Optimering af ventilationsanlæg hos Lindø Industripark A/S

Transkript

1 Optimering af ventilationsanlæg hos Lindø Industripark A/S - FMS Steffen Møller

2 Indhold Forord... 2 Abstract Indledning Problemstilling Problemformulering Hypotese Metode Beskrivelse af ventilationsanlæggene Opbygning Ventilationsanlæg til skabsvarme Ventilationsanlæg til omklædningsrum Ventilationsanlæg til baderum Virkemåde Regulering af ventilationsanlæg Blandesløjfe til forsyning af varmefladen Analyse Logning af temperatur Komponenter der kan være skyld i temperatursvingningerne Konsekvenser Måling af volumenstrøm og temperatur Løsningsforslag Økonomi Diskussion Delkonklusion Energioptimering Analyse Nuværende energiløsning Løsningsforslag Økonomi Delkonklusion Konklusion Perspektivering

3 6. Kilder Bøger: Hjemmesider: Personer: Forord I forbindelse med mit 6. semester på Fredericia Maskinmesterskole har jeg været i bachelor praktik hos Lindø Industripark, gennem 17 uger. Under mit praktikforløb har jeg været placeret i den tekniske afdeling over for Facility manager, Michael Gudmundsson. Her har jeg fået lov til at deltage i driftsmøder, møder med kunder mm. Derudover fik jeg lov til at følge det daglige arbejde som maskinmester helt tæt på. Dette har bevirket at jeg har fået en masse spændende og lærerige oplevelser. Tiden hos Lindø Industripark har været en god oplevelse. Derfor ønsker jeg at sige en stor tak til de personer som har bidraget til dette og været behjælpelige omring mit projekt. - Michael Gudmundsson, Facility Manager ved Lindø Industripark For det første for at tage mig i praktik, give mig lærerige oplevelser, altid behjælpelig og snaksalig. - Claus Rasmussen, VVS-montør ved Nordisk Klima For at være behjælpelig med opbygningen af ventilationsanlæggene og udforme tilbud. - Finn Jensen, Direktør ved Bellinge Ventilation For lån af udstyr til diverse målinger og udforme tilbud. - Kent Sørensen, El-installatør ved Caverion For at være behjælpelig med opsætning af udstyr. 2

4 Abstract This project deals with a problem regarding variable temperature in a service building at Lindø Industripark. The three ventilation systems which stands for heating and ventilation of bathrooms, changing rooms and lockers will be analyzed and the cause of the variable temperatures will be found. One of the hypothesis is about the variable temperatures is caused by a temperature regulation thats not functionel, so by getting the temperture in control, it will again be possible to keep a constant temperature. The second hypothesis is about that it will be possible to achieve a saving of 50% by installing a recycling facility. The hypothesis about the failed temperature regulation ends with a replacement of three mixing loops and in an annual saving of approximately kr. And a simple payback period of approximately 1.5 years. The hypothesis that would analyze whether it is possible to achieve a saving of 50%, did chose a counterflow heat exchanger that would provide an annual saving of approximately 68% and a simpel payback period of approxmately 8 years. 3

5 1. Indledning Lindø Industripark blev dannet i 2009, da Lindø værftet lukkede. Lindø Industripark blev opkøbt af Odense Havn i 2014 og hedder nu Lindø port of Odense. Industriparken har et område på mere end en million kvadratmeter og har ca. 90 lejere. Derudover er der m 2 bygninger og produktionshaller. Industriparken har en masse løftekapacitet blandt andet en portalkran der kan løfte op til 1000 tons. Dette tiltrækker lejere med store konstruktioner. Her kan nævnes Bladt Industries A/S, MHI Vestas Offshore Wind A/S, Siemens Wind Power A/S og Fayard A/S. Lindø Industripark står for fællesområder såsom, omklædningsrum og kantiner. I et omklædningsrum med tilhørende baderum i servicebygning 2 er der tre ventilationsanlæg der har problemer med svingende temperature. Dette har stået på siden industriparken købte området 1. Formålet med dette projekt er, at finde frem til grunden til de svingende temperature og komme med en løsning på dette. Der vil tilmed blive undersøgt om der kan opnås en energibesparelse ved installation af et genvindingsanlæg. 1.1 Problemstilling Lindø industripark har i et af deres service bygninger, et omklædningsrum med badefaciliteter og dertil tre ventilationsanlæg. Et anlæg der ventilerer omklædningens skabe med 24 C varm luft. Et anlæg der bruges til ventilering og opvarmning af omklædningsrummet til 24 C og et der bruges til ventilering og opvarmning af baderummet til 24 C. Anlæggende har en gammel Billman temperaturregulering, men man er i tvivl om den fungere som den skal. Med den nuværende reguleringsform opleves der, at temperaturerne i omklædningsrummet er meget svingende. Temperaturen opleves op til 6 C over setpunktet, hvilket er 24 C. Det ønskes at temperaturen kan holdes konstant og at det gøres mere energieffektivt. 1 Bilag 17 Interview med Michael Gudmundsson 4

6 1.2 Problemformulering Hvordan kan temperaturen holdes konstant og samtidig gøres mere energieffektivt? 1.3 Hypotese - Den svingende temperatur skyldes en temperaturregulering, der ikke fungere som den skal, så ved at få temperaturreguleringen til at fungere, vil det være muligt at holde temperaturen konstant - Ved at installere et genvindingsanlæg, vil det være mere energieffektivt at drive ventilationsanlægget og give en besparelse på 50% 1.4 Metode Der vil i projektet blive analyseret på de temperaturlogninger, der blev sat i omklædningsrummet i en periode på 14 dage. Dette er gjort, for at se hvordan temperaturene svinger. Analysen er baseret på dataindsamling i form af temperaturlogninger i opholdszonen i omklædningsrum, volumenstrømsmålinger i indblæsning ved forskellige driftssituationer i de tre ventilationsanlæg og i døråbning til teknikrum, der er udarbejdet P&ID diagram, beregninger af varmeforbrug, beregninger af temperaturer før varmefladen i forskellige situationer, indhentet tilbud på blandesløjfer og genvindingsanlæg. Målingerne og beregningerne er foretaget efter metoder fra fagbøger. En mere detaljeret beskrivelse af fremgangsmetoden følger i de opdelte afsnit. Efter de to analyser vil der blive konkluderet på om hypoteserne bliver opfyldt. Og til sidst vil der blive fundet frem til hvorvidt om hypoteserne er rentable. 5

