Energioptimering af ventilationsanlæg

Transkript

1 2010 Energioptimering af ventilationsanlæg Et bachelorprojekt udarbejdet af Kasper Damgaard Jensen

2 Titel: Emner: Rapportens art: Praktik virksomhed: Energioptimering af ventilationsanlæg Ventilation, Indeklima, Solenergi Bachelorprojekt Søværnets Sergent- & Grundskole Praktikperiode: 8. februar april 2010 Uddannelse: Uddannelsesinstitution: Maskinmesteruddannelsen Århus Maskinmesterskole Afleveringsdato: 11. juni 2010 Antal normalsider á 2400 tegn: 28,9 sider Antal anslag inkl. mellemrum: Antal eksemplarer: Vejleder: 2 stk. + 1 stk. digital udgave Karsten Jepsen Underskrift: Kasper Damgaard Jensen Studienummer:

3 Abstract Today, some of the big issues on the political agenda are economy and environment. In 2008 a circular appeared from the Danish Government in order to reduce the environmental impacts and the gross energy consumption. As a consequence of that circular, it has been decided by the Danish Government that the Ministry of defence and other Ministries in Denmark must reduce their energy consumption by 10 % in 2011 compared to the energy consumption in One of the buildings belonging to de ministry of defence is the naval school called Søværnets Sergent- og Grundskole. This school has a sports centre with a ventilation system, which has never been optimized. This could mean savings of the energy consumption, and it could mean that the demands for a good indoor climate, which a ventilation system must provide, are not respected. Therefore, based upon the present focus on reduction of the energy consumption, it is indeed relevant to investigate the possibilities of reducing and optimizing the consumption of energy in the ventilation system placed in the sports centre at Søværnets Sergent- og Grundskole and to investigate whether or not the ventilation system lives up to the demands, which are required for a good indoor climate. I assume that the existing ventilation system do not meet the demands for a good indoor climate. And a comparison between the calculations and observations of the indoor climate in the sports centre with the demands concerning an indoor climate shows us that this assumption is correct. There are several discrepancies concerning temperatures level, filters and cleaning. The question, how to reduce and optimize the consumption of energy in the sports centre in connection with the ventilation system I have worked out a reduction of the running time. Given this, I conclude, that it is possible to reduce the consumption of energy by reducing the running time for the ventilation system, and lower the temperature in the sports centre. In addition to that, I also conclude that it will be possible to reduce the consumption of energy by changing the physical structure of the ventilation system. According to my calculations, it can be done by changing some of the old components to high effective motors and ventilators combined with heat recycling. Indeed, there are a lot of possibilities to reduce the consumption of energy in the sports centre in connection to the ventilation system, but I have also looked upon a more radical change that is the possibility to install a solar heating system. In this process I have worked out that a solar heating system will be a great supplement to the heating system that already exists even with an advantage to the environment and the economy. 2

4 Indholdsfortegnelse Abstract... 2 Forord... 6 Formål og Mål... 7 Målbeskrivelse Indledning Problemstilling Problemformulering Afgrænsning Metode Empiri Ventilationsanlægget Ventilationsanlæg Udsugningsanlæg Ventilationsprincip Regulering af indblæsningsluften Fastlæggelse af ventilationsmængden Luftfornyelse i idrætshallen Delkonklution Indeklima Indeklima gener Krav ifølge Arbejdstilsynet Temperatur og træk Luftkvalitet Luftfugtighed Luftskifte Drøftelse af aktuelle forhold i Søværnets idrætshal og de gængse krav

5 3.4 Delkonklusion Optimering af den nuværende drift (løsningsforslag 1) Omlægning af nuværende driftstider Driftsanalyse Besparelse på el Besparelse på opvarmning Delkonklusion Optimering af den fysiske opbygning (løsningsforslag 2) Forslag til optimering af den fysiske opbygning Optimering af ventilator Optimering af elmotor Optimering af energiforbrug til opvarmning Regulering af VE Delkonklusion Vedvarende energi Vedvarende energi Teknologien Solenergi Solcellens virkemåde Solfangerens virkemåde Grundlag for udnyttelse solenergi Delkonklution Etablering af solfangeranlæg Etableringsgrundlag Dimensionering af anlægget Anlægsomkostning Indtjening Tilbagebetalingstid Reduktion af CO

