Etagehus med lavtemperaturanlæg

Transkript

1

2 Etagehus med lavtemperaturanlæg Forsøg med lavtemperaturopvarmning i en nyopført ejendom Lavtemperaturopvarmning af vore boliger må forventes at blive mere udbredt i takt med en større udbredelse af lavtempererede forsyningskilder. BUR har deifor givet støtte til et forsøgsprojekt, som har tilformål at belyse konsekvenserne af lavtemperaturopvarmning for indeklima, energiforbrug, projektering m.v. l en moderne etageq'endom. _ For at mindske varmetabet fra fremføringen af fjernvarmevand har flere og flere fjernvarmeforsyningsseiskaber stillet skærpede krav til afkøling af fjernvarmevandet. Der må i fremtiden også forventes en gradvis reduktion af fremløbstemperaturen, således at der spares mest mulig energi ved leverancen af fjernvarme. Opvarmningen af huse med fremtidige lavtempererede energikilder, som lavtempereret fjernvarme, solvarme, varmepumper m.v. vil således stille nye krav til de projekterende teknikere til udformning af varme- og brugsvandsanlæg, der giver en tilfredsstillende komfort. Formål BUR har støttet et forsøg, hvis formål har været at belyse de projekteringsmæssige, komfortmæssige, energimæssige samt økonomiske konsekvenser ovennævnte forhold har haft for udformningen af et konkret varme- og brugsvandsanlæg i et etagehus. Bebyggelsen en nyopført ejendom beliggende i Saxogade i København er de 22 ud af 51 boliger opvarmet med et radiatoranlæg baseret på en lav fremløbstemperatur. De resterende 29 boliger er opvarmet med radiatoranlæg baseret på en mere konventionel fremløbstemperatur. hvert af de forskelligt opvarmede boligafsnit blev to boliger udvalgt til forsøg se figur 1. Afbebyggelsens samlede bruttoareal på 4370 m 2 er de 1622 m 2 opvarmet med lavtemperatur og de 2538 m 2 opvarmet med højtemperatur. Forsøgsprojektet's projektering blev påbegyndt i 1980/81, byggeriet blev påbe- Højtemperatur Saxogade60 gyndt i sommeren 1982 og de første beboere flyttede ind den 1. november Målinger blev gennemført i perioden december 1983 til april Lavtemperatur Saxogade 66 Højtemperatur ----~1...:-. - Figur 1. Lejlighedsplanerfor de to forsøgsboliger. Placeringen i bebyggelsen er valgt således, at de er udsat for samme interne - og externe varmebelastning. FF r ~:~ vvs Varmeveksler Lavtemperatur Figur 2. Funktionsdiagramfor høj- og lavtemperaturanlæggene, med angivelse afenergimålere....~:!..._-~,...--e &...~] ~~ ~ t$) t$ ~ ~