7 2. Beskrivelse af ventilationsanlæggene 2.1 Opbygning I dette afsnit vil de tre ventilationsanlægs opbygninger af komponenter og kanalføring blive gennemgået og luftens vej fra indsugning til indblæsning. Her beskrives kun de mekaniske komponenter. Figur 1- P&ID diagram Ventilationsanlæg til skabsvarme Ventilationsanlægget til skabsvarme består af et grundfilter, en varmeflade, der bruger fjernvarmevand til opvarmning og en ventilator der bliver trukket af en asynkronmotor, der kører med konstant omdrejningstal med remtræk. Efter ventilatoren, forgrener ventilationskanalen sig ud i tre grene med en kanaldimension på 250x250mm og et håndbetjent spjæld på hver gren. Herefter forlader ventilationskanalerne teknikrummet og føres ud i omklædningsrummet og ned igennem rummet, hvor der har, for hver række af skabe, er et cirkulært rør koblet på ventilationskanalen med et håndbetjent spjæld på og her føres ind i bunden af skabene. Ventilatoren suger luften direkte fra teknikrummet. 6

8 2.1.2 Ventilationsanlæg til omklædningsrum Ventilationsanlægget til ventilation og opvarmning af omklædningsrummet består ligeledes af et filter, en varmeflade, der benytter fjernvarmevand til opvarmning af luften, og herefter en ventilator, der er remtrukken af en asynkronmotor, der kører med konstant omdrejningstal. Efter ventilatormotoren deler ventilationskanalen sig ud i 2 grene i dimensionen Ø800mm med et håndsbetjent spjæld til hver gren. Dette giver mulighed for at regulere flowet eller lukke af for en gren. Herefter forlader ventilationskanalerne teknikrummet og føres ned igennem omklædningsrummet med rektangulære dyser hver anden meter, på begge sider af kanalerne. Ventilatoren suger udeluft fra en fælles indsugningskanal fra bygningens tag, hvor der sidder et driftsspjæld Ventilationsanlæg til baderum Ventilationsanlægget til ventilation og opvarmning af baderummet består af et motorspjæld, et filter, en varmeflade, der også benytter fjernvarmevand til opvarmning af luften, og herefter en ventilator, der er remtrukken af en asynkronmotor, der kører med konstant omdrejningstal. Efter ventilatoren er ventilationskanalen i dimensionen 400x600mm og føres ud af teknikrummet og ned igennem baderummet langs muren med rektangulære dyser ud mod baderummet. Ventilatoren suger udeluft fra den samme indsugningskanal som ventilationsanlægget til omklædningsrummet. 2.2 Virkemåde I dette afsnit vil reguleringen af ventilationsanlæggene blive gennemgået, samt reguleringsmæssige komponenter og dennes placering. Fjernvarmesystemet der forsyner varmefladerne vil ligeledes blive beskrevet i dette afsnit Regulering af ventilationsanlæg Rumtemperaturen i omklædningsrummet og baderummet reguleres af hver sin regulator. Reguleringen er en ældre PID regulator fra Billman. Reguleringen fungere som en kaskaderegulering. Der sidder en temperaturføler i rummet og en temperaturføler i indblæsningen. Der benyttes en kaskaderegulering, da ventilationsanlægget til skabene 7

9 også bidrager til opvarmning af omklædningsrummet. Temperaturen reguleres ved, at regulere på mængden af fjernvarmevand, der løber gennem varmefladen ved hjælp af en motorventil. Varmefladerne er monteret med en frosttermostat, der i tilfælde af frostfare vil lukke driftsspjældet (SM1), lukke ventilationsanlægget ned og åbne varmefladens motorventil op. Driftsspjældet (SM1) skal desuden lukke ved forsyningssvigt. Ved hvert filter sidder et u-rørsmanometer til at måle differenstrykket over filteret og når differenstrykket bliver for stort, bliver en boks under u-rørsmanometeret aktiveret og fortæller at filteret skal skiftes. Dette kræver en visuel inspektion af ventilationsanlæggene Blandesløjfe til forsyning af varmefladen Hver af varmefladerne i ventilationsanlæggene har deres egen blandesløjfe. Varmefladen forsynes med fjernvarmevand, der af en cirkulationspumpe drives igennem en drøvleregulering, hvor der er mulighed for at genbruge returvandet igennem en shuntkreds. En motorventil, der er placeret før shuntkredsen og cirkulationspumpen regulere, hvor meget nyt fjernvarmevand, der lukkes ind. 2.3 Analyse I dette afsnit vil driften af ventilationsanlæggene blive analyseret for at finde ud af, hvad der kan være skyld i disse temperatursvingninger, som danner problemstillingen og grundlaget for dette projekt. I forbindelse med analysen vil der blive kigget på, hvilke komponenter der kan have indflydelse på disse temperatursvingninger. For at se omfanget af temperatursvingningerne, er der foretaget logninger af temperaturen i omklædningsrummet. For at vise de energimæssige og økonomiske konsekvenser af temperatursvingningerne, er der foretaget volumenstrømsmålinger på de tre ventilationsanlæg Logning af temperatur For at se omfanget af temperatursvingningerne, er der foretaget logninger af temperaturen i omklædningsrummet over en periode på 14 dage. Til logningen af temperaturen er der blevet brugt en luftkvalitetsmonitor fra Elma. Luftkvalitetsmonitoren er af modellen DT802D 8

