Foumlr beraumlkningar och varaktighetsdiagram har Microsoft Excel 2010 uteslutande anvaumlnts

Resultatet av beraumlkningar och varaktighetsdiagram kan ses under rubriken rdquoResultatrdquo

31 Pumpgrop

Genom att undersoumlka hur mycket energi som under uppvaumlrmningssaumlsongen (1 oktober till 31

maj) spolas bort ur pumpgrop 101 kunde en bra bild ges oumlver hur mycket energi som finns

tillgaumlngligt till identifierade avsaumlttningsomraringden Anledningen till att bara

uppvaumlrmningssaumlsongen togs med i beraumlkningarna aumlr att avsaumlttningen foumlr bortspolad energi

under oumlvrig tid har smaring foumlr att inte saumlga obefintliga avsaumlttningsmoumljligheter

Genom att ett antagande av att det totala floumldet av kallt aringvatten in i pumpgropen aumlr lika stort

som det totala floumldet av varmt vatten ut ur pumpgropen gjordes saring kunde den totala

energimaumlngden som under uppvaumlrmningssaumlsongen spolas bort beraumlknas Antagandet faringr anses

rimligt daring vattennivaringn i pumpgropen sannolikt haringlls relativt jaumlmn

Som underlag vid beraumlkning av bortspolad energi anvaumlndes maumltvaumlrden foumlr floumlden av aringvatten

under 2012 eftersom det av personal paring Olofsfors [3] bedoumlms som ett aringr med

normalproduktion faringr vaumlrdena anses vara bra som grund foumlr beraumlkningar

Eftersom det kalla aringvattnet pumpas in i pumpgropen och vaumlrms upp av det varma

processvattnet innan det spolas bort aumlr skillnaden i specifik entalpi mellan temperaturerna paring

det inkommande vattnet och det bortspolade vattnet en bra indikation paring maumlngden energi som

finns i vattnet

Entalpi kan naringgot foumlrenklat saumlgas vara ett maringtt paring energiinneharingllet i ett aumlmne vid ett specifikt

tryck och temperatur specifikt en summa av den inre energin (U) och produkten av tryck och

volym(pV) Naumlr vaumlrden paring specifik entalpi foumlr aumlmnen som luft och vatten vid olika tryck och

temperaturer anges i tabeller aumlr det alltid ett vaumlrde som representerar en skillnad mot en viss

referenspunkt som anges I de fall daumlr tabellerade vaumlrden utgaringr ifraringn temperaturer aumlr

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 19: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

13

referenspunkten ofta 001degC som har en specifik entalpi paring 0001 kJkg Den specifika

entalpin foumlr vatten vid 20degC som i tabell (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] anges

vara 83915 kJkg aumlr alltsaring inget annat aumln ett vaumlrde som anger skillnaden i entalpi mellan

vatten vid 001degC och 20degC

Foumlr att beraumlkna den totala maumlngden bortfoumlrd energi fraringn pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012 och daumlrmed faring en bra bild paring potentialen under ett normalaringr

anvaumlndes vaumlrdet paring entalpiskillnaden mellan en uppskattad medeltemperatur om 4degC paring det

tillfoumlrda aringvattnet under uppvaumlrmningssaumlsong och medeltemperaturen paring vattnet i pumpgropen

Medeltemperaturen i pumpgropen maumlttes under tre dygn med normal produktion

Temperaturen varierade i genomsnitt mellan 163-219degC oumlver hela dygnet och

dygnsmedelvaumlrdet beraumlknades till 193degC ett dygnsmedelvaumlrde som varierade med maximala

01degC oumlver maumltperioden Genom att multiplicera skillnaden i entalpi foumlr vatten vid ovan givna

temperaturer med massfloumldet gavs en effekt enligt ekvation 1

(1)

Daumlr

P aumlr effekt i kW

aumlr skillnaden i specifik entalpi foumlr aktuella temperaturer eller tryck (tabellerade vaumlrden) i

kJkg

ṁ aumlr vattnets massfloumlde i kgs

Vaumlrdet paring den specifika entalpin foumlr vatten vid de ovan naumlmnda temperaturerna interpolerades

ur tabell i (Cengel Yunus A and Boles Michael A) [5] och var foumlr temperaturen 193degC ca 81

kJkg och foumlr temperaturen 4degC ca 168 kJkg vilket medfoumlr en entalpiskillnad paring 642 kJkg

Det totala massfloumldet under varje dygn beraumlknades genom att ta produkten mellan

volymsfloumldet i m3s och densiteten foumlr vattnet som antogs vara 1000 kgm

3 Vaumlrdet paring

entalpiskillnaden och beraumlknat massfloumlde sattes in i ekvation 1 foumlr att beraumlkna effekt

Foumlr att sedan aringskaringdliggoumlra och beraumlkna hur mycket effekt som finns tillgaumlnglig under olika

timmar paring aringret och daumlrmed aumlven total energi anvaumlndes ett saring kallat varaktighetsdiagram (figur

5)

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 20: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

14

Figur 5 Ett varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid

Sjaumllva begreppet varaktighetsdiagram beskriver en variation oumlver ett givet tidsintervall ett

tidsintervall vilket vanligtvis motsvarar ett aringr

Ett varaktighetsdiagram foumlr energiberaumlkning oumlver ett aringr visar vanligtvis beraumlknad effekt (kW)

i sjunkande skala paring y-axeln som funktion av antalet timmar paring ett aringr (8760) paring x-axeln

arean som bildas mellan kurvan och x-axeln (blaringmarkerat omraringde i figur 5) representerar daring

total energi under aringret (kWharingr)

Foumlr beraumlkning av arean mellan en oumlvre och en undre kurva eller arean mellan en kurva och x-

axeln delas den totala arean in i ett antal lika stora delar (ju fler delar desto stoumlrre exakthet i

beraumlkningen) varefter medelvaumlrdet av houmljden paring varje del multipliceras med dess bredd (figur

6) paring saring vis farings en area foumlr varje liten del och genom att summera arean foumlr alla dessa smaring

delar farings sedan den totala arean under kurvan

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 21: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

15

Figur 6 Ett foumlrtydligande oumlver hur arean under en kurva i ett

varaktighetsdiagram delas upp foumlr beraumlkning

I de fall daumlr dygnsmedelvaumlrden oumlver ett aringr anvaumlnds som utgaringngspunkt foumlr vaumlrden i

varaktighetsdiagrammet saring kan diagrammet delas upp i 365 (dagararingr) delar daumlr varje

dygnsmedelvaumlrde faringr representera medelvaumlrdet av houmljden foumlr varje del Bredden paring varje del

aumlr 24 (timmardygn)

I figur 6 har effekten beraumlknats utifraringn dygnsmedelvaumlrden denna effekt representerar

saringledes medeleffekten oumlver dygnet Genom att subtrahera vaumlrdet paring med vaumlrdet paring

(vilket i figur 6 aumlr 0 daring punkten ligger paring x-axeln) farings medelhoumljden Denna medelhoumljd

kan sedan multipliceras med 24 foumlr att erharinglla arean foumlr aktuell del vilken sedan kan

summeras med arean foumlr varje liten del (groumlnmarkerat omraringde i figur 6) foumlr att erharinglla den

totala arean

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 22: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

16

32 Ventilation

Foumlr att bedoumlma energibehovet foumlr eftervaumlrme paring de tvaring ventilationsaggregat som valts ut

