Fjernvarmekøling og energibesparelse ved anvendelse af selvregulerende varmekabler til temperaturvedligeholdelse af varmt brugsvand.

Transkript

1 Fjernvarmekøling og energibesparelse ved anvendelse af selvregulerende varmekabler til temperaturvedligeholdelse af varmt brugsvand. Af Arne Lund Armatec A/S EFP 2005 viser, at det er væsentligt fremover at sætte fokus på energiforbruget til opvarmning og temperaturvedligeholdelse af varmt brugsvand. I forbindelse med et netop afsluttet energiforskningsprojekt (EFP2005)*, deltog Armatec A/S i følgegruppen. Armatec forhandler Raychem HWAT varmekabler i Danmark. Kablerne anvendes til temperaturvedligeholdelse af varmt brugsvand i stedet for den traditionelle brugsvandscirkulation. Som en del af undersøgelsen påtog Armatec sig at undersøge fjernvarmekøling ved anvendelse af HWAT varmekabler frem for en brugsvandscirkulation, samt energiforbruget ved de to metoder.

2 Traditionel temperaturvedligeholdelse af varmt med brugsvandscirkulation Temperaturvedligeholdelse af varmt vand med selvregulerende varmekabler. Påstand Fjernvarmekølingen vil forbedres ved anvendelse af varmekabler. Energiforbruget er kun en tredjedel ved anvendelse af selvregulerende varmekabler, hvorfor anvendelse af varmekabler forbedrer bygningers energibelastning. Teoretisk begrundelse - fjernvarmekøling For at opnå fjernvarmekøling skal der være et kølemiddel til stede. Typisk er returtemperaturen fra radiatorer liggende på 30-35C. Returtemperaturen fra brugsvandscirkulationen ligger oftest på 45-50C. Denne højere returtemperatur fra brugsvandscirkulationen vil påvirke afkølingen af fjernvarmevandet. I særlig grad, vil det være vanskeligt i sommerperioden med lav fjernvarme fremløbstemperatur, at etablere en god afkøling med en cirkulation kørende. Teoretisk begrundelse - energibesparelse Der opnås energibesparelse ved anvendelse af varmekabler gennem mindst 4 forhold 1. Et anlæg med varmekabler vil typisk kun udgøre den halve rørstrækning af et anlæg med cirkulation 2. Kablerne er selvregulerende 3. Kablerne styres der kun anvendes energi, når det er nødvendigt

3 4. Pumpen spares Undersøgelsen - fjernvarmeafkøling Undersøgelsen er foretaget på basis af de månedlige aflæsninger af fjernvarmemåleren, hvoraf både det månedlige energiforbrug i MWh og det månedlige forbrug af fjernvarmevand i m3 er aflæst. Den månedlige fjernvarmeafkøling er beregnet med formlen: ((MWh x 0,860) / m3) x 1000 = afkøling C Der blev udvalgt 3 boligblokke i Roskilde og 6 boligblokke på Amager. Kendetegnende for de undersøgte boligblokke er, at de er beliggende under samme driftsbetingelser (samme område) i henholdsvis Roskilde og på Amager. De har også begge steder samme driftspersonale og alle undersøgte ejendomme fører omhyggeligt en driftsjournal og varmecentralerne er velholdte. Undersøgelsen strækker sig over en periode på 5 år. Gyvelvænget Roskilde. Det undersøgte anlæg består af 3 boligblokke. Boligblokkene er alle oprindeligt forsynet med temperaturvedligeholdelse af det varme vand med en brugsvandscirkulation. Gyvelvænget 10 bestående af 42 lejligheder Anlægget fik nye varmtvandsrør med HWAT i forsommeren 2006 Gyvelvænget 17 bestående af 72 lejligheder Anlægget fik nye varmtvandsrør med HWAT sidst på året 2005 Gyvelvænget 29 bestående af 72 lejligheder Anlægget fik et velfungerende nyt cirkulationssystem med Tempcon styring i 2003 De tre centraler er forsynet med varmt brugsvand fra en varmtvandsbeholder opvarmet med en pladeveksler (ladekreds) Resultatet af undersøgelsen fremgår af nedenstående diagrammer.

4

5 Konklusion afprøvning i Roskilde Det fremgår, at fjernvarmeafkølingen forbedres ved overgang til anvendelse af HWAT varmekabler. Specielt er afkølingen bedre om sommeren.

6 Sammenlignes cirkulationen på Gyvelvej med afkølingen på HWAT systemerne det sidste år, er HWAT anlæggenes afkølingen ca. 3-4 C bedre. Forklaringen på, at årsafkølingen falder for cirkulationsanlægget i perioden skyldes en usædvanlig mild vinter. Dette ses også af energiundersøgelsen på artiklens sidste del. Havde cirkulationssystemets afkøling som tidligere ligget på lidt under 40 C, ville afkølingen for anlæg med varmekabler havde ligget på C.

7 Sverrigsgade området Amager Alle boligblokke er nyopført i perioden 1992 til af blokkende er forsynet med selvregulerende varmekabler type HWAT-R fra Raychem. Resten af ejendommene er forsynet med brugsvandscirkulation. Ejendom Cirkulation HWAT Sverrigsgade 5-7 X Sverrigsgade 20 X Sverrigsgade 1 X Sverrigsgade 13 X Sverrigsgade X Hallandsgade 9 X Brigadevej 6 X Brigadevej 24 X Alle varmecentraler er forsynet med 2-trinskoblede varmecentraler fra ELGE. Data er indsamlet fra de månedlige aflæsninger af fjernvarmemålerens angivelse af forbrug i MWh og forbrug af fjernvarmevand i m3. For at få et mere overskueligt billede af afkølingsforholdene, er der foretaget en beregning af fjernvarmekølingen som gennemsnit over hele året.