6 7.1.6 Rentabilitet Delkonklusion Konklusion Perspektivering Kildeliste Bilag Bilagsoversigt: Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag

7 Forord Som afslutningen på maskinmesteruddannelsen fra Århus Maskinmesterskole er dette projekt udført som et resultat af den afsluttende bachelorpraktik, som er afviklet forud for projektet. Selve praktikken er blevet gennemført ved Søværnets Sergent- og Grundskole og Flådestation Frederikshavn. Projektet er udført i samarbejde med Søværnets Sergentog Grundskole. Rapporten er særligt henvendt til Søværnets Sergent- og Grundskole, da det er ventilationsanlægget i deres idrætshal, der bliver gennemgået. Dog vil der være forskellige afsnit, der kan overføres til andre energioptimeringsopgaver. Igennem projektet er der hentet råd og vejledning fra forskellige virksomheder og personer. Der skal derfor lyde en særlig stor tak til: Fris Geller, Chef for Bygnings og etablissement tjenesten, SSG Brian Degn, Varmemester, SSG Heine Pedersen, Maskinmester, SSG Jens Risager, Maskinmester, Flådestation Frederikshavn Knud Erik Nielsen, Salgsdirektør, ARCON Solar Henrik Nørgård, Teknisk support, Nilan Denne rapport henvender sig primært til maskinmestre/ingeniører og personer med grundlæggende teknisk kendskab til energioptimering. 6

8 Formål og Mål Projektets formål i uddannelsesforløbet er at opfylde kravene i undervisningsplanen for modul 31 Bachelorprojekt. Den studerende skal lære at arbejde udviklingsorienteret med planlægning og gennemførelse af et projekt. Den studerende skal ved at drage sammenhænge mellem erfaring, praktiske færdigheder og teoretisk viden kunne identificere og analysere problemstillinger, der er centrale i forhold til professionen som maskinmester. Den studerende skal tilegne sig en særlig indsigt i et emne, område eller problem og skal gennem projektarbejdet lære systematisk problemformulering og problembehandling samt indsamling og analyse af datamateriale, herunder relevante resultater fra forskning og udvikling. Målbeskrivelse Efter afsluttet uddannelse er det målet, at den studerende skal på baggrund af tidssvarende og fremmende kilder og teori samt ved inddragelse af metode og videnskabsteori, kunne gennemføre et projekt kunne demonstrere at projektet kan håndteres, herunder planlægges, iværksættes og gennemføres, ved anvendelse af faseidentificering ved analyse, kunne rejse, identificere og beskrive en problemorienteret problemstilling, bl.a. på baggrund af indsamlede data på baggrund af teori, færdigheder og viden kunne anvende dette til at belyse, analysere og diskutere løsningsforslag ud fra udvalgte vinkler, herunder ledelsesmæssige problemstillinger. 7