TAFA 1 och TAFA 5 uppraumlttades ett varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagrammet har

effektbehov paring y-axeln och aringrets timmar paring x-axeln Tvaring kurvor lades in i

varaktighetsdiagrammet dels kurvan oumlver det totala effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring

aggregaten utan att inkludera vaumlrmearingtervinning och dels kurvan oumlver den totalt aringtervunna

vaumlrmeeffekten fraringn de tvaring aggregaten

Effektbehovet foumlr luftvaumlrme i de tvaring aggregaten utan haumlnsyn tagen till vaumlrmearingtervinning

beraumlknades enligt ekvation 2 [10]

( ) (2)

Daumlr

aumlr luftvaumlrmarens effektbehov i W

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet Jkg middotdegC

aumlr volymsfloumldet av luft i m3s

aumlr oumlnskad tilluftstemperatur i degC

aumlr utelufttemperatur i degC

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes

Volymsfloumlde foumlr TAFA 1 9 m3s och foumlr TAFA 5 8 m

3s givet av UMIA AB [2]

Oumlnskad tilluftstemperatur

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

Densitet = 12 kgm3 vilket faringr anses som ett standardvaumlrde vid beraumlkningar med luft

Luftens specifika vaumlrmekapacitet = 1007 Jkg middotdegC vilket aumlven det bedoumlms vara

naringgot av ett standardvaumlrde vid luftberaumlkningar

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 23: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

17

Vaumlrmeffekten som erharinglls via den vaumltskekopplade vaumlrmearingtervinningen i de baringda aggregaten

beraumlknades med ekvation 3 [11]

( ) (3)

Daumlr

aumlr effekt i W

aumlr tilluftens temperaturverkningsgrad i

aumlr volymsfloumldet foumlr luft i m3s

aumlr luftens densitet i kgm3

aumlr luftens specifika vaumlrmekapacitet i Jkg middotdegC

aumlr inomhustemperaturen i degC

aumlr aktuell utomhustemperatur i degC

Foumlr alla dessa parametrar gaumlller samma vaumlrden som i foumlregaringende utraumlkning utoumlver dessa har

foumlr temperaturverkningsgraden och inomhustemperaturen dessa vaumlrden anvaumlnts

har satts till 22degC

Tilluftens temperaturverkningsgrad foumlr TAFA 1 och foumlr TAFA5

enligt UMIA AB [2]

Arean som bildas mellan den oumlvre och den undre kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr eftervaumlrme foumlr de tvaring aggregaten

tillsammans

Fabrikens ventilation samkoumlrs med belysningen vilket betyder att daring ingen produktion raringder i

fabriken och belysningen slaumlcks saring stannar aumlven ventilationsaggregaten Genom att studera

schemat foumlr fabrikens belysning kan saringledes en drifttid aumlven oumlver ventilationen farings

Belysningsschemat aumlr instaumlllt saring att belysningen taumlnd paring soumlndag klockan 2200 och slaumlcks foumlrst

paring fredag klockan 1500 Efter beraumlkningar kan daring konstateras att belysningen och saringledes

aumlven ventilationen koumlrs under ca 70 av veckan vilket faringr till foumlljd att vaumlrden fraringn

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 24: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

18

beraumlkningar paring energibehov foumlr ventilationen boumlr multipliceras med 07 foumlr att erharinglla ett

korrekt resultat

I de fall daumlr vaumlrmeeffekten fraringn aringtervinning (roumld kurva i figur 7) oumlverskred effektbehovet foumlr

vaumlrmning av luft utan aringtervinnare (blaring kurva i figur 7) och det daumlrmed inte finns naringgon

avsaumlttning foumlr aringtervunnen energi sattes effekten till den effekt som det fanns avsaumlttning foumlr

vilket motsvarar effektbehovet foumlr vaumlrmning av luft utan aringtervinnare

Noterbart aumlr att det under vissa perioder paring aringret kommer att finnas ett visst kylbehov foumlr

tilluften detta behov behandlas dock inte i detta arbete

Figur 7 Blaring kurva motsvarar totalt vaumlrmeeffektbehov och roumld kurva motsvarar aringtervunnen

vaumlrmeeffekt Ringen markerar brytpunkten daumlr avsaumlttning foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt

inte laumlngre aumlr moumljlig

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 25: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

19

33 Flaumlktluftvaumlrmare

Aumlven vid beraumlkningar av fabrikens energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare anvaumlndes ett

varaktighetsdiagram med effekt som funktion av tid

Energin och effekten som kraumlvs fraringn flaumlktluftvaumlrmare foumlr att vaumlrma ett utrymme aumlr till stor del

beroende av utrymmets klimatskal exempelvis hur vaumll vaumlggar och tak aumlr isolerade

Utan att veta hur bra en byggnads klimatskal aumlr kan en uppskattning om det totala

effektbehovet utifraringn raringdande utomhustemperatur goumlras genom ekvation 4

( )

( ) (4)

Daumlr

aumlr effektbehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare i kW

aumlr oumlnskad innetemperatur i degC

aumlr aktuell utetemperatur i degC

aumlr dimensionerande vinterutetemperatur foumlr orten i degC

DVUT bestaumlms av vart i landet huset ligger och dess tidskonstant som i sin tur beror av

byggnadens konstruktion

Foumlljande vaumlrden anvaumlndes foumlr beraumlkningar

Oumlnskad inomhustemperatur Haumlr har vaumlrdet valts utifraringn iakttagelser

fraringn befintliga flaumlktluftvaumlrmares termostater daumlr instaumlllt vaumlrde paring de staumlllen daumlr detta

kunnat ses aumlr mellan 15-17degC Utoumlver dessa iakttagelser aumlr 15-17degC relativt vanligt

foumlrekommande graumlnstemperaturer vid beraumlkningar daring man vanligtvis raumlknar med att

maumlnniskor i lokalen belysning och elektrisk utrustning tillfoumlr en viss rdquogratiseffektrdquo till

byggnaden vilket givetvis paringverkar vid beraumlkning av byggnadens vaumlrmeenergibehov I

fallet Olofsfors finns ett flertal ugnar och oumlvriga maskiner i lokalen som i allra houmlgsta

grad tillfoumlr lokalen rdquogratiseffektrdquo

Utomhustemperatur bestaringr av dygnsmedelvaumlrden foumlr utetemperaturen under aringr

2010 i Olofsfors haumlmtade fraringn SMHI [6] anledningen till att dygnsmedelvaumlrden fraringn

2010 anvaumlndes aumlr att det aringret avvek aringrsmedeltemperaturen bara -06degC fraringn det

normala vilket goumlr att det faringr anses vara ett bra aringr foumlr att beraumlkna energibehov under

normala omstaumlndigheter

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 26: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

20

Dimensionerande vinterutetemperatur detta vaumlrde har tagits ifraringn

boverket [7] och gaumlller foumlr Umearing och foumlr en byggnad med tidskonstanten 1-dygn

antagandet har gjorts att dessa vaumlrden staumlmmer relativt bra med verkligheten daring Umearing

endast ligger ca 49 mil faringgelvaumlgen fraringn Olofsfors

Den totala maxeffekten detta vaumlrde aumlr ca 90 av det maxvaumlrde

som erhoumllls via inventering av installerade flaumlktluftvaumlrmare enligt avsnittet foumlr dessa i

systembeskrivningen 90 av maxeffekten faringr anses som rimligt daring alla vaumlrmare

sannolikt inte garingr paring maxeffekt samtidigt

Vaumlrden som erhoumllls fraringn ekvation 4 anvaumlndes sedan foumlr att skapa en kurva i

varaktighetsdiagrammet Arean som bildas under kurvan i varaktighetsdiagrammet

representerar daring den totala andelen koumlpt energi foumlr samtliga flaumlktluftvaumlrmare

