Nye fjernvarmesystemer. Svend Svendsen DTU BYG

Transkript

1 Nye fjernvarmesystemer Svend Svendsen DTU BYG

2 Fjernvarme i EnergyLab Nordhavn - mine aktiviteter Fleksibel rumvarme i nye etageboliger med gulvvarme: Gulvvarme kan afbrydes i mange timer uden komfortproblemer Men rumvarmebehovet er minimalt Nye bygninger bidrag til fleksibilitet i hele fjernvarmenettet minimalt Kombination af el- og fjernvarmesystemer med varmepumpe til varmetab i varmtvandscirkulation (VVC): I nye bygninger med isolerede cirkulationsledninger kan varmetabet om natten uden forbrug lagres i VVB ved forbedret styring Relevant i eksisterende bygninger forsøg planlægges 2

3 Fjernvarme i det kommende fossilfrie og fleksible energisystem Udfordringer (Q) og muligheder (A) for HOFOR: Q: Bedre effektivitet i biomasse fyrede værker (BIO4) A: Lavere returtemperaturer øget røggaskondens Q: Øget kapacitet af fjernvarmenettet så øget fremløbstemperatur om vinteren kan undgås A: Lavere returtemperatur øger kapacitet Ændring af Tf/Tr (fra -> til): Bedre med 85/55 -> 85/35 end 85/55 -> 105/55 3

4 Fjernvarme i det kommende fossilfrie og fleksible energisystem Udfordringer og muligheder for HOFOR: Q: Fjerne spidslast om morgenen så oliekedler kan undværes A1: Begrænse natsænkning i kontorer A2: Udjævne genopvarmning af varmtvandsbeholdere Q: Fleksibilitet så varme fra elsystem kan bruges A1: Centrale varmepumper til varmeproduktion A2: Varmepumper til varmtvandscirkulationstab 4

5 Lavere returtemperaturer Nemt i nye bygninger ved brug af units i hver lejlighed med veksler til varmt vand og blandesløjfe for gulvvarme/radiatorer Men også muligt i eksisterende bygninger med radiatorer og varmtvandsbeholder med cirkulation Løsning: fejlretning og bedre styringer 5

6 Solutions for low temperature heating of rooms Focus on existing buildings with radiators Problem areas: Type of pipe systems Type of radiators Type of control system Design heating load and temperatures Actual heating load of rooms

7 Type of pipe systems One-string connections of radiators Return temperature from radiators mixed with supply flow Low return not possible Convert to: Two-string connections of radiators New smaller dimension pipes

8 Type of radiators Low radiators / convectors High return temperature Replace with High panel radiators No need for radiator below new windows

9 Type of control system on each radiator Thermostatic radiator valves, TRV Room temperatures outside the 2 C P-band opens the valve fully Open windows and night set back results in reheating with fully open valve and high return temperature Can be avoided by use of: TRV with return temperature sensor Heat room with low return temperature

10 10 Typical return temperature below 35C in winter days and below 25C allmost allways

11 Solutions for low temperature heating of domestic hot water, DHW Requirements: Delay time of max 10s Comfort temperature of DHW: C Legionella safe temperature for tanks and circulation lines: C Legionella safe temperatures for instantaneous DHW heat exchangers with small volumes and no circulation line (flat stations): 50 C or 45 C Flat stations are ideal for low temperature district heating to be used in new and renovated buildings Existing buildings with DHW tanks and circulation may be improved now to lower the return temperature

12 Typical control system Tanks are typically reheated with very high capacity in short time after peak draw off due to oversized valves. Supply of heat to the circulation line during night periods without use of DHW results in high return temperatures

13 Ventil dimensioneres for 0.5bar og 65C + vandnormens varmeeffekt Typisk drift 5-8 bar og C meget stor kapacitet

14 Design and real DHW load DHW systems are typically oversized New improved control: Measure use of DHW in some weeks and set up typical daily profiles of DHW use Reheat the tank with a low flow that just reheat the tank before the next peak load. This can combine heat supply for circulation heat loss and heating of cold water in the tank

15 Typical system with high charging flow (0.25kg/s) Average return temperature of 56 C Kelvin

16 New system with low charging flow of 0.04 kg/s Average return temperature of 38 C

17 Design and real heat transfer capacity of heat exchanger system and heat loss of distribution system Heat loss of distribution system can be very large compared to use of DHW Insulation of DHW system may be possible by use of a special insulation that fits into the limited space available of the existing pipes. Then improved control can be made useful

18 Varmepumpe til opvarmning af varmtvandscirkulationen og afkøling af fjernvarmereturen

19 Varmepumpe til opvarmning af varmtvandscirkulationen og afkøling af fjernvarmereturen Konceptet har følgende fordele: Lav temperatur af fjernvarmereturen Spidslast om morgenen pga hurtig opvarmning af VVB fjernes Cirkulations varmepumpen bruger især el om natten fordel for el-systemet 19

20 Samlet plan for realisering af nye fjernvarmesystemer i Kbh. Handlingsplan: Øget samarbejde mellem fjernvarme og bygningsejere Øget motivationstarif Tekniske vejledninger til bedre styring af rumvarme- og varmtvandsanlæg Bygningsspecifikke analyser af optimale løsninger Trejdepartsaktører : hjælp til: beslutning, finansiering, realisering, løbende driftskontrol Muligt resultat inden 2025: Returtemperatur sænket til 25-35C Spidslast fra VVB fjernet Øget elforbrug om natten Anbefaling: Fokus på bygningernes muligheder for at bidrage til fjernvarmens 20 udvikling