10 og måler både CO2 koncentrationen, den relative luftfugtighed og temperaturen. Instrumentet har en opløsning på temperaturen på 0,1 C og en nøjagtighed på ±1 C, hvilket ikke er særlig nøjagtigt. Formålet med denne temperaturlogning er ikke nøjagtigheden af temperaturen, men for at få en indikation af, hvordan temperaturen i omklædningsrummet svinger. Luftkvalitetsmonitoren blev placeret i opholdszonen, ca. 170cm fra gulvet, forenden af den midterste skabsrække. Temperaturen blev logget hvert andet minut. Figur 2 - Udklip af temperaturlogning 2 Punkt nr. Dato Klokkeslæt Temperatur 1 27/04-16 Kl 18:30 27,1 C 2 28/04-16 Kl 03:00 25,3 C 3 28/04-16 Kl 17:00 27,3 C 4 29/04-16 Kl 03:00 25,1 C 5 29/04-16 Kl 13:30 27,1 C 6 30/04-16 Kl 02:00-05:00 25,9 C 7 30/04-16 Kl 16:00 27,4 C 8 01/05-16 Kl 03:15 25,8 C Tabel 1 - Højeste og laveste temperature fra udklip af logning Som det ses på Figur 2, svinger temperaturen i løbet af døgnet. Dette er et udklip af den samlede kontinuerlige logning af temperaturen i omklædningsrummet. Den fulde logning kan findes i bilagene. Punkterne med døgnets højeste og laveste temperatur er sat ind i 2 Fuld logning ses på Bilag 3 9

11 Tabel 1. Dette udklip er valgt, da der i denne periode ikke var store ændringer i udeklimaet 3, der kunne påvirke temperaturlogningerne. Temperaturreguleringen fra Billman er indstillet til at holde en temperatur på 24 C i omklædningsrummet. Det fremgår af temperaturlogningen, at temperaturen ligger højere end, hvad temperaturreguleringen er indstillet til, selv når temperaturen er på sidst laveste. Den laveste temperatur ses i punkt 4, med en temperatur på 25,1 C. Denne temperatur er målt d. 29/04-16 klokken 03:00, hvor udetemperaturen er lav 4, men temperaturen ligger stadig 1,1 C over setpunktet. Den højest målte temperatur ses i punkt 4, med en temperatur på 27,4 C d. 30/04-16 klokken 16. Det er 3,4 C over setpunktet. At temperaturen kan komme så meget højere end setpunktet, kunne tyde på at temperaturreguleringen ikke fungerer optimalt eller slet ikke fungerer. Der vil derfor blive undersøgt, i det efterfølgende afsnit, hvad der er skyld i at temperaturen ikke holder sig under setpunktet Komponenter der kan være skyld i temperatursvingningerne Der vil som det første blive kigget på de komponenter, der indgår i temperaturreguleringen, da en defekt komponent i reguleringssløjfen vil give store konsekvenser for reguleringens virkning. Der begyndes med en visuel inspektion af komponenterne, der indgår i temperaturreguleringen. Først vil der blive kigget på motorventilerne i blandesløjfen af fjernvarmevand til varmefladerne. Her fremkommer det tydeligt, at motorventilerne ikke er funktionsdygtige og derfor ikke kan udfører sin opgave i temperaturreguleringen, hvilket er at regulere mængden af fjernvarmevand til varmefladerne. 3 Kilde: 4 Bilag 20 - laveste temp. D. 29/

12 Figur 3 - Motorventiler på de tre blandesløjfer På Figur 3 ses de tre motorventiler, der indgår i de tre blandesløjfer til fjernvarmevandet til varmefladerne. Til venstre ses motorventilen, der sidder på blandesløjfen til forsyning af fjernvarmevand til varmefladen i ventilationsanlægget til baderummet. Her ses det, at der ingen forbindelse er fra motoren, der regulerer hvilken stilling ventilen skal stå i og så selve ventilen. Så i dette tilfælde ændres ventilens stilling ikke ved ændret varmebehov i baderummet og den samme mængde fjernvarmevand vil derfor løbe til varmefladen. I midten ses motorventilen, der sidder på blandesløjfen til forsyning af fjernvarmevand til varmefladen i ventilationsanlægget til omklædningsrummet. Her ses det, at der heller ingen forbindelse er fra motoren og så til selve ventilen, som der oprindeligt skulle være, men her er i stedet bundet en ledning imellem. Ledningen er bundet fast på motoren, men ikke på selve tandstangen, der bestemmer stillingen på ventilen. Så hvis det er tilfældet, at motoren er funktionsdygtig, vil den ikke påvirke stillingen på ventilen. Til højre ses motorventilen, der sidder på blandesløjfen til forsyning af fjernvarmevand til varmefladen i ventilationsanlægget til varme i skabene. Her er motorventilen helt afmonteret og erstattet med et stykke rent rør og en håndbetjent kugleventil. Dette betyder at mængden af fjernvarmevand til varmefladen nu skal reguleres manuelt. At ingen af de tre motorventiler er funktionelle og derfor ikke kan udfører sin funktion i temperaturreguleringen, gør at temperaturerne ikke bliver reguleret og der derfor konstant vil løbe den mængde fjernvarme igennem de tre blandesløjfer og igennem varmefladerne, som den stilling ventilerne står i. Claus Rasmussen, VVS-montør ved Nordisk Klima, der er 11