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 27: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

21

34 Vaumlrmepump

En vaumlrmepumps uppgift kan enkelt saumlgas vara att oumlverfoumlra vaumlrme fraringn ett kallt medium till ett

varmt medium Denna oumlverfoumlring aringstadkoms i en sluten krets i vilken ett saring kallat

koumlldmedium cirkulerar i syfte att uppta och avge vaumlrme processen arbetar i de allra flesta fall

med hjaumllp av en eldriven kompressor I sin enklaste principiella form inneharingller en ett-stegs

vaumlrmepump foumlraringngare kompressor kondensor samt en expansionsventil enligt figur 8

Figur 8 Ett principschema foumlr en ett-stegs vaumlrmepump

I foumlraringngaren oumlverfoumlrs vaumlrmeenergi (benaumlmnt QL i figur 8) saring kallad foumlraringngningsvaumlrme fraringn en

kall fluid aumlven kallad koumlldbaumlrare till koumlldmediet vilket goumlr att koumlldmediet foumlraringngas Efter att

koumlldmediet foumlraringngats garingr det vidare till kompressorn daumlr trycket oumlkas och daumlrmed houmljs ocksaring

temperaturen Efter att temperatur och tryck houmljts garingr aringngan vidare till kondensorn I

kondensorn kyls aringngan ned under konstant tryck vilket goumlr att vaumlrme (benaumlmnt QH i figur 8)

aumlven kallad kondensationsvaumlrme via vaumlrmevaumlxling oumlverfoumlrs fraringn aringngan till den saring kallade

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 28: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

22

vaumlrmebaumlraren Den till vaumlrmebaumlraren oumlverfoumlrda energin kan sedan anvaumlndas till att vaumlrma

exempelvis radiatorer och varmvatten

Som ett sista steg saring passerar koumlldbaumlraren efter kondensorn aumlven en expansionsventil

expansionsventilens uppgift aumlr att reglera massfloumldet och tryckdifferensen mellan houmlgt och

laringgt tryck Oumlver expansionsventilen saumlnks trycket och daumlrmed temperaturen paring koumlldmediet

och processen kan boumlrja om igen

Den effekt som behoumlver tillsaumlttas till processen via kompressorn bestaumlms av skillnaden mellan

kyleffekt (QL) och vaumlrmeeffekt (QH) enligt ekvation 5

(5)

Daumlr

Win aumlr tillsatt effekt via kompressor i kW

QH aumlr avgiven vaumlrmeffekt i kW

QL aumlr tillfoumlrd kyleffekt i kW

Kyl- och vaumlrmeeffekten foumlr en vaumlrmepump bestaumlms av en rad olika faktorer daumlr temperaturen

paring inkommande koumlldbaumlrare och den oumlnskade framledningstemperaturen paring vaumlrmebaumlraren aumlr

av stor vikt En houmlg koumlldbaumlrartemperatur och en laringg framledningstemperatur leder till houmlga

kyl- och vaumlrmeeffekter men samtidigt blir skillnaden mellan dessa effekter minimal vilket

leder till ett bra COP-vaumlrde COP-vaumlrdet (Coefficient of performance) aumlr ett dimensionsloumlst

vaumlrde som anvaumlnds foumlr att beskriva en vaumlrmepumps effektivitet och som beraumlknas med hjaumllp

av foumlrharingllandet mellan fraringn pumpen avgiven vaumlrmeeffekt (QH) och den effekt som tillsaumltts via

kompressorn (Win) enligt ekvation 6

(6)

Kostnaden foumlr en vaumlrmeanlaumlggning som drivs med vaumlrmepump beraumlknas enligt ekvation 7

(7)

Daumlr

Elpris aumlr kostnad foumlr en kWh el i kr

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 29: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

23

Vaumlrmepumparna som studerats i detta arbete aumlr av modell NIBE Fighter 1345 vilket aumlr en

fastighetspump som kan farings med en effekt fraringn 24 kW till 60 kW Avgiven vaumlrmeeffekt och

upptagen kyleffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika temperaturer paring

inkommande koumlldbaumlrare kan ses i figur 9

Figur 9 Kyl- och vaumlrmeffekt foumlr en NIBE Fighter 1345 60 kW vaumlrmepump vid olika

temperaturer paring inkommande koumlldbaumlrare [8]

Nedan foumlljer ett kort exempel paring hur ovanstaringende ekvationer kan tillaumlmpas

I figur 9 farings en tillfoumlrd kyleffekt paring 70 kW samt en avgiven vaumlrmeeffekt paring ca 82 kW vid en

inkommande koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC och en framledningstemperatur paring 35degC

Fabrikens elpris antas i exemplet vara 500 krMWh

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 30: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

24

Priset per MWh energi som taumlcks av vaumlrmepumpen blir alltsaring 73 kr vilket motsvarar 73

oumlrekWh

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 31: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

25

4 Aringtgaumlrdsfoumlrslag

Baserat paring en oumlnskan fraringn Olofsfors AB att nyttja energin som finns i pumpgrop 101 samt att

inventeringen av avsaumlttningsomraringden foumlr denna energi visar paring att avsaumlttning efter att vissa

anpassningar gjorts (vilka foumlrklaras nedan) finns har ett aringtgaumlrdsfoumlrslag tagits fram

Aringtgaumlrdsfoumlrslaget innebaumlr installation av tvaring stycken NIBE Fighter F1345 60 kW

vaumlrmepumpar i ett av fabrikens flaumlktrum Utoumlver vaumlrmepumparna aumlr foumlrslaget att ocksaring

installera tvaring stycken Econet-system i ventilationsaggregaten TAFA 1 och 5 Detta foumlreslarings

foumlr att houmlja verkningsgraden paring aringtervinningen naringgot daring tillverkaren Flaumlkt Woods anger en

verkningsgrad paring ca 60 som skall jaumlmfoumlras med dagens 40 och 45 Ett Econet-system

oumlppnar aumlven moumljligheten att via en vaumlrmepump kunna tillfoumlra laringgtempererat vatten till

vaumlrmearingtervinnarens vaumltskekrets och paring saring vis taumlcka en stor del av behovet foumlr tillsatsvaumlrme i

tilluften

Som en sista aringtgaumlrd foumlreslarings att flaumlktluftvaumlrmarna som i dagslaumlget helt garingr paring el byts ut mot

flaumlktluftvaumlrmare med ett vattenbatteri installerat vilket moumljliggoumlr att en stor del av

energibehovet foumlr dessa vaumlrmare kan tillgodoses med hjaumllp av en vaumlrmepump foumlr att paring saring vis

saumlnka driftskostnaden

Samtliga resultat och diagram fraringn beraumlkningar foumlr aringtgaumlrdsfoumlrslaget kan ses under rubrik 5