3 Projektering oj radiatorer og varmtvandsbeholder Da nyere undersøgelser viser at små vandstrømme samt ringe højde på radiatoren, kan føre til en nedsat radiatorydelse i forhold til sædvanlig projekteringspraksis, blev alle radiatorer projekteret ud fra et nyt grundlag se figur 3. Den endelige udformning af radiatorerne bevirkede dog, at man godt kunne have anvendt den traditionelle metode til at dimensionere radiatorerne efter, uden at det ville have medført store afvigende radiatorydelser. På figur 4 er angivet dimensioneringsgrundlaget. Fremløbstemperaturen til højtemperaturdrift er valgt til900e og til 55 e tillavtemperaturdrift. Ved anvendelse af en lavere fremløbstemperatur må radiatorens hedeflade gøres større. Med de valgte temperatursæt bliver lavtemperaturradiatorerne ca. 3 gange så store som de tilsvarende radiatorer, der forsynes med høj fremløbstemperatur. Varmtvandsbeholderen blev projekteret ud fra almindelige anvendte dimensioneringsregler samt en temperaturkorrektion. Med de anvendte temperatursæt blev resultatet en hedeflade, der er 3,2 gange større end den, der sædvanlig installeres i en varmtvandsbeholder. Måleprogram de ubeboede forsøgsboliger er der blevet udført målinger af komfortniveau og energiforbrug i relation til forskellige driftstrategier for at undersøge om lavtemperaturopvarmning evt. har en negativ indflydelse på komforten. Der er ligeledes målt totalt energiforbrug for de forskelligt opvarmede beboede boligafsnit ved alternative driftstrategier for varmeanlæggene. Udover normaldrift, dvs. hvor fremløbstemperaturen er styret efter udetemperaturen, blev der foretaget nat sænkning og natsænkning med morgenforcering. varmecentralen er der udført målinger på varmtvandssystemet for at undersøge, hvilken betydning lavtemperaturdrift har for brugsvandsanlæggets funktion. Afkøling,Oe Figur 3. 4fkøling i radiatorer som funktion afdimensionerende fremløbstemperatur ogydelsesfaktor. De indtegnede eksempler viser lav' og højtemperaturradiatorernes placering i diagrammet. Udførelse oj målinger oj indeklima For at ligestille de ubeboede forsøgsboliger med hensyn til tilskudsvarme fra belysning, husholdning samt personer, blev denne simuleret ved at ind- og udkoble et på forhånd fastlagt antal glødelamper. Komfortniveau blev målt som PMVværdier (Predictet Mean Vote) med et termisk komfortmeter. Målingerne blev udført i forskellige punkter i boligen som enkeltvise og som kontinuerte målinger. Energimålingerne blev udført ved manuel aflæsning af målere. For at overvåge temperaturforhold i nabolejligheder, blev der installeret temperaturfølere i disse, således at forskelle i rumtemperaturer kunne indgå i de samlede vurderinger. t tr O O O/On Figur 4. Funktionsdiagram for varmvandssystem med angivelse afmålepunkter Målinger på bmgsvandssystemet n Målingerne på brugsvandssystemet omfattede kon{rol af tappede varmtvandsmængder, cirkulerede vandstrømme i fjernvarmekredsen samt i cirkulationsledningen. Desuden blev der foretaget en løbende overvågning af temperaturforhold, se figur 4 ndeklima i forsøgsboliger Kontinuerte målinger af indeklimaet viste samme komfortniveau i de to forsøgsboliger ved dagdrift, natsænkning og natsænkning med morgenforcering. Til en PMV-værdi på O svarer en rumtemperatur på 22,4 grad i forsøgsboligen opvarmet med lavtemperatur, og tilsvarende bliver rumtemperaturen 22,7 grad i den anden forsøgsbolig. På figur 5 er de fundne værdier ~--bk 1.6

4 angivet i situationen med dagdrift. Forskellen i komforttemperatur, målt i de to forsøgsboliger, er højst 0,5 grad og denne forskel er registreret i forbindelse med sænkning. Målingerne viser, at det ikke er nødvendigt, at holde en højere lufttemperatur for at kompensere for et mindre strålingstilskud fra lavtemperaturradiatorerne. Energzforbrug iforsøgsboliger De målte energiforbrug i forsøgsboligerne er gjort sammenlignelige ved at korrigere for forskelle i rumtemperaturer i forsøgsboligerne og i nabolejlighederne samt for forskelle i udsugede kontrolluftmængder. Herefter er varmetabet udregnet svarende til dimensioneringstilstanden en udetemperatur på + 12 C se figur 6. Energiforbruget i de to lejligheder er ens, og sammenfaldende med det beregnede. Ved driftsformerne natsænkning og natsænkning/morgenforcering er der fundet små besparelser i forhold til det beregnede. Energzforbrug i de beboede boliger Der er udført målinger af energiforbruget i d<; to forskelligt opvarmede anlægsafsnit. disse målinger indgår beboeradfærd og der er ikke foretaget nogen form for korrektioner. Energiforbruget målt som kwh/m 2 er 6% lavere i boliger opvarmet med lavtemperatur målt i hele forsøgsperioden. Der er fundet samme besparelser ved natsænkning og natsænkning med morgenforcering i de forskelligt opvarmede anlægsafsnit. Andre resultater og målinger Udover de her beskrevne målinger er der som supplement til forsøgene udført målinger af el-forbrug, temperaturgradienter samt træk fra f'iskluftventiler. Der er ligeledes udført kontrolrnålinger på indreguleringen af det varme brugsvand samt bestemmelse af var- PMV-værdi 1 o 1 FORSØGSBOLG : Lavtemperatur Lufttemperatur,ae,/.. /. Figur 5. Sammenhørende værdier ajlufttemperatur og PMV-værdi. Centralt styretjremløbstemperatur uden natsænkning. Lufttemperaturerne svarende til en PMV-værdi på Oerjor lavtemperaturboliger 22,4 o C ogjor højtemperaturboliger 22,7 0 C. Målingerne erjoretaget ved en gennemsnitlig udetemperatur på ca. 2,5 0 C. Driftsform Periode Lejlighed 56 Lejlighed 60 Normal, uden februar 2540 W 27 W natsænkning marts 2370W 2230W Natsænkning fra marts 25 W 2410 W kl marts 2140 W 90 W Natsænkning marts 2560 W 2280 W Morgenforcering fra kl / metabet fra brugsvandssystemet. For nærmere oplysninger henvises til de respektive rapporter. PMV-værdi 1 o FORSØGSBOLG : Højtemperatur 1-25 Lufttemperatur,"C /", ',- '1," marts 2410 W 23W Figur 6. Gennemsnitlige varmetabjra de tojorsøgsboliger. Effekterne er heriført til en situation, hvor udetemperaturen er + 12 o C og lufttemperaturen er 0 C. Effekterne er korrigeretjor differencer i ventilationsluftstrømme, styret gratisvarmetilskud, varmetab til omgivende lejligheder og beregnede varmetab. 'Tallene kan sammenholdes med et dimensionerende varmetab på 2450W Temperatur, "C tf Fjernvarme frem t bv1 Varmt brugsvand t, Fjernvarme retur t bv2 Koldt brugsvand ~tf O J Figur 7. Temperaturforløb jor en 24 timer periodejorfjernvarmevand og brugsvand. nattetimerne lades beholderen op med varmt vand til brug i dagtimerne. / """"' ~, - -- ~-, ~- '-tbv1 / '; \..,,,~tr / ""Ctbv2 ~ "':::