13 hyret ind af Lindø Industripark til at regulere temperaturen i omklædningsrummet og baderummet siger, at temperaturen i omklædningsrummet og baderummet kun bliver reguleret, når der bliver klaget over at temperaturen enten er for høj eller for lav, af omklædningens brugere. Da temperaturreguleringen ikke har mulighed for at regulere temperaturen af sig selv, på grund af de defekte motorventiler, regulere Claus temperaturen 5 ved enten at drøvle eller åbne op for ventilen på returløbet af fjernvarmevand fra varmefladen og på den måde bestemmer, hvor meget fjernvarmevand, der skal løbe gennem varmefladen. Dette er dog ikke muligt på alle tre blandesløjfer. Kugleventilerne på både fremløbet og returløbet på blandesløjfen, der forsyner varmefladen i ventilationsanlægget til omklædningsrummet er ikke mulige at regulere på, da de sidder fast Konsekvenser Der er flere problematikker forbundet med, at rumtemperaturerne reguleres på denne måde. Fra der er blevet drøvlet/åbnet for returløbet af fjernvarmevand fra varmefladen, til temperaturen har stabiliseret sig i rummet, går der en hvis tid. Så det bliver noget med at drøvle lidt, vente en hvis tid og så vende tilbage til omklædningsrummet og mærke om temperaturen er passende. Hvis temperaturen ikke er passende, må der drøvles/åbnes lidt for returløbsventilen og så vende tilbage igen senere og mærke efter igen. Der går en del tid med at indregulere temperaturen på denne måde. Som tidligere nævnt, er temperaturen svingende over en dag, så den temperatur man kommer tilbage til senere, giver ikke et retvisende billede af, om temperaturen er blevet passende reguleret. 5 Kilde: Claus Rasmussen, VVS-montør ved Nordisk Klima 12

14 Figur 4 - Logning over temperaturstigning i omklædningsrummet Punkt nr. Dato Klokkeslæt Temperatur 1 03/05-16 Kl 18:00 28,8 C 2 04/05-16 Kl 05:40 26,5 C 3 04/05-16 Kl 18:15 29,6 C 4 05/05-16 Kl 06:00 26,6 C 5 05/05-16 Kl 19:00 29,8 C 6 06/05-16 Kl 05:45 27,6 C 7 06/05-16 Kl 18:00 30,7 C 8 07/05-16 Kl 06:00 28,0 C 9 07/05-16 Kl 18:00 31,2 C 10 08/05-16 Kl 05:15 28,2 C Tabel 2 - Logning over temperaturstigning i omklædningsrummet Som det ses på Figur 4 er både døgnets højeste og døgnets laveste temperatur stigende. I Tabel 2 er døgnets højeste og laveste temperatur skrevet ind med klokkeslæt og dato. Her ses det at både døgnets laveste og højeste temperatur er stigende. Dette er også et problem, da temperaturen i punkt 9 er oppe på 31,2 C. Der er to bud på, hvorfor at dette sker. Da temperaturreguleringen ikke er funktionel, bliver der ikke reguleret for at udetemperaturen ændre sig. I perioden hvor temperaturlogningen som Figur 4 illustrer er foretaget, var der en ændring i udeklimaet 6. Da der konstant løber den samme mængde fjernvarmevand igennem varmefladerne og udetemperaturen stiger, vil indblæsningstemperaturen derfor også stige. Når udetemperaturen er 25 C, som den var 6 Bilag 21 - udeklima i Maj

15 d. 07/05-16, hvor temperaturen i omklædningsrummet var oppe på 32,2 C, skulle motorventilen til blandesløjfen til ventilationsanlægget for omklædningsrummet lukke i, da der ikke er behov for at varme på indsugningsluften, da den overstiger setpunktet for temperaturen i omklædningsrummet, der er indstillet til 24 C. Den anden hovedårsag til, at temperaturen er stigende i omklædningsrummet er, at anlægget benytter recirkulering af luften fra omklædningsrummet. Når den i forvejen varme udeluft blandes med den varme genbrugsluft fra omklædningsrummet, sker der en kontinuerlig opvarmning af temperaturen i omklædningsrummet. Der er ingen regulering der bestemmer mængden af recirkuleret luft. Recirkuleringen virker ved, at døren op til teknikrummet står åben og en servicelåge ind til den fælles indsugning til ventilationsanlæggene for omklædningsrummet og baderummet er åben, med en metalspand i klemme. Denne recirkulering vil blive undersøgt yderligere i kapitel Måling af volumenstrøm og temperatur Der er foretaget volumenstrømsmålinger og temperaturmålinger i de tre ventilationsanlægs indblæsning. Målingerne blev foretaget med et varmetrådsinstrument fra Elma ved navn Swema Varmetrådsinstrumentet har ved hastighedsmåling en nøjagtighed på ±3% ved 20 C og op til ±4,5% ved andre temperaturer. Ved temperaturmåling er nøjagtigheden ±0,3 C ved 20 C og op til ±1 C ved C. Der var mulighed for at angive kanaldimensionen i instrumentet, og resultatet blev leveret i l/s eller m 3 /h efter formlen luft flow = lufthastighed x areal x k2. K2 er en faktor der anbefales at gange på lufthastigheden, da den bliver reduceret inde ved kanten af kanalen på grund af friktion 8. For at få den mest korrekte volumenstrømsmåling, blev der indlagt måleplan i indblæsningskanalerne på de tre ventilationsanlæg 9. Måleplanene er placeret i en af afstand til foranliggende strømningsforhindringer på 2 dh og en afstand til bagvedliggende strømningshindringer på 6 dh. For en cirkulær kanal, er den hydrauliske diameter (dh) svarende til den nominelle diameter. For en rektangulær kanal anvendes nedstående formel. 2 7 Bilag 22 - Datablad for Swema Bilag 22 - Datablad Swema