9 1. Indledning Søværnets Sergent- og Grundskole er placeret i Bangsbo Skov ca. 4 km syd for Frederikshavn centrum. 1 Mange af de nuværende bygninger er bygget i 1950, men skolens historie, som vi kender den i dag, starter først i 1966, hvor der pga. manglende plads og en stor geografisk spredning af søværnets uddannelsessteder, var der enighed om at finde et egnet sted, hvor man kunne samle Søværnets Sergentskole og Søværnets Reserveofficersskole. Udover den første ombygning ved indflytningen i 1966, er der gennem årene løbende foretaget ombygninger og forandringer på skolen for at kunne leve op til tidens krav. I årene blev der lavet en større bygningsmæssig udvidelse af skolen med en idrætshal og to indkvarteringsbygninger. Skolens ydre har derefter ikke gennemgået så store forandringer fra 1976 til 2006, men der er fortaget indre renoveringer gennem tiden, så skolen fremstår som uddannelsessted af høj standard. Da Forsvarsforliget fra medførte, at Søværnets Grundskole i Auderød skulle nedlægges og flyttes til Frederikshavn, betød dette at skolen igen skulle udbygges, så den i høj grad passer til den nye sammenlæggelse. Der skulle bygges i alt ca m², som skulle give skole de bedst tænkelige uddannelsesfaciliteter, og derved kunne løse fremtidens undervisningsopgaver for søværnet og forsvaret generelt. Ombygningen af Søværnets Sergent- og Reserveofficersskole forløb fra 2006 til Byggeprojektet var det største enkelte byggeprojekt i det foregående forsvarsforlig med et budget på sammenlagt 155 mio. kr. Efter ombygningen skiftede skolen navn til Søværnets Sergentog Grundskole. Alle grunduddannelserne for sergenter, kadetter og værnepligtige i Søværnet er med udvidelsen af skolen blevet samlet i Frederikshavn. Udvidelsen har givet en fordobling af arbejdspladserne på Søværnets Sergent- og Grundskole og en firedobling af det årlige elevtal til over 800 elever. Søværnets Sergent- og Grundskole fremstår i dag som en moderne uddannelsesinstitution med tidssvarende undervisningsfaciliteter, undervisningsmateriel og undervisningshjælpemidler. 1 Se bilag 1 8

10 1.1 Problemstilling I dag er nogle af de store spørgsmål på den politiske dagsorden, økonomi og miljø. I blev et cirkulære fra den danske regering vedtaget, med henblik på at mindske miljøpåvirkningerne og bruttoenergiforbruget. Som en konsekvens af dette cirkulære, er det blevet besluttet af den danske regering, at forsvarsministeriet og andre ministerier i Danmark skal reducere deres energiforbrug med 10 % i 2011 i forhold til energiforbruget i Forsvarsministeriet har grundet stor bygningsmasse (ca. 2,8 mil. m 2 ) og mange energikrævende aktiviteter et betydeligt energiforbrug. 3 I forbindelse med den ovennævnte energibesparelse på 10 % er en klima- og energistrategi under udarbejdelse på baggrund af Forsvarsforliget Et af områderne, som tilhører forsvarsministeriet er Søværnets Sergent- og Grundskole. Skolen har en idrætshal med et ventilationssystem, som aldrig har været optimeret. Dette kan betyde, at der er besparelser at hente på energiforbruget, men det kan også betyde, at ventilationssystemet ikke overholder de krav der stilles til et godt indeklima. Derfor er det i høj grad relevant at undersøge muligheder for at reducere og optimere forbruget af energi i ventilationssystemet placeret i idrætshallen på Søværnets Sergent- og Grundskole og undersøge hvorvidt ventilationssystemet lever op til de krav, som er nødvendige for et godt indeklima

11 1.2 Problemformulering Gennem projektet ønskes følgende spørgsmål besvaret: Hvilke ændringer kan der foretages for at nedsætte energiforbruget i idrætshallen i forbindelse med ventilationssystemet og opfylder ventilationssystemet, de krav der stilles til indeklimaet? Nedsættelsen af energiforbruget vil blive undersøgt med fokus på: Ændring af den nuværende regulering Forslag til optimering af den fysiske opbygning Implementering af solenergi 1.3 Afgrænsning Jeg vil i dette projekt fokusere på idrætshallens ventilationsanlæg på Søværnets Sergentog Grundskole. Selve besparelsen i de beregnede løsningsforslag, vil bygge på den besparelse, der kan opnås ved at ændre systemet eller driftsparamenterne angivet i kwh. 5 Projektet beskriver et forslag til optimering af den fysiske opbygning af det eksisterende ventilationsanlæg, men indeholder ikke yderligere detaljer om, hvordan dette skal installeres i praksis. 1.4 Metode Projektet er bygget således op, at kapitel 2 vil være en kort redegørelse af det eksisterende ventilationsanlæg på Søværnets Sergent- og Grundskole. Dette afsnit skal danne grundlag for en senere drøftelse af, hvorvidt det er muligt at optimere anlægget. Kapitel 3 omhandler indeklimaet både i idrætshallen på skolen og de gængse krav, der stilles til et godt indeklima. Kapitlet er en forudsætning for at vurdere, om det eksisterende ventilationsanlæg fungerer optimalt. Efter flere redegørelser for ventilationsanlægget på Søværnets Sergent- og Grundskole er det muligt at svare på problemformuleringen ved at