rdquoResultatrdquo

41 Vaumlrmepump

Foumlrslaget innebaumlr alltsaring att tvaring stycken 60 kW vaumlrmepumpar installeras foumlr att producera

varmvatten till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare Foumlr vaumlrmning av vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare

aumlr foumlrslaget att varmt vatten fraringn pumpgrop 101 anvaumlnds Vattnet kan inte tas direkt till

vaumlrmepumpens foumlraringngare daring det inneharingller metallrester och liknande typer av foumlroreningar

fraringn processen som foumlljer med vattnet ner till pumpgropen istaumlllet aumlr

vaumlrmepumpstillverkarens rekommendation att en vaumlrmevaumlxlare aumlven kallad mellanvaumlxlare

saumltts mellan det varma processvattnet och vaumlrmepumpens koumlldbaumlrarslinga dessutom

installeras innan mellanvaumlxlaren ett filter foumlr att rena vattnet innan vaumlrmevaumlxlaren samt en

cirkulationspump Vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare antas kunna haringlla en temperatur paring 15degC

genom vaumlrmevaumlxling mot vattnet fraringn pumpgropen och genom att floumldet i koumlldbaumlrarkretsen

kan styras beroende paring inkommande temperatur paring vattnet fraringn pumpgropen Denna loumlsning

moumljliggoumlr att vaumlrmepumpen haumlmtar energi ur pumpgropen foumlr att kunna leverera en houmlg

vaumlrmeeffekt till ventilation och flaumlktluftvaumlrmare

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 32: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

26

42 Ventilation

Foumlrslaget foumlr ventilation aumlr att byta ut nuvarande vaumlrmevaumlxlare mot ett Econet-system som

tillfoumlrs tillaumlggsvaumlrme fraringn en vaumlrmepump Eftersom Econet-systemet har en baumlttre

verkningsgrad aumln nuvarande vaumlrmevaumlxlare saring boumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt bara genom denna

aringtgaumlrd kunna oumlkas markant Econet-systemet passar dessutom saumlrskilt bra i kombination med

en vaumlrmepump daring systemet aumlr anpassat foumlr en laringg framledningstemperatur (25-35degC) vilket

aumlven aumlr en temperatur som gynnar baringde vaumlrmepumpens COP-vaumlrde och dess maximala

vaumlrmeeffekt

Beraumlkningar som utfoumlrdes i detta foumlrslag utgick ifraringn att baringda aggregaten bytts ut till att

anvaumlnda Econet med en verkningsgrad paring 60 Foumlr vaumlrmepumpsberaumlkningar anvaumlndes en

framledningstemperatur paring 35degC vilket aumlr en temperatur Econet-systemen aumlr anpassat foumlr

samtidigt som detta ger bra foumlrutsaumlttningar foumlr vaumlrmepumpen att faring ett bra COP vaumlrde daring

temperaturen aumlr laringg i vaumlrmepumpssammanhang Som temperatur paring inkommande koumlldbaumlrare

anvaumlndes 15degC en temperatur som borde vara fullt moumljlig att uppnaring genom att via en korrekt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare och anpassade floumlden vaumlrma vaumlrmepumpens koumlldbaumlrare med det

varma vattnet fraringn pumpgropen Ovan naumlmnda framledningstemperatur och

koumlldbaumlrartemperatur ger enligt figur 9 en maximal vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring ca 82

kW Vaumlrmepumpen foumlrutsaumltts kunna leverera alla 82 kW till Econet-systemet genom en raumltt

dimensionerad vaumlrmevaumlxlare daumlr eventuella foumlrluster aumlr foumlrsumbara

Foumlr att bedoumlma effektiviteten i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag uppraumlttades ett varaktighetsdiagram oumlver

effekt som funktion av tid I varaktighetsdiagrammet ritades tre kurvor ut De tre kurvorna

som plottades var ventilationsaggregatens totala effektbehov foumlr eftervaumlrme av tilluft

aringtervunnen vaumlrmeeffekt i Econet-systemet samt fraringn vaumlrmepumpen avgiven vaumlrmeffekt till

Econet-systemet Detta varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot

varaktighetsdiagrammet som uppraumlttades oumlver behovet av eftervaumlrme foumlr tilluften med den

saumlmre typen av vaumlrmearingtervinning (se avsnitt ventilation under rdquoMetodrdquo 32) foumlr att se

skillnaden i koumlpt vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Det totala effektbehovet samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt beraumlknades paring samma saumltt som i metod-

delens ventilationsavsnitt genom att tillaumlmpa ekvation 2 och 3 och med samma

ingaringngsvaumlrden daumlr den enda skillnaden aumlr att temperaturverkningsgraden i detta fall var 60

istaumlllet foumlr 40-45 Avgiven vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen lades paring den aringtervunna

vaumlrmeeffekten Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad fraringn

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 33: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

27

vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

43 Flaumlktluftvaumlrmare

Foumlrslaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna aumlr att dessa byts ut mot nya flaumlktluftvaumlrmare som kan leverera

motsvarande effekt men som har vattenbatterier installerade foumlr att kunna anslutas till en

vaumlrmepump och paring saring vis minska behovet av koumlpt energi foumlr vaumlrme

Flaumlktluftvaumlrmarna som foumlreslarings har tagits fram med hjaumllp av Eveco AB [9] Foumlreslagna

flaumlktluftvaumlrmare har dimensionerats utifraringn en framledningstemperatur paring 55degC och en

returtemperatur paring 45degC samt en temperatur paring luften som vaumlrmaren suger in paring 15degC

(554515) som utgaringngspunkt I vissa fall taumlcker inte framtagna flaumlktluftvaumlrmare riktigt

nuvarande installerad effekt om man tittar paring vaumlrmare foumlr vaumlrmare men eftersom flera av

vaumlrmarna aumlr placerade bredvid varandra saring blir den totala installerade effekten i just det

omraringdet densamma

Vid intagsport A finns som redan naumlmnts en vaumlrmare (Frico SW33) som har ett vaumlrmebatteri

foumlr vatten installerat problemet aumlr att denna idag foumlrses med varmt vatten fraringn en

elvaumlrmepanna som har en effekt paring 42 kW Foumlr att ersaumltta detta med en vaumlrmepump maringste

framledningstemperaturen houmljas avsevaumlrt fraringn den taumlnkta 55degC Foumlrslaget blir daumlrfoumlr att

nuvarande vaumlrmare faringr sitta kvar och kopplas till vaumlrmepumpen samtidigt som ytterligaren en

vaumlrmare installeras paring andra sidan av rummet med denna typ av installation kan

effektbehovet tillgodoses trots den foumlreslagna framledningstemperaturen

i tabell 3 nedan redovisas befintliga vaumlrmare och foumlreslagna motsvarigheter foumlr fullstaumlndiga

data paring flaumlktluftvaumlrmare se bilaga 1

Tabell 3 Befintliga vaumlrmare samt foumlreslagna motsvarigheter

Port Effekt (kW) Modell Foumlreslagen motsvarighet

A 42 Frico SW 33 Savana 4G

B 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

B 15 Frico 1015S Savana 4G

B 30 Frico panther Savana 6G

C 25 Pyrox 426-36 Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

C 15 Frico 1015S Savana 4G

E 20 Okaumlnd Savana 4G

F 15 Frico 1015S Savana 4G

Totalt 202

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 34: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