16 Hvor a = længden og b = bredden på kanalen. Dimensionerne på ventilationskanalerne er fundet ved brug af tommestok. Udover brug til beregning af volumenstrøm, bruges ventilationskanalernes dimension til at vælge målepunkter udfra Figur X, der angiver hvor og hvor mange målepunkter, der skal være ved de forskellige kanaldimensioner. Figur 5 - Målepunker for hhv. rektangulære- og cirkulære kanaler Kilde: Datablad for Swema 3000 s. 13 Indblæsning Luftmængde [ / ] Usikkerhed ± [ / ] Omklædningsrum 6261,9 187,9 Skabe 3198,3 98,9 Baderum 475,9 14,3 Teknikdør 6639,7 199,2 Tabel 3 - Volumenstrømsmålinger i indblæsning Løsningsforslag Efter de undersøgelser der er fortaget i foregående afsnit, viser det sig, at der er komponenter der er defekte og derfor er skyld i, at temperaturreguleringen ikke fungere og der derfor er svingende temperaturer i omklædningsrummet. For at få temperaturreguleringen til at fungere igen, skal der udskiftes tre motorventiler, en på hver af de tre blandesløjfer. Der skal dertil skiftes defekte kugleventiler. 10 Bilag 16 15

17 Løsningsforslaget er derfor at demontere de tre blandesløjfer og montere tre nye. Standen på de tre blandesløjfer er ringe og det ses derfor som en god investering, at opstille tre nye. Med de tre nye blandesløjfer med motorventiler der ikke er defekte, vil temperaturreguleringen igen kunne fungere og holde temperaturen i omklædningsrummet på 24 C med en besparelse til følge. Udregningen af besparelsen vil tage udgangspunkt i den fulde temperaturlogningen der blev nævnt i afsnit Et gennemsnit af temperaturen i de 14 dage temperaturlogningen foregik, vil blive brugt som den temperatur ventilationsanlæggene har indblæst i omklædningsrummet. Gennemsnittet i omklædningsrummet i logningsperioden var 27,5 C. Denne temperatur vil blive holdt op imod den gennemsnitlige udetemperatur i logningsperioden. Dato 25/4 26/4 27/4 28/4 29/4 30/4 1/5 2/5 3/5 4/5 5/5 6/5 7/5 8/5 Temp. Middel 3,5 C 4 C 4,5 C 4,5 C 5,5 C 7,5 C 7,5 C 10 C 10 C 9 C 10 C 12,5 C 15 C 16 C Tabel 4 - Middel udetemperatur i logningsperioden Kilde: bilag 5 11 For at få et tal at holde op imod den gennemsnitlige rumtemperatur i omklædningen, vil der blive beregnet et gennemsnit af udetemperaturen med formlen:.. 3,5 4 4,5 4,5 5,5 7,5 7, , ,5 C 11 Bilag 5 16

18 Differensen mellem den gennemsnitlige rumtemperatur i omklædningsrummet og den gennemsnitlige udetemperatur vil blive beregnet og den differens der er mellem rumtemperaturen og udetemperaturen vil antages for at være gældende på alle tidspunkter. 27,5 8,5 19 C 12 Differensen er på 19 C i logningsperioden og da denne værdi antages at gælde på alle tidspunkter, vil de 19 C blive lagt til middel udetemperaturen for hver måned 13, der vil repræsentere den gennemsnitlige rumtemperatur i omklædningsrummet i de forskellige måneder. Udregningen af den gennemsnitlige rumtemperatur vil gøres på følgende måde: å å Dette er blevet gjort for hver måned og lagt ind i denne kurve, der viser den gennemsnitlige udetemperatur i de forskellige måneder og hvad den gennemsnitlige rumtemperatur vil være i den pågældende måned. 12 Bilag 6 13 Kilde: DMI vejrarkiv ( ) 17

19 40 Kurve over rumtemperatur over 1 år ,9 35,1 35,2 32, , , ,4 19,2 21,4 21,3 14,9 16,1 16,2 13,2 11 9,8 6 5,3 0,4 0,2 2,4 2,3 Udetemperatur gns. Temperatur i omklædningsrum 24 C gænse Figur 6 - Kurve over gennemsnitlige udetemperaturer og rumtemperaturer Der er lagt en linje ind ved 24 C, for at vise hvilke måneder der har en rumtemperatur der overstiger setpunktet på de 24 C. De måneder hvor rumtemperaturen overstiger den indlagte grænse, er temperaturen højere end setpunktet og den energi der bruges på at varme omklædningsrummet højere op, kan altså spares, hvis temperaturreguleringen fungere. De måneder hvor temperaturen er lavere end setpunktet, skal der til gengæld bruges mere energi til opvarmning. Der vil nu beregnes, hvilke måneder der kan spares energi og hvilke måneder der skal bruge mere energi til opvarmning af omklædningsrummet. å Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Δt fra SP [ C] -4,6-4,8-2, ,9 11,1 11,2 8,2 4,8 0,3-2,7 Tabel 5 - Beregnede temperature for differens fra setpunktet 18

20 De måneder hvor tallet er positivt, er rumtemperaturen for høj og de måneder med et negativt tal, er temperaturen for lav i forhold til setpunktet. Der vil blive beregnet, hvor meget energi for meget eller for lidt, der bliver brugt på opvarmning af omklædningsrummet. Volumenstrømmen der vil blive brugt i beregningen, er den samlede indblæste volumenstrøm for de tre ventilationsanlæg: Σ æ 6261,9 475,9 3198,3 9936,1 / 2.76 / Luftens densitet der vil blive brugt i beregningen, er luftens densitet ved 27 C, da dette er gennemsnittet af den indblæste temperatur 14. Til dette bruges idealgasloven: ,029 1,178 / 8, Der vil nu blive beregnet den energi, der bliver brugt for meget eller for lidt i forhold til at holde temperaturen på setpunktet i de forskellige måneder. Til denne beregning vil der blive brugt nedstående formel: Der vil her blive beregnet for en måned, for at vise fremgangsmåden. Σ Δ ,178 1,005 4, Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Q [kw] -15,03-15,68-8,5 3,27 19,61 32,35 36,27 36,6 26,79 15,68 0,98-8,82 14 Bilag 23 - Udregning af gennemsnit på indblæsningsluften 19