12 drøfte hvilke muligheder, der er for en optimering. Kapitel 4 kan derfor ses som et løsningsforslag, der optimerer den nuværende drift på ventilationsanlægget. Derudover har jeg i kapitel 5 valgt et andet løsningsforslag, der lyder på en optimering af den fysiske ombygning. Endelig har jeg valgt at undersøge mulighederne for en installering af et solfangeranlæg på Søværnets Sergent- og Grundskole, da et sådan anlæg kunne betyde en betydelig reduktion af energiforbruget. Kapitel 6 er derfor en gennemgang af vedvarende energi, hvortil kapitel 7 er et konkret etableringsforslag af solfangeranlæg Empiri Den teoretiske viden omkring ventilation vil blive indhentet fra de lærebøger, der er anvendt igennem forløbet på Århus maskinmesterskole. Endvidere er der søgt oplysninger på diverse hjemmesider, samt formidlet kontakt til forskellige leverandører for indhentning af priser. For bestemmelse af ventilationsanlæggenes virkemåde og opbygning, vil de tilgængelige data for anlægget blive anvendt, samt egne observationer på anlægget, kombineret med den erfaring drift personalet kan bistå med. Til at bestemme de lovgivningsmæssige krav for indeklimaet, vil arbejdstilsynets og Erhvervs- og Byggestyrelsen hjemmeside blive benyttet. Der vil desuden blive undersøgt efter branchespecifikke krav som beskriver de krav, der er relevante for idrætshaller. 11

13 2. Ventilationsanlægget Jeg vil i dette afsnit gennemgå og beskrive, hvordan ventilationsanlægget i Søværnets Sergent- og Grundskoles idrætshal fra 1976 er opbygget. Afsnittet består af en beskrivelse af ventilationssystemets opbygning og virkemåde, herunder ventilationsprincip, regulering af indblæsningsluften, ventilationsmængden og luftfornyelsen. Dette skal danne grundlag for en senere vurdering/optimering af anlægget. 2.1 Ventilationsanlæg Ventilationsanlægget i idrætshallen er af mærket Fläkt. Anlægget består af et sammenkoblet indblæsnings- og udsugningsanlæg (herefter kaldet VE1), og er skitseret nedenfor på figur 1. Udeluften til indblæsningsanlægget suges ind direkte gennem en kanal/tårn som er placeret uden for hallens indgang 6. Efterfølgende passerer den indsugede luft følgende komponenter, inden den indblæses i hallen: udeluftspjæld, brændspjæld, grundfilter, varmeflade, ventilator. Luften blæses ud i hallen gennem 7 vægarmaturer med 2 riste i hver 7. Temperaturen i hallen er sat til 18 C i den tid, anlægget kører. Motoren, som trækker ventilatoren har en variabel ydelse fra 1,8 kw til 9 kw og styres af en frekvensomformer. Motoren er fra midten af Figur 1: CTS oversigt af ventilationsanlægget i hallen 6 Se bilag 2 7 Se bilag 3 12