5 Varmt brugsvand med lavtempereret fjernvarmevand På fig. 7 er resultatet af brugsvandsforsøgene angivet. Det ses at temperaturen på det varme brugsvand falder til ca. 4-2 grader på et tidspunkt, hvor der tappes mest, og hvor fremløbstemperaturen på fjernvarmevandet blev registreret til 51 grader. Der blev ikke konstateret beboerklager eller øget varmtvandsforbrug ved de foretagne forsøf];. Økonomiske konsekvenser Anvendelse af større radiatorer, betyder en merudgift. Merudgiften relaterer sig alenetil indkøbet af radiatorer, idet montageprisen er ens for radiatorer med samme indbygningsmål. Merudgiften til radiatorer i forsøgsboligen opvarmet med lavtemperatur udgør ca kr. forhold til centralvarmeanlæggets samlede anlægspris villavtemperaturdrift medføre en 15 % større anlægsudgift. Dette svarer til en forøgelse på 0,4-% af forsøgsbyggeriets samlede håndværksudgifter (baseret på priser ved licitationen marts 1982). Merudgifter ved andre temperatursæt projektet er højtemperaturvarmeanlægget dimensioneret ud fra en fremløbstemperatur på 90 C og en returtemperatur på 70 C. Dette har i mange år været det traditionelle dimensionerende temperatursæt for varmeanlæg med radiatorer. Siden forsøgsprojektets start i 1980 har mange fjernvarmeværker gradvist nedsat fremløbstemperaturen (tf) til gennemsnitlig 80 C-85 C om vinteren og 60 C om sommeren. Man forventer en generel gennemførelse aflavtemperaturvarmeanlæg i henhold til tillæg 4- til BR 82, kap stk. 10:,,varmeanlæg skal enten dimensioneres udfra en maksimal fremløbstemperatur på 60 C ved +12 C ude, eller anlægget skal være forberedt så den samme virkning kan opnås uden væsentlige indgreb i huset og installationer«. Hvis man i stedet for temperatursæt på C for varmeanlægget vælger andre dimensionerende temperatursæt, er priserne som angivet i figur 8. Det ses, at merudgifter til radiatorer ved overgang fra radiatorer baseret på C til radiatorer baseret på 55/4-0 C andrager (3,2-1). 100=2 pct. Merprisen for det aktuelle lavtemperaturanlæg (55/4-0) i forhold til en typisk dimensionering i et fjernvarmenet (80/60) er ifølge tabellen figur 8 kun 159% og ikke 2%. Tilsvarende ses at merprisen for et 60/4-0 C anlæg, som opfylder de nye krav i BR 82 er 111 % i forhold til et 80/60~C anlæg. Til gengæld opnås væsentlige besparelser i ledningstabet, således som det fremgår af Energiministeriets energiforskningsprogram (Fjernvarme/33,1 projektrapport). Projektet»Etagehus med lavtemperaturanlæg«omfatter ikke en økonomisk vurdering af sammenhænge mellem byggeriets anlægsudgifter og fjernvarmeværkets mulige besparelser i energiforbrug ved lavtemperatur-drift. Reference- Temperaturvalg: C temperaturer /60 60/4-0 55/ 'c 1,0 1,24 2,61 3,2 80/60 'c 0,81 1,0 2,11 2,59 60/40 'c 0,38 0,47 1,0 1,23 55/40 'c 0,31 0,39 0,82 1,0 Figur 8. Faktorer der angiver den relative prisfor radiatorer, når man vælger alternative temperatursæt i forhold til refercncetemperaturerne. Eksempel: Radiatorprisen ved 55/40 er 1,23 gange større end ved 60/40. Etagehus med lavtemperaturanlæg Forsøgsprojektet er med økonomisk støtte fra BUR udarbejdet af: Støttemodtager: A/S DOMNA Rådgivende ingeniører Studiestræde 38, 1455 København K. Telf Konsulenter: Statens Byggeforskningsinstitut Postboks 119, 2970 Hørsholm Telf Følgegruppe: Lektor P. Kjerulfjensen, Danmarks tekniske Højskole. Civilingeniør Peter Stensen, Teknologisk nstitut. Sekretariatschef Poul Ahrenst, Boligselskabernes Landsforening. Yderligere oplysninger om projektet: Max Kjellerup, A/S Dominia Telf Kaj Ovesen ogjørgen Christiansen ~tatens Byggeforskningsinstitut Telf Rapporter: SB-rapport 172 (varmeanlæg) SBN SSN Kr. 90, SB-rapport 173 (brugsvand) SBN SSN Kr. 74,75

