Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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