28

Framledningstemperaturen paring vaumlrmepumpen som levererar vaumlrme till flaumlktluftvaumlrmarna aumlr

taumlnkt att haringlla 55degC vilket aumlr en normal houmlgsta framledningstemperatur som vaumlrmepumpar kan

leverera med hjaumllp av bara kompressorn koumlldbaumlrarens temperatur beraumlknas haringlla 15degC

Eftersom tillgaumlnglig vaumlrmeeffekt vid 55degC enligt figur 9 inte finns markerad i diagrammet saring

anvaumlndes vid beraumlkningar en erharingllen vaumlrmeeffekt fraringn vaumlrmepumpen paring 72 kW vilken aumlr

vaumlrmeeffekten som farings fraringn pumpen vid en framledningstemperatur paring 65degC och en

koumlldbaumlrartemperatur paring 15degC enligt figur 9 Detta goumlr att verklig kyl och vaumlrmeeffekt har

potential att bli naringgot houmlgre aumln den som anvaumlnds i beraumlkningen

Effektiviteten aumlven i detta aringtgaumlrdsfoumlrslag utvaumlrderades genom att uppraumltta ett

varaktighetsdiagram oumlver effektbehov som funktion av tid I detta varaktighetsdiagram ritades

dels kurvan oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov och dels kurvan oumlver vaumlrmepumpens

levererade vaumlrmeffekt ut Daring det inte laumlngre fanns avsaumlttning foumlr all vaumlrmeeffekt levererad

fraringn vaumlrmepumpen minskades effekten tills det inte laumlngre fanns naringgon avsaumlttning alls enligt

diskussion om brytpunkt i avsnittet om ventilation i metod-delen ovan

Erharingllet varaktighetsdiagram kunde sedan jaumlmfoumlras mot varaktighetsdiagrammet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna innan aringtgaumlrder foumlr energibesparing gjorts foumlr att se skillnaden i koumlpt

vaumlrmeenergi i de baringda fallen

Vaumlrden foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika utomhustemperaturer beraumlknades paring

samma saumltt ekvation 4 och med samma vaumlrden som i avsnittet foumlr flaumlktluftvaumlrmare i rdquoMetodrdquo

33 detta eftersom den totalt installerade effekten paring de nya flaumlktluftvaumlrmarna aumlr taumlnkta att

exakt matcha den totala effekten paring de gamla

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 35: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

29

44 Pumpgrop

Det som kan vara intressant att titta paring ur pumpgropens perspektiv aumlr i hur stor utstraumlckning

effekten som finns tillgaumlnglig i pumpgropen motsvarar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov Foumlr

att goumlra en uppskattning paring detta behoumlvs maximalt kyleffektbehov som med foumlreslagna

framlednings- och koumlldbaumlrartemperaturer enligt figur 9 blir 50 kW respektive 70 kW foumlr en

total paring 120 kW Utoumlver det maximala kyleffektbehovet behoumlvdes aumlven en uppskattning

goumlras denna uppskattning innebar att naumlr vaumlrmepumpen naringr brytpunkten det vill saumlga den

punkt daumlr moumljlighet till full avsaumlttning paring levererad vaumlrmeeffekt inte laumlngre finns saring sjoumlnk

behovet av kyleffekt procentuellt sett lika mycket som avsaumlttningen avvek mot maximal

avsaumlttning foumlr att tydliggoumlra tankegaringngen presenteras ett kort exempel

Maximal vaumlrmeeffekt 82 kW

Maximal kyleffekt 50 kW

Maximal avsaumlttningsmoumljlighet 80 kW (brytpunkten aumlr redan naringdd)

Detta resulterar i att avsaumlttningsmoumljligheten aumlr (

) av maxeffekt

Med antagandet att maximalt kyleffektbehov sjunker lika mycket som maximal vaumlrmeffekt

blir kyleffektbehovet i detta exempel daring

Foumlr att aringskaringdliggoumlra kyleffekttaumlckningen i pumpgropen uppraumlttades ytterligare ett

varaktighetsdiagram som visar effekt som funktion av tid Tvaring kurvor ritades in dels

pumpgropens effekt oumlver tid vilken beraumlknades i avsnittet pumpgrop under metod-delen och

dels det sammanlagda behovet av kyleffekt (120 kW) foumlr de tvaring vaumlrmepumparna oumlver tid

beraumlknade enligt ovan vid de tidpunkter daumlr inte fullt kyleffektuttag goumlrs

45 Ekonomi

En ekonomisk kalkyl aumlr ett utmaumlrkt verktyg att anvaumlnda naumlr loumlnsamheten i olika

investeringsalternativ skall jaumlmfoumlras mot varandra eller vid en utvaumlrdering om en investering

aringterbetalar sig inom rimlig tid En ekonomisk kalkyl aumlr dock saumlllan saring exakt att den kan

anvaumlndas som facit oumlver en investering utan kalkylen boumlr i foumlrsta hand anvaumlndas som en

utgaringngspunkt naumlr olika alternativ vaumlgs mot varandra

Det finns maringnga olika alternativ paring hur en ekonomisk kalkyl kan utfoumlras daumlr ett av de

vanligaste alternativen aumlr Pay-off metoden (ekvation 8) en metod som framfoumlrallt anvaumlnds foumlr

att enkelt och snabbt visa paring hur en investering aringterbetalar sig

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 36: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

30

(8)

Daumlr

aumlr aringterbetalningstiden i aringr

aumlr kostnaden foumlr investeringen i kr

aumlr aringrlig besparing i kr

Foumlr att beraumlkna pay-off tiden foumlr foumlreslagna aringtgaumlrder togs kostnader (tabell 4) fram av UMIA

AB [4] kostnaderna avser en komplett fungerande installation med alla dess ingaringende

komponenter foumlr respektive omraringde enligt aringtgaumlrdsfoumlrslag ovan

Tabell 4 Totalkostnad foumlr de olika foumlrslagen

Omraringde Kostnad (kr)

Flaumlktluftvaumlrmare 775 000

Vaumlrmepumpar 800 000

Ventilation 445 000

Totalt 2 020 000

Foumlrutsaumlttningarna vid pay-off beraumlkningen var att spets-el till flaumlktluftvaumlrmare samt

ventilation levereras fraringn en elpanna foumlr att taumlcka behovet de tillfaumlllen som inte aringtervinning

och vaumlrmepumpar (och vaumlrmepumparnas egna elpatroner) raumlckt till Beraumlkningarna foumlr aringrlig

besparing genom foumlreslagna aringtgaumlrder gjordes genom att beraumlkna summan av kostnaden foumlr

externt koumlpt energi innan foumlreslagna aringtgaumlrder subtraherat med kostnaden foumlr externt koumlpt

energi efter foumlreslagna aringtgaumlrder I summan foumlr kostnad efter foumlreslagna aringtgaumlrder raumlknades aumlven

kostnader foumlr energi som taumlcks av vaumlrmepumpen in daumlr elpriset reducerades beroende paring

vaumlrmepumpens beraumlknade COP-vaumlrde En beraumlkning foumlr respektive aringtgaumlrd gjordes enligt

ekvation 9 daumlr beraumlkningen foumlr ventilation visas nedan

(

) (9)

Daumlr

aumlr aringrlig besparing foumlr ventilationen efter foumlreslagna aringtgaumlrder i kr

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 37: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