6 Konklusion den forsøgsbolig, der blev opvarmet med lavtemperatur, er der samme komfortniveau som i boligen opvarmet med højtemperatur. Dette gælder også, hvis der anvendes natsænkning eller lignende energibesparende driftsformer. Energimålerne på radiatorerne i de to lejligheder viste samme forbrug. For ejendommen som helhed kan der ikke konstateres nogen væsentlig besparelse ved anvendelse aflavtemperatur. Den egentlige energibesparelse ligger uden for boligerne, nemlig i rørnettene og i varmeproduktionen. Med lav fremløbstemperatur mindskes varmetabene i ledningsnettet, og det samlede energiforbrug til produktion af fjernvarme og elektricitet på kraftvarmeværker mindskes, når fremløbstemperaturen sænkes. Lav fremløbstemperatur er desuden en forudsætning for god udnyttelse af varmepumper, solfangere og spildvarme. Det er i dette forsøg blevet demonstreret, at det uden gener for beboerne kan lade sig gøre at anvende lavtemperatur ved opvarmning af en traditionelt udformet moderne etageejendom. Fordelene ved dette er på længere sigt en lavere varmeregning, øget fleksibilitet ved valg af energikilde og dermed større forsyningsuafhængighed og bedre miljø i form af mindre forurening. BUR/Byggeriets Udviklingsråd B UR/Byggeriets Udviklingsråd er oprettet ved lov af19. maj 1971 omfremme afbyggeriets udvikling. BUR har til opgave atfremmeforanstaltninger, der kan øge byggeriets kvalitet og produktivitet samt dets konkurrencedygtighed på et internationa.tt marked. Som et led i sit arbejde skal B UR bl.a. virke for, at der gennemføres forsøgs- og udviklingsopgaver af betydningfor byggeriets udvikling og at resultaterne heraf udbredes og udnyttes. B UR yder støtte til gennemførelse afforsøgsprojekter både i nybyggeriet og inden for byfornyelsesområdet. BUR-resumeer, der offentliggøres fra afsluttede forsøg, kan fås gratis ved henvendelse til B UR's sekretariat. BUR-rapporter, der offentliggøres fra afsluttede forsøg, kan købes i Byggecentrums Boghandel, Skolegade 12 E, 2500 Valby, telefon samt i Statens lriformations~ieneste, Bredgade, 1260 København K og gennem boghandlere. Byggeriets Udviklingsråd, Løngangstræde :ila, DK-1468 København K, telefon: SSN