14 Anlægget har også mulighed for recirkulation. Denne funktion er dog på nuværende tidspunkt sat til permanent 10 % åben. Oven på taget sidder 9 små ventilations anlæg 8, som skal sikre, at der ikke opstår fugt i undertaget. Ventilationsanlæggene består af 9 motorer på hver 0,09 kw, og dertilhørende ventilationsunits. Dette anlæg har ingen indflydelse på den luft, komfortventilationen blæser ind i hallen. Dette anlæg vil herefter blive kaldet VE2. I denne del har jeg beskrevet indblæsningsanlægget. Herefter vil jeg se på den del, der har med udsugningen at gøre, fordi det selvfølgelig også er en væsentligt del af ventilationsanlægget. 2.2 Udsugningsanlæg Udsugningen fra hallen foregår igennem nogle sprækker, som er placeret under stolerækkerne på tilskuertribunen 9 og føres gennem et kanalsystem til udsugningsdelen, som består af: ventilator og afkast-/recirkuleringsspjæld. Motorens max effekt er på 9,5 kw, og er fra det tidspunkt hallen blev bygget. Der er ikke indbygget en frekvensstyring på motoren, hvilket medfører, at motoren kun kan køre på 50 og 100 % 2.3 Ventilationsprincip Vi har altså set, hvordan ventilationsanlæggene er bygget op, og jeg vil i det følgende redegøre for, hvilket ventilationsprincip anlæg VE1 kører efter. Anlægget i hallen kører efter princippet om opblandingsventilation. Som navnet antyder, forsøger man ved opblandingsprincippet at fortynde forureninger og fordele det i hele lokalet, så der næsten er samme niveau af forurening, fugt og varme overalt, dog afhængigt af effektiviteten af opblandingen. Dette vil sige, hvor godt indblæsningsarmaturerne fordeler luften i rummet. Stærkt forurenende kilder vil således forurene hele lokalet jævnt, dog så lidt, at det bliver holdt under de tilladte grænseværdier og krav/behov til indeklimaet, såfremt opblandingsventilationen er dimensioneret korrekt. 8 Se bilag 4 9 Se bilag 5 13

15 2.4 Regulering af indblæsningsluften Den indblæste luft i hallen, reguleres via en VAV-regulator. Indstillingsværdien også kaldet setpunktet bliver ændret af et signal fra en temperaturføler i hallen. Et VAV-anlæg 10 kaldes også for et behovsstyret anlæg og beskriver et anlæg, hvor volumenstrømmen til det ventilerede områder tilpasses de aktuelle behov. Reguleringen af VAV-anlæg kan udføres som vist på figur 2. Når der i lokalet er et kølebehov, reguleres luftmængden op. Ved varmebehov holdes en fast volumenstrøm, mens der reguleres på indblæsningstemperaturen vha. ydelsen på varmefladen. Anlægget kører ved varmebehov som et CAV-anlæg 11 men med en reduceret luftmængde. Det faktum, at et anlæg kan køre som et VAV-anlæg, kræver dels mulighed for regulering af køle-/varmeflade og ventilationsmængde, og dels indblæsningsarmaturer, der egner sig til varierende luftmængder. Sidstnævnte har ikke været muligt at undersøge, da der ikke var tilgængelige data for armaturet. Det vides derfor ikke om indblæsningsarmaturer er egnet til VAV. Figur 2: Luft- og varmeydelse i VAV- og CAV-anlæg, [1] s.67 Varmeeffekten, der bliver afsat i varmefladen, bliver bestemt af en ventil. Setpunktet til ventilen bliver bestemt af en regulator ift. en ønsket temperatur på sekundær-siden af 10 VAV: Variable Air Volume (variabel luftvolumenstrøm) 11 CAV: Constant Air Volume (konstant luftvolumenstrøm) 14