21 Tabel 6 - Differens i indfyret effekt i forhold til setpunkt. Der vil nu findes det energiforbrug pr. måned, der bruges for meget eller for lidt i forhold til, hvis temperaturen i omklædningsrummet var holdt på setpunktet. å å 24 Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Forbrug [MWh] -11,18-10,63-6,32 2,35 14,59 23,29 26,98 27,23 19,29 11,67 0,71-6,56 Tabel 7 - Differens i energiforbrug i forhold setpunkt å å 11,18 10,63 6,32 2,36 14,59 23,29 26,98 27,23 19,29 11,67 0,71 6,56 91,41 Der ses på ovenstående udregning, at det vil være muligt at spare 91,41 MWh årligt, ved at temperaturregulering igen kommer i drift. 2.5 Økonomi For at få det fra en besparelse af energi, til en økonomisk besparelse, skal prisen for 1 MWh findes. Lindø industripark bliver forsynet med fjernvarme af Kerteminde Forsyning. Prisen for 1 MWh er 550kr 15. Så den økonomiske besparelse lyder på Å. Å 91, ,5 Der er blevet hentet tilbud hos Nordisk Klima på tre nye blandesløjfer til forsyning af fjernvarmevand til varmefladerne i de tre ventilationsanlæg, samt demontering af de tre gamle blandesløjfer. Nordisk Klima s tilbud lyder på kr med levering og montering. 15 Kilde: Kerteminde forsyning 20

22 Der er dog nogle udgifter, der ikke er inkluderet i tilbuddet fra Nordisk Klima. Dette er derfor ikke den fulde pris. Der vil ligges 50% oveni tilbuddet fra Nordisk Klima, til udførelse af de udgifter der ligger uden for tilbuddet, for at give et mere retvisende billede af tilbagebetalingstiden på de tre blandesløjfer. En simpel tilbagebetalingstid af de tre nye blandesløjfer vil nu blive beregnet: 1, , ,5 1,52 å 2.6 Diskussion Analysen bygger en del på gennemsnit og middelværdier. Der er en hvis unøjagtighed ved at benytte gennemsnits- og middelværdier, hvilket der skal tages højde for i det endelige resultat. I stedet for at bruge middeltemperaturene fra sidste år, virkede det mere retvisende og nøjagtigt, at bruge middeltemperaturene fra normalen ( ) 16, der er baseret på middeltemperaturer gennem 30 år. Der er dog stadig en hvis unøjagtighed, da ingen år er ens. 2.7 Delkonklusion Ud fra analysen kan det konkluderes, at der vil være en besparelse at hente ved at få temperaturreguleringen i drift igen. Analysen er dog baseret en del på gennemsnitsværdier, hvilket betyder en hvis unøjagtighed i det endelige resultat. Da den forventede årlige besparelse er baseret på vejret, kan denne varierer. Dette betyder at tilbagebetalingstiden kan varierer, men da denne lyder på 1,52 år, ses det som en fornuftig investering, selvom tilbagebetalingstiden skulle forlænges med ½ år. 16 Kilde: DMI vejrarkiv normal ( ) 21

23 3. Energioptimering Der vil i dette kapitel blive undersøgt om der er potentiale for energioptimering på disse ældre ventilationsanlæg, efter at temperaturreguleringen igen er i drift og holder temperaturen i omklædningsrummet på 24 C. Der er blevet foretaget flowmålinger, der vil blive brugt til beregne den energi der blæses ind i skabene, omklædningsrummet og baderummet. Der vil også blive set på den nuværende recirkuleringsløsning. Der vil blive fremlagt et løsningsforslag og indhentet et tilbud og til sidst den økonomiske konsekvens. 3.1 Analyse Da temperaturreguleringen er kommet i drift og indblæsningstemperaturen nu ikke overstiger 24 C, skal der undersøges om der er potentiale for at genvinde noget af den energi, der bliver leveret til omklædningsrummet og baderummet. For at finde potentialet, skal der ses på, hvor meget effekt der bliver leveret ud i rummene. Potentialet ligger i den energi, der bliver tilført udeluften og op til 24 C. Der vil blive set på, hvor meget energi der bliver brugt på at varme luften op fra udetemperaturen til rumtemperaturen uden nogen form for genvinding eller recirkulering. Så servicelågen ind til friskluftskammeret på indsugningen blev lukket, og der blev målt på volumenstrømmen i indblæsningen, for at se om det havde nogen indvirkning. Målingen viste: Indblæsning Luftmængde [ / ] Usikkerhed ± [ / ] Omklædningsrum 4456,71 133,7 Baderum 788,94 23,67 Tabel 8 - Måling af volumenstrøm med lukket recirkulering 17 Volumenstrømsmålingerne viste en ændring flowet efter der blev lukket recirkulering. Flowet i indblæsningen faldt og flowet i indblæsningen til baderummet steg. Der vil blive 17 Bilag 16 22

24 regnet videre med disse volumenstrømme i resten af dette afsnit. Der vil blive brugt de samme middeltemperature, som der blev brugt i afsnit 2.4. Disse middeltemperature vil repræsentere udetemperaturen i de forskellige måneder. Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Udetemp. [ C] 0,4 0,2 2,4 6,0 11,0 14,9 16,1 16,2 13,2 9,8 5,3 2,3 Tabel 9 - Middeltemperature Da der ingen former for genvinding er på ventilationsanlæggene, skal der beregnes, hvor meget energi der går til at varme udeluften fra udetemperatur op til setpunktet på 24 C. Dette vil blive beregnet med denne formel: æ Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Q [kw] 41,47 41,82 37,96 31,63 22,84 15,99 13,88 13,71 18,98 24,95 32,86 38,13 Tabel 10 - Effekt tilført til opvarmning fra udeluft til setpunkt 18 Effekten der bruges til opvarmning af udeluften op til setpunktet, vil nu blive omregnet til den energimængde der bliver brugt til denne opvarmning i de forskellige måneder: å å 24 Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Forbrug [MWh] 30,86 28,36 28,24 22, , ,2 13,66 18,57 23,66 28,37 Tabel 11 -Energiforbrug pr. måned Bilag Bilag 10 23