31

aumlr externt koumlpt elenergi foumlre aringtgaumlrder i kWh

aumlr elpriset i krkWh

aumlr externt koumlpt elenergi efter aringtgaumlrder i kWh

aumlr energitaumlckningen foumlr vaumlrmepumpen i kWh

aumlr priset foumlr energin levererad av vaumlrmepumpen beroende paring dess COP i krkWh

Elpriset som anvaumlnts vid beraumlkningar aumlr 05 krkWh enligt UMIA AB [4]

Paring samma saumltt som ovan ekvation 9 beraumlknades aumlven aringrlig besparing av flaumlktluftvaumlrmare med

den enda skillnaden att COP-vaumlrdet foumlr vaumlrmepumpen i den foumlreslagna aringtgaumlrden var naringgot

saumlmre paring grund av houmlgre framledningstemperaturer vilket aumlven paringverkade energipriset naringgot

upparingt

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 38: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

32

5 Resultat

Under denna del presenteras resultat av beraumlkningar foumlr identifierade avsaumlttningsomraringden

baringde foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt resultatet av beraumlkningar oumlver pumpgropens

energi och effekttaumlckningsgrad

51 Ventilation

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 10) foumlr beraumlkningar paring ventilationsaggregat

TAFA 1 och 5 tillsammans Varaktighetsdiagrammet visar baringde effektbehov foumlr eftervaumlrme

av luft till oumlnskad temperatur (15degC) samt aringtervunnen vaumlrmeeffekt (roumldmarkerad) under hela

aringret i samma diagram detta foumlr att tydliggoumlra behovet av eftervaumlrme efter aringtervinning

Figur 10 Varaktighetsdiagram oumlver effektbehov och aringtervunnen effekt paring TAFA 1 och

5 tillsammans

Arean mellan kurvorna (blaringmarkerad) det vill saumlga den energi som kraumlvs foumlr att taumlcka behovet

av eftervaumlrme foumlr tilluften efter vaumlrmearingtervinning har beraumlknats till ca 642 MWharingr naumlr

haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift under 70 av tiden

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 39: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

33

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 11) fraringn beraumlkningar gjorda oumlver ventilationen

efter foumlreslagna aringtgaumlrder Noterbart aumlr att aringtervunnen vaumlrmeenergi (roumldmarkerad) stigit

markant med foumlrbaumlttrad temperaturverkningsgrad

Figur 11 Varaktighetsdiagram foumlr ventilationen med 60 verkningsgrad paring

aringtervinning samt tillsatsvaumlrme fraringn vaumlrmepump via Econet-system

Beraumlkningar visar att behovet av koumlpt energi foumlr taumlckning av eftervaumlrmebehov det vill saumlga

arean mellan kurvan oumlver det totala effektbehovet och kurvan foumlr aringtervunnen vaumlrmeeffekt och

vaumlrmepump (blaringtt omraringde i figur 11) blir ca 79 MWharingr samt att bidraget fraringn vaumlrmepumpen

(groumlnt omraringde i figur 11) aumlr ca 200 MWharingr naumlr haumlnsyn tagits till att aggregatet bara aumlr i drift

under 70 av tiden

Minskningen av energibehovet foumlr eftervaumlrme av tilluft blir daumlrmed ca 563 MWharingr efter

foumlreslagna aringtgaumlrder varav 200 MWharingr av dessa levereras av vaumlrmepumpen och oumlvrig energi

sparas genom houmlgre verkningsgrad i aringtervinningen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 40: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

34

52 Flaumlktluftvaumlrmare

Resultatet av beraumlkningar gjorda foumlr flaumlktluftvaumlrmarna kan ses i varaktighetsdiagrammet

nedan (Figur 12)

Figur 12 Energibehov foumlr flaumlktluftvaumlrmare

Beraumlkningar visar att energibehovet det vill saumlga arean under kurvan (blaringmarkerad) motsvarar

ca 515 MWharingr

Varaktighetsdiagrammet (figur 13) framtaget foumlr flaumlktluftvaumlrmarna efter aringtgaumlrdsfoumlrslag visar

baringde total energi och energi levererad fraringn vaumlrmepump

Figur 13 Varaktighetsdiagram oumlver total energi foumlr flaumlktluftvaumlrmare med vattenbatteri

samt andelen som taumlcks av vaumlrmepumpens levererade energi

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

0

50

100

150

200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 41: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

35

Beraumlkningar gjorda med varaktighetsdiagrammet som grund visar att behovet av koumlpt energi

det vill saumlga arean (blaringmarkerat omraringde) mellan kurvan foumlr flaumlktluftvaumlrmarnas totala

effektbehov och fraringn vaumlrmepumpen levererad vaumlrmeeffekt blir ca 124 MWharingr vaumlrmepumpen

(roumldmarkerad) taumlcker ca 391 MWharingr

Efter foumlreslagna aringtgaumlrder kommer daumlrmed ca 391 MWh av det totala energibehovet foumlr

flaumlktluftvaumlrmarna att taumlckas av vaumlrmepumpen vilket bidrar till en reducerad kostnad foumlr koumlpt

energi paring grund av vaumlrmepumpens COP-vaumlrde

53 Pumpgrop

Nedan visas beraumlknat varaktighetsdiagram (figur 14) foumlr pumpgrop 101 under

uppvaumlrmningssaumlsong daumlr blaringmarkerad area motsvarar bortspolad energi ur pumpgropen under

perioden

Figur 14 Varaktighetsdiagram oumlver bortspolad energi fraringn pumpgrop 101

under uppvaumlrmningssaumlsongen aringr 2012

Foumlr normalaringret 2012 beraumlknas den totalt bortspolade energin under uppvaumlrmningssaumlsong till

887 MWh

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 8400

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 42: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

36

Nedan visas varaktighetsdiagrammet (figur 15) som erhoumllls genom beraumlkningar av

pumpgropens kyleffekttaumlckning efter aringtgaumlrdsfoumlrslag daumlr blaring kurva markerar tillgaumlnglig effekt i

pumpgrop 101 och roumld kurva markerar vaumlrmepumparnas kyleffektbehov

Figur 15 Varaktighetsdiagram oumlver effekttaumlckning av kyleffektbehov ur pumpgrop 101

Resultatet av beraumlkningarna i varaktighetsdiagrammet visar att taumlckning finns foumlr

vaumlrmepumparnas totala kyleffekt under 3984 timmar av totalt 7608 timmar med

kyleffektbehov (daumlr blaring och roumld kurva korsar varandra) beraumlkningar visar ocksaring att

energitaumlckningsgraden aumlr 91 Detta pekar paring att taumlckning finns framfoumlrallt under

houmlglasttimmar diagrammet visar aumlven att potential finns foumlr ytterligare kyleffektuttag under

aringtminstone 2000-2500 h

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Effe

kt [

kW]

Tid [timmar]

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 43: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

37

54 Ekonomi

Resultatet av pay-off beraumlkningar baserade paring vaumlrden fraringn beraumlkningar av koumlpt energi foumlre och

efter foumlrbaumlttringar genom foumlreslagna aringtgaumlrder redovisas nedan i tabell 5

Tabell 5 Aringrliga driftskostnader foumlre och efter foumlreslagna aringtgaumlrder samt aringrlig besparing

Omraringde Kostnad foumlre aringtgaumlrder

(kraringr) Kostnad efter aringtgaumlrder

(kraringr) Besparing (kraringr)