8 Endelig kan samtlige måleresultater sammenstilles i 2 grupper for henholdsvis HWAT systemet og brugsvandscirkulation.

9 Konklusion af undersøgelsen af fjernvarmeafkøling Fjernvarmekølingen er som gennemsnit bedst med varmekabler. Samlet set er den gennemsnitlige afkøling ca. 5-7C bedre ved anvendelse af varmekabler. Diskussion - fjernvarmekøling Det er altid usikkert med undersøgelse af ejendommes driftsforhold, da mange ting spiller ind på afkøling af fjernvarmevandet. I nærværende undersøgelser er der store variationer i resultatet på trods af, at vilkårene er ens for de sammenlignede ejendomme. Men varierende forbrugsmønstre, forskellige setpunkter i varme/brugsvandssystemet, variation i fjernvarme fremløbstemperaturen og flere andre forhold kan have indflydelse på afkølingen. Der ses igennem perioden en svag forringelse af afkølingen uanset system. Dette skyldes givetvis tre forhold. 1. Fjernvarme fremløbstemperaturen har været faldende gennem perioden. 2. Der er sket en gradvis tilsmudsning af anlæggene 3. Vintrene er blevet mildere i perioden Ses de 2 undersøgelser i sammenhæng kan der næppe være tvivl om, at der er en tendens til at kabelsystemerne som påstået, medfører en bedre fjernvarmeafkøling. Selvom det kun drejer sig om nogle få grader C, skal det huskes, at denne forbedring opnås på en mindre del af forbruget. Det betyder altså, at ca % af forbruget medfører en ekstra afkøling på 3-5 C af det samlede forbrug. Undersøgelse - energibesparelse De indsamlede data for anlæggene i Roskilde har muliggjort en undersøgelse af ejendommenes udvikling for det samlede energiforbrug ved overgang til HWAT systemet.

10 Energiforbruget på boligblokkene herover er præget af, at der er sket en omfattende forbedring af ejendommen i 2006, som har kostet på elforbruget i dette år.

11 Gyvelvej har i 2003 udskiftet cirkulationssystemet og har haft et øget elforbrug dette år til byggepladsen. Alle 3 boligblokke har nedsat energiforbruget væsentligt i på grund af den milde vinter. Se nedenstående oversigt over graddage i perioden.

12 Det kan umiddelbart være svært, at vurdere om, der sker en energimæssig reduktion ved anvendelse af varmekabler. Dette kan dog gøres ved en sammenstilling af de tre boligblokke.

13 Ved at tage ovenstående forbrug for de 3 blokke, og derefter omregne de årlige forbrug med boligblokken som index 100, ses forbedringen på blokkene med varmekabler (10 A-D og 17-17)

14 Forbedringen ses altså som et nedadgående trin på 3-4% af ejendommens samlede energiforbrug ved overgang til varmekabler. På blokkene og er der ca. 110 m varmtvandsforsyning der temperaturvedligeholdes. Energiforbedringen svarer til 3% af årsforbruget på ca. 400 MWh = 12 MWh eller 12,5 W/m. Dette svarer til andre undersøgelser*), som viser, at anvendelse af varmekabler typisk koster 7-8 W/m mod typisk W/m ved cirkulation. Konklusion energibesparelse Med en styring, som sikrer at der kun foretages temperaturvedligeholdelse, når det er nødvendigt, har man altså et system til temperaturvedligeholdelse af varmt vand, som kun anvender ca. 1/3 af hvad et typisk cirkulationssystem gør. Diskussion energibesparelse Når varmekabler mere end halverer energiforbruget skyldes det bl.a., at el er nemmere at anvende intelligent styringsmæssigt. Både et cirkulationssystem og et system med varmekabler indstilles typisk med en vandvarmertemperatur på ca. 5 C over den ønskede vedligeholdelsestemperatur ved den sidste forbruger. For cirkulationen betyder det At de ekstra 5 C tabes (varmetabes). De ekstra 5 C på et system med varmekabler nedsætter energiforbruget i kablerne, da de er selvregulerende. Varmekabler og beregning af energibelastning for bygninger Da SBI udgav beregningsprogrammet for fastsættelse af bygningers energibelastning for nogle år siden, satte det en bremse på udviklingen af salget af kabler. Dette skyldes primært, at der ved afkrydsning af et felt i programmet, hvor man kan vælge temperaturvedligeholdelse med varmekabler, blev energiforbruget til temperaturvedligeholdelse af varmt brugsvand øget med en faktor 2,5. Dette er naturligvis ikke rigtigt, da rørlængden samtidig reduceres til det halve. EFP 2005 understøtter ydermere Armatecs påstand om, at varmekabler forbedrer bygningers energibelastning, da et elektronisk styret kabelanlæg typisk kun anvender 1/3 af den energimængde der anvendes til en traditionel brugsvandscirkulation. *) Nærværende undersøgelse er igangsat som en del af EFP 2005, som undersøger optimale metoder til at opbygge varmtvandssystemer. EFP undersøgelsen bekræfter billedet af fordelingen af energi til systemer med henholdsvis varmekabler og cirkulerende systemer.

15