25 3.2 Nuværende energiløsning Figur 7 - Billede af recirkuleringsløsning ved friskluftskammer Den nuværende energiløsning er, at recirkulere noget af luften fra omklædningsrummet. Som nævnt i afsnit 2.2.3, er det ikke noget ventilationsanlæggene er designet til. Døren fra omklædningsrummet står åben og servicelågen indtil friskluftskammeret til ventilationsanlæggene for omklædningsrummet og baderummet, står på klem med en metalspand. Der vil blive undersøgt, hvor meget energi Lindø Industripark sparer ved denne løsning. Der vil først blive undersøgt, hvor stor en mængde luft der bliver recirkuleret. For er undersøge dette, er der blevet foretaget en volumenstrømsmåling 20 af den mængde luft der bliver suget fra omklædningen og op i teknikrummet. ø å 6636,7 / Ventilationsanlægget til ventilering af skabene, suger direkte fra teknikrummet, så den mængde luft det anlæg bruger, skal derfor trækkes fra det flow, der strømmer igennem døråbningen indtil teknikrummet. Den resterende mængde må derfor være mængden af luft, som de to andre ventilationsanlæg recirkulerer. 20 Bilag 2 24

26 ø å 6636,7 3198,3 3438,4 / Ventilationsanlæggene til omklædningsrummet og baderummet recirkulerer en luftmængde på 3438,4 /. For at finde ud af, hvor stor en del den recirkulerede luftmængde udgør af den samlede indblæste flow, findes mængden af frisk luft. æ 6261,9 475,9 3438,4 3299,4 / æ ,91% Ventilationsanlæggene til omklædningsrummet og baderummet benytter ca. 55% genbrugsluft. Der vil blive undersøgt, hvor stor en betydning det har for energiforbruget. Som udetemperatur, vil der blive benyttet de samme middeltemperature, som der blev brugt i afsnit 2.4 og 3.1. Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Udetemp. [ C] 0,4 0,2 2,4 6,0 11,0 14,9 16,1 16,2 13,2 9,8 5,3 2,3 Tabel 12 - Middeltemperature Med temperaturreguleringen i drift, er temperaturen i omklædningsrummet 24 C, hvilket antages også at gælde for temperaturen på den recirkulerede luft. Der kan nu laves en beregning for hvad blandingstemperaturen vil være, ved brug af følgende formel: Ved brug af denne formel, vil der nu blive beregnet, hvad blandetemperaturen vil være i de forskellige måneder, ved brug temperaturene fra Tabel

27 Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Blandetemp. 12,4 12,3 13,4 15,2 17,6 19,5 20,1 20,2 18,7 17,0 14,8 13,4 [ C] Tabel 13 - Blandetemperatur ved de forskellige måneder 21 Der vil nu blive beregnet den effekt, der skal til at varme blandingsluften op til 24 C i de forskellige måneder ved brug af formlen: Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Q [kw] 26,18 26,41 23,93 19,86 14,45 10,16 8,80 8,58 11,96 15,80 20,77 23,93 Tabel 14 - Effekt for opvarmning af blandingsluft til setpunkt 22 Effekten der bruges til opvarmning af blandingsluften op til setpunktet, vil nu blive omregnet til den energimængde, der bliver brugt til denne opvarmning i de forskellige måneder: å å 24 Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Forbrug [MWh] 19,48 17,91 17,80 14,30 10,75 7,32 6,55 6,38 8,61 11,76 14,95 17,8 Tabel 15 - Energiforbrug pr. måned Løsningsforslag Der vil blive undersøgt om det vil være rentabelt at installere varmegenvinding på de eksisterende ventilationsanlæg. Udsugningen i omklædningsrummet og baderummet er ikke i drift, men vil alligevel blive blændet af, så der ikke forsvinder noget energi ud den vej. 21 Bilag 7 22 Bilag 8 23 Bilag 9 26

28 Ventilationsanlægget til skabene kører på 100% recirkuleringsluft, så der vil blive fokuseret på ventilationsanlæggene til omklædningsrummet og baderummet, da de suger frisk luft. Temperaturen på udeluften vil tage udgangspunkt i de samme middeltemperature som i afsnit 2.4, 3.1 og 3.2. Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Udetemp. [ C] 0,4 0,2 2,4 6,0 11,0 14,9 16,1 16,2 13,2 9,8 5,3 2,3 Tabel 16 - Middeltemperature Af genvindingsmetoder vælges der en modstrømsveksler, da denne type har en høj virkningsgrad. Virkningsgraden på en modstrømsveksler ligger typisk mellem 80-90% 24. I denne undersøgelse vil der blive regnet med en virkningsgrad på 80%. 0.8 Der vil nu blive beregnet, hvor meget energi modstrømsveksleren kan trække ud af afkastluften og levere til udeluften. Dette vil blive beregnet med middeltemperaturene for de forskellige måneder. Til dette vil temperaturvirkningsgraden blive brugt til at finde temperaturen på udeluften efter modstrømsveksleren i denne formel: Hvor t1 er temperaturen på udeluften og t3 er temperaturen på afkastluften. Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Temp efter 19,3 19,2 19,7 20,4 21,4 22,2 22,4 22,4 21,8 21,2 20,3 19,7 veksler [ C] Tabel 17 - Temperatur på udeluft efter modstrømsveksler 25 Der vil nu blive beregnet den effekt, der skal til at varme udeluften efter veksleren op til 24 C i de forskellige måneder ved brug af nedstående formel. Der regnes med volumenstrømmen fra afsnit 3.1, da servicelågen er lukket. 24 Kilde: 25 Bilag 12 27