Flaumlktluftvaumlrmare 257 569 121 844 135 725

Ventilation 320 778 70 012 250 766

Total besparing 386 491

Total besparing efter aringtgaumlrder blir alltsaring ca 386 491 kraringr vilket ger en pay-off tid paring 52 aringr foumlr

foumlreslagna aringtgaumlrder

Figur 16 beskriver investeringens beraumlknade pay-off tid som funktion av elpriset Daring stora

delar av aringtgaumlrdsfoumlrslagets besparingar sker genom energi levererad av vaumlrmepumpar aumlr det

denna del som blir beroende av elpriset

Figur 16 Investeringens pay-off tid som funktion av elpris

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03 035 04 045 05 055 06 065 07 075 08 085 09 095 1

Pay

-off

[Aring

r]

Elpris [krkWh]

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 44: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

38

6 Diskussion

Beraumlkningen som aumlr utfoumlrd oumlver flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov vid olika

utomhustemperaturer baseras paring en relativt grov uppskattning De som framfoumlrallt aumlr slaringende

aumlr effektbehovet vid temperaturer runt 10degC och oumlver utomhus Rimligtvis boumlr effektbehovet

vid dessa temperaturer vara naringgot laumlgre aumln det ur ekvationen erharingllna vaumlrdet vilket goumlr att

hela kurvan kanske kunde varit lite brantare Detta hade ocksaring bidragit till att

kyleffekttaumlckningen fraringn pumpgropen varit aumlnnu houmlgre aumln de redan houmlga 91 Beraumlknat

vaumlrde faringr dock anses ge en fingervisning om en ungefaumlrlig avsaumlttnings- och

besparingspotential

Foumlr att mer exakt bestaumlmma effektbehovet vid olika utomhustemperaturer behoumlver det

antingen maumltas eller simuleras i programvara saumlrskilt framtagen foumlr aumlndamaringlet

Baringda dessa metoder aumlr relativt tidskraumlvande om maumltningar skall goumlras behoumlver dessa utfoumlras

kontinuerligt under aringtminstone den kalla delen av aringret foumlr att faring en bra bild oumlver laumlget

Datorsimulering av en byggnads effektbehov vid raringdande utomhustemperatur kan vara en

loumlsning dock aumlr dessa simuleringar ofta beroende av en oerhoumlrd maumlngd parametrar vilket goumlr

det mycket tidskraumlvande att bygga modellen foumlr att faring en raumlttvisande beskrivning om inte en

stor maumlngd antaganden goumlrs vilket litegrann motverkar syftet Paring grund av tidsbegraumlnsningen

i detta arbete har inga simuleringar varit aktuella

I gjorda beraumlkningar har ingen haumlnsyn tagits till flaumlktluftvaumlrmarnas drivenergi det vill saumlga

den energi som kraumlvs foumlr att driva flaumlktarna denna energi kommer dock oumlvervaumlgande

byggnaden tillgodo som extra tillfoumlrd vaumlrme Drivenergi foumlr vaumlrmepumparnas

cirkulationspumpar och pumpar foumlr att uppraumlttharinglla oumlnskat floumlde av vatten fraringn pumpgropen

till mellanvaumlxlaren och koumlldbaumlraren har inte heller tagits med i beraumlkningarna dock boumlr de

kanske beaktas i en aumlndaring mer noggrann ekonomisk analys

Vid beraumlkningar om pumpgropens energitillgaringng och effekttaumlckning har eventuella foumlrluster

som sker fraringn tanken till omvigningen foumlrsummats Dessa har foumlrsummats paring grund av att

vaumlrmepumparna enbart kan koumlras under perioden daring produktion raringder under vilken tid ocksaring

enligt beraumlkningar tillraumlcklig taumlckning finns i stor utstraumlckning En initial tanke om att

pumpgropen kunde anvaumlndas som en stor ackumulatortank daumlr varmt vatten kunde haumlmtas

aumlven under laumlngre produktionsstopp visade sig inte riktigt fungera daring kravet fraringn processen aumlr

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 45: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

39

att vattnet haringller sig vid satt boumlrvaumlrde naringgot som inte kunnat haringllas om vaumlrmepumpar tillaringtits

haumlmta vaumlrme fraringn pumpgropen aumlven under icke produktionstid

Temperaturen paring inkommande aringvatten som ligger till grund foumlr alla beraumlkningar gjorda oumlver

effekt och energi i pumpgrop 101 under uppvaumlrmningsperioden aringr 2012 har uppskattats till

4degC eftersom att inga maumltningar finns foumlr temperaturen paring detta vatten under aringret

Temperaturen paring vattnet skiftar rimligen upp och ner under aringret beroende paring saumlsong under

vintern boumlr temperaturen kunna naring naumlrmare 0degC foumlr att paring sommaren kunna komma upp i

ganska houmlga temperaturer Uppskattningen paring 4degC har gjorts utifraringn detta scenario daumlr vattnet

efter sommaren antas har vaumlrmts upp och daring haringller en ganska houmlg temperatur under houmlsten foumlr

att sedan kylas ner och vara kallt under vintern och tidiga varingren vilket goumlr att en uppskattad

medeltemperatur paring 4degC under uppvaumlrmningssaumlsongen oktober till maj kaumlnns rimlig Skulle

det visa sig att medeltemperaturen aumlr houmlgre kommer mindre kyleffekttaumlckning att finnas i

pumpgropen Beraumlkningarna visar att det finns en raumltt god marginal foumlr kyleffekttaumlckning

under ca 3000 h vilket goumlr ett eventuellt fel i uppskattningen mindre kritiskt daring detta aumlven

motsvarar en procentuellt stor andel av kyleffektbehovet

Vissa av de vaumlrden som anvaumlnts som underlag i beraumlkningarna bland annat ventilationens

temperaturverkningsgrad har uppskattas De avvikelser som uppskattningarna innebaumlr slaringr

troligen aringt baringda haringll vaumlrdet kan antingen bli foumlr litet eller foumlr stort Huvudsyftet aumlr dock att

kunna ge en fingervisning om hur verkligheten ser ut och sett till det saring fungerar

uppskattningar tillfredsstaumlllande

Foumlr att faring mer exakta vaumlrden paring beraumlkningar gjorda i varaktighetsdiagrammet hade det varit

oumlnskvaumlrt med timmedeltemperatur foumlr orten och timmedelvaumlrden foumlr floumlden oumlver aringret detta

hade minskat felmarginalen vid beraumlkningarna jaumlmfoumlrt med i arbetet anvaumlnda

dygnsmedelvaumlrden

Beraumlkning av vaumlrmepumparnas COP-vaumlrden har gjorts paring ett saumltt som inte inkluderar

driveffekt foumlr koumlld- och vaumlrmebaumlrarnas cirkulationspumpar Foumlrluster foumlr kompressorn och

motorn som driver kompressorn har inte heller tagits med i beraumlkningarna Om dessa vaumlrden

tas med i beraumlkningen saring skulle beraumlknade COP-vaumlrden saumlnkas naringgot vilket goumlr att det kan

debatteras huruvida dessa boumlr tas med i beraumlkningar eller inte daring COP-vaumlrdet paringverkar

framfoumlrallt priset foumlr energi producerad av vaumlrmepumparna

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 46: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