29 Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Q [kw] 8,26 8,44 7,56 6,33 4,57 3,16 2,81 2,81 3,87 4,92 6,5 7,56 Tabel 18 - Effekt for opvarmning af udeluft efter veksler til setpunkt 26 Effekten der bruges til opvarmning af udeluften efter modstrømsveksleren op til setpunktet, vil nu blive omregnet til den energimængde, der bliver brugt til denne opvarmning i de forskellige måneder: å å 24 Måned Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Forbrug [MWh] 6,14 5,72 5,62 4,55 3,4 2,28 2,02 2,09 2,78 3,66 4,68 5,62 Tabel 19 - Energiforbrug pr. måned 27 Nu da energiforbruget til opvarmning af udetemperaturen efter modstrømsveksleren er beregnet, kan energiforbruget blive holdt op imod energiforbruget til opvarmning til setpunktet med og uden recirkulering der er blevet beregnet i afsnit 3.1 og Bilag Bilag 14 28

30 Energiforbrug til opvarmning til setpunkt 0 Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Uden genvinding Med recirkulering Med modstrømsveklser Figur 8 - Diagram over energiforbrug Det ses at energiforbruget falder drastisk med en modstrømsveksler. Energiforbruget i de forskellige undersøgelser vil nu blive beregnet for et år på følgende måde: å Genvindingsmetode Ingen genvinding Recirkulering Modstrømsveksler Årligt forbrug 243,2 MWh 153,45 MWh 48,56 MWh Tabel 20 - Beregning af årligt forbrug 28 Der vil blive først blive beregnet hvor meget Lindø Industripark sparer nu, med deres recirkuleringsløsning. Å å å Å 243,2 153,45 89,75 Å å å ,75 153,45 36,9% 28 Bilag 15 29

31 Da ventilationsanlægget i dag benytter recirkulering, er det det årlige forbrug med recirkulering besparelsen vil blive udregnet fra. Å å å Å 153,45 48,56 104,89 Å å å ,89 153,45 68,35% Der er blevet indhentet overslag hos Bellinge Ventilation på en modstrømsveksler, med ventilator på både indblæsning og udsugning. Udsugning flere steder i omklædningsrum. Rørsystem inkl. reguleringsspjæld, brandspjæld og varmeisolering. Samlet luftmængde på ca. 7500m 3 /h, så der er balance mellem indblæsning og udsugning. 3.4 Økonomi Overslaget fra Bellinge Ventilation lyder på kr ekskl. moms, inkl. levering og montering, hul i vægge og tag, samt interne og eksterne arbejdskraft. For at få det fra en besparelse af energi, til en økonomisk besparelse. Prisen for 1 MWh er tidligere blevet oplyst til 550kr 29. Så den økonomiske besparelse lyder på Å. Å 104, ,5 En simpelt tilbagebetalingstid af modstrømsveksler inkl. levering og montering vil blive beregnet ,8 å ,5 29 Kerteminde forsyning 30

32 3.5 Delkonklusion Løsningsforslaget med at installere en modstrømsveksler har opfyldt hypotesen med hensyn til den årlige besparelse i procent. Modstrømsveksleren giver en årlig besparelse på 68,35%. Den lange tilbagebetalingstid på 7,8 år gør det til en langsigtet investering og da det er ældre ventilationsanlæg med en ukendt resterende levetid det skal installeres på, gør investeringen usikker. Det anbefales ikke at installere modstrømsveksleren på baggrund af dette. Løsningen med recirkulering giver en årlig besparelse på 36,9% og koster ingenting, så derfor anbefales det, at forsætte med denne løsning. 4. Konklusion Efter analysen af temperatursvingningerne kunne det konkluderes, at temperatursvingningerne skyldes defekte motorventiler på blandesløjferne, der forsyner varmefladerne med fjernvarmevand. Dette resulterede i, at der ikke var nogen regulering til at holde temperaturen på sit setpunkt. Ved at udskifte de tre reguleringssløjfer, vil temperaturreguleringen igen være i stand til at holde temperaturen på sit setpunkt. Temperatursvingningerne resulterede også i et unødigt varmeforbrug. Så ved at få temperaturreguleringen i drift igen, gives der en årlig energibesparelse på ca. 91,5 MWh, hvilket svarer til en årlig besparelse på 50275,5kr. Investeringen af de tre blandesløjfer har en tilbagebetalingstid på ca. 1,5 år, så ud fra dette kan det konkluderes at det er en attraktiv investering, der kan anbefales. Der blev undersøgt om det kunne svare sig at installerer en modstrømsveksler på ventilationsanlæggene til omklædningsrummet og baderummet. Den årlige besparelse lød på ca. 68%, hvilket opfyldte hypotesen for at opnå en besparelse på mere end 50%, men tilbagebetalingstiden på ca. 8 år gør investeringen usikker. Dette bevirker, at det ikke kan anbefales, grundet alderen på ventilationsanlæggene og den lange tilbagebetalingstid. Det anbefales, at fortsætte med den nuværende løsning med recirkulering, da denne ikke koster noget. 31

33 5. Perspektivering Projektet er baseret på at den eksisterende regulator fra Billman fungere og er i stand til at holde sit setpunkt. Man kunne for en sikkerheds skyld have undersøgt, hvad en ny regulator samt følere havde kostet, da tilbuddet hos Nordisk Klima blev indhentet på de tre blandesløjfer. 6. Kilder Bøger: Heilmann, Thomas (2011) Praktisk regulering og instrumentering, 6. udgave, 2. oplag, Heilmanns forlag, Holte. Rienecker, Lotte, et al (2012) Den gode opgave, 4. udgave, Samfundslitteratur, Frederiksberg C. Sørensen, Henning Hørup, et al (2012) Ventilations ståbi, 2. udgave, 7. oplag, Nyt Teknisk Forlag, Valby. Hjemmesider: 26/ /5-16 Personer: Michael Gudmundsson, Facility Manager, Lindø Industripark Claus Rasmussen, VVS-montør, Nordisk Klima Finn Jensen, Direktør, Bellinge Ventilation Kent Sørensen, El-installatør, Caverion 32