40

Foumlr att foumllja upp resultatet av foumlreslagna aringtgaumlrder kan statistik foumlr maringnadsfloumlden av aringvatten till

pumpgropen anvaumlndas Aumlven om maringnadsfloumlden givetvis kan variera fraringn aringr till aringr boumlr

nedkylningen fraringn vaumlrmepumparna aumlndaring ge ett saring pass stort avtryck att en relativt god bild

oumlver hur vaumll aringtgaumlrderna fungerar kan ges Aumlven driftsinformation fraringn vaumlrmepumparnas

styrsystem boumlr kunna ge en indikation paring hur mycket kompressorerna garingtt och man boumlr utifraringn

detta kunna se hur vaumll installationen fungerat jaumlmfoumlrt med den beraumlknade potentialen

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 47: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

41

7 Foumlrslag paring ytterligare arbete

Ett foumlrslag paring fortsatt arbete skulle kunna vara att goumlra en noggrann maumltning eller simulering

av flaumlktluftvaumlrmarnas effektbehov samt aringvattnets temperatur oumlver aringret foumlr att kunna bekraumlfta

resultatet i denna rapport

Det hade varit oumlnskvaumlrt om dimensioneringar och foumlrslag paring ingaringende komponenter saringsom

exempelvis vaumlrmevaumlxlare och pumpar kunnat arbetas fram och redovisas foumlr att faring en mer

heltaumlckande rapport Paring grund av tidsbrist har detta inte kunnat goumlras i arbetet utan laumlmnas

som foumlrslag paring ytterligare arbete

Dock saring vore det mest intressanta foumlrslaget paring fortsatt arbete att goumlra noggranna maumltningar

oumlver baringde temperaturer och volymsfloumlden paring vattnet som kommer in till pumpgropen fraringn

processen Det som goumlr dessa vaumlrden intressanta aumlr att det daring moumljliggoumlr en fortsatt utredning

om en loumlsning daumlr pumpgropen delas upp i tre delar daumlr det i den foumlrsta delen kan avskiljas

slaggprodukter fraringn processvatten foumlr att sedan slussa rent vatten vidare till del tvaring I del tvaring

skulle det varma processvattnet om det visar sig vara varmt nog samlas och anvaumlndas direkt

till eftervaumlrme av tilluften i exempelvis ett Econet-system I den tredje delen kan kallt aringvatten

samt returvatten fraringn Econet-systemet samlas och anvaumlndas till haumlrdprocessen efter att ha

blandats upp med en liten maumlngd varmt vatten till oumlnskad temperatur

Energin som skulle kraumlvas foumlr att tillfoumlra vaumlrme till Econet-systemet skulle med denna loumlsning

enbart bli den som cirkulationspumpen drar vilken i sammanhanget aumlr foumlrsumbar

Ytterligare beraumlkningar kring loumlsningen kan bestaring i att avgoumlra om det skulle vara bra att

isolera de varma och de kalla delarna fraringn varandra foumlr att beharinglla vaumlrme paring de varma delarna

i saring stor utstraumlckning som moumljligt

Utoumlver detta skulle en beraumlkning oumlver hur mycket floumlde som kraumlvs foumlr eftervaumlrme av tilluften

kunna visa paring om ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns eller inte Skulle det visa sig att

ytterligare oumlverskott av varmt vatten finns kan antingen detta vatten anvaumlndas direkt till

golvvaumlrmesystemet som finns i vissa delar av kontorsdelen av byggnaden samt i viss

utstraumlckning till flaumlktkonvektorer som ocksaring finns installerade i kontorsdelen

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 48: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

42

8 Slutsatser

Beraumlkningarna visar paring att potentialen finns foumlr anvaumlndning av processvatten foumlr vaumlrmning av

vaumlrmepumparnas koumlldbaumlrare under stoumlrre delen av tiden daring behov foumlreligger De ekonomiska

beraumlkningarna visar paring att potential foumlr besparing finns aumlven om aringterbetalningstiden paring 52 aringr

kan tyckas relativt laringng Det laringga elpriset som anvaumlnts i beraumlkningen spelar givetvis en stor

roll foumlr aringterbetalningstiden det man dessutom inte boumlr gloumlmma aumlr den miljoumlmaumlssiga vinst som

goumlrs Genom att anvaumlnda vaumlrmepumpar och paring saring vis kyla ner vattnet i pumpgropen behoumlver

fabriken inte ta lika mycket kylvatten fraringn aringn under uppvaumlrmningssaumlsong Daring fabriken i

dagslaumlget har ett mycket stort vattenuttag ur aringn boumlr aumlven detta vaumlgas in i foumlrdelen med en

eventuell installation tillsammans med det faktum att koumlpt energi minskas vilket globalt sett

hjaumllper till genom minskade utslaumlpp fraringn olje- och kolkraftverk

I det stora hela faringr maringl och syfte anses uppfyllt Beraumlkningar avseende energiinneharingll i

processvattnet samt dess taumlckningsgrad foumlr vaumlrmepumpar visar paring att potential finns foumlr

energiuttag ur processvattnet och att energieffektivisering av studerade avsaumlttningsomraringden

kan goumlras

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 49: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

43

9 Referenser

[1] Woods Flaumlkt Flaumlkt Woods [Online] Flaumlkt Woods 2011 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwflaktwoodsseprodukterkomfortventilationkyl-och-

atervinningssystemeconet

[2] Houmlrnquist Martin VD vid UMIA AB Umearing sn 2013

[3] Edlund Christer Systemspecialist vid Olofsfors AB Olofsfors sn 2013

[4] Ruuth Andreacute Verksamhetschef reglerteknikenergiteknik vid UMIA AB Umearing sn

2013

[5] Cengel Yunus A and Boles Michael A Thermodynamics An engineering approach 7

England McGraw Hill Higher Education 201008 ISBN100071311114

[6] SMHI smhise SMHI LuftWebb [Online] SMHI 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpluftwebsmhise

[7] Boverket Boverket Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT [Online] Boverket

November 16 2009 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwboverketseGlobalBygga_o_forvaltaDokumentBygg-och-

konstruktionsreglerBBR_avsnitt_9dvut_2009201_4_dagarpdf

[8] NIBE NIBE bergvaumlrmepumpar [Online] 2013 [Cited Maj 20 2013]

httpwwwnibese

[9] Alfvegren Thomas Saumlljare foumlr region vaumlst vid Eveco AB Goumlteborg sn 2013

[10] Catarina Warfvinge Mats Dahlblom Projektering av VVS -installationer sl

Studentlitteratur 2009 ISBN10 9144055617

[11] Tobias Alstroumlm Per Stroumlm Energikartlaumlggning av luftbehandlingssystem paring [Online]

2007 [Cited maj 20 2013]

httpwwwhissePageFiles5549Examensarbete_2007_AlmstromStrompdf

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare

Page 50: Utvärdering av möjligheten att tillvarata energi ur processvattenumu.diva-portal.org/smash/get/diva2:634508/FULLTEXT01.pdf · 2013. 7. 1. · Erik Andersson 2013 Examensarbete,

Bilaga 1

Bilaga

Figur 1 nedan visar databladet foumlr i arbetets aringtgaumlrdsfoumlrslag framtagna flaumlktluftvaumlrmare Savana

4G och Savana 6G

Figur 1 Datablad foumlr foumlreslagna flaumlktluftvaumlrmare