16 varmefladen. Denne temperatur bliver bestemt af den ønskede indblæsningstemperatur, som er afhængig af den fastsatte temperatur i hallen. Jeg har således nu etableret første forudsætning for at optimere ventilationsanlægget, men for at kunne lave beregninger på anlægget er det nødvendigt af kende ventilationsmængden, hvilket jeg vil beskrive i næste afsnit. 2.5 Fastlæggelse af ventilationsmængden For at danne et overblik over den indblæste henholdsvis udsugede luftmængde, vil jeg tage udgangspunkt i den maximale ventilationsmængde anlægget kan yde. Q v,ind = m 3 /h Q v,ud = m 3 /h Ud fra disse tal 12 ses det, at der samlet bliver blæst mere luft ind, end der bliver suget ud, hvorfor der vil blive et overtryk i hallen. Med disse værdier er det nu muligt at finde luftfornyelsen i hallen. 2.6 Luftfornyelse i idrætshallen De fundne luftmængder kan bruges til at bestemme luftfornyelsen, som skal bruges til at bestemme luftskiftet i hallen. Da luftfornyelsen og deraf luftskiftet defineres ud fra den største luftmængde, som i dette tilfælde er indblæsningen, skal volumenet af rummet hvori indblæsningen sker, bestemmes. Dette gøres ved at bestemme arealet og lofthøjden i de aktuelle lokaler. Til dette formål er der blevet brugt en oversigtstegning over idrætshallen, hvori hallens dimensioner er fundet. Denne beregning er foretaget på bilag 6, og giver et samlet volumen i hallen på: V rum = ,66 m 3 12 Fundet på en gammel tegning over hallen fra

17 Der skal dog fratrækket 293,63 m3 som er volumen af tilskuerrækkerne. Volumen af hallen bliver således: V rum = 9.804,03 m 3 Luftfornyelse kan da findes:, / / ,03 3,06 Den inverse værdi af luftfornyelsen, kaldes anlæggets nominelle tids konstant, og er den tid, som den tilførte volumenstrøm i middel opholder sig i rummet:, / / 9.804, ,327 / er defineret uden hensyn til rummets udformnings, armaturernes udformning og placering, indblæsningstemperaturer osv. og fortæller derfor intet om, hvor lang tid det tager at udskifte rummets luft med ny luft. Tiden for at forsyne et rum med ny luft, kaldes luftens udskiftnings tid, og kan fortælle hvor hurtigt luften udskiftes i rummet. Luftens udskiftnings tid kan findes ved hjælp af formelen, 2 for opblandingsventilation [1] s.81 figur

18 Luftens udskiftnings tid bliver således:, 2 0,327 0,654 Herefter er det muligt at finde luftens udskiftning pr. time:. 0,654. 1,53 Det betyder, at luften bliver udskiftet 1,53 gange i timen, hvis anlægget kører med maksimal belastning, hvilket er tvivlsomt. 2.7 Delkonklution Jeg har i det foregående beskrevet ventilationssystemet i Søværnets Sergent- og Grundskole. Idrætshallen er opbygget af et sammenkoblet indblæsnings- og udsugningsanlæg med recirkulation, samt et anlæg til ventilation under tagkonstruktionen. Luftfornyelsen er fundet til 1,53 h -1 men er behæftet med en del usikkerhed da volumenstrømmene er baseret på tal fra en gammel tegning af anlægget, hvilket gør at værdierne ikke kan vurderes som 100 % valide. Dette begrundes med, at mængden af luften kan vare minimeret pga. beskidte luftkanaler. Luftfornyelsen bygger også på, at anlægget kører med maksimal belastning, hvilket det efter min vurdering er højst usandsynlig. I det følgende kapitel vil jeg redegøre for de gældende krav til et godt indeklima. Dermed bliver det muligt at drøfte hvorvidt kravene for et godt indeklima stemmer overens med de eksisterende forhold på Søværnets Sergent- og Grundskole. 17

19 3. Indeklima Et ventilationsanlæg må møde en række krav for at fungere optimalt. Et af de krav, der stilles, er til indeklimaet. Et dårligt indeklima kan betyde et dårligt ventilationsanlæg. Jeg vil i dette afsnit beskrive de gældende krav til indeklimaet for at vurdere om disse krav og de aktuelle forhold i Søværnets Sergent- og Grundskoles idrætshal, er i overensstemmelse. 3.1 Indeklima gener Der er forskellige årsager til dårligt indeklima på en arbejdsplads og disse kaldes risikofaktorer. Faktorerne kan opdeles i disse områder: Temperatur og træk Støv og rengøring Afgasning Fugt og mikroorganismer som fx skimmelsvampe og bakterier Lys og lydforhold Luftfugtighed Statisk elektricitet Et dårligt indeklima kan give forskellige gener, symptomer og sygdomme for de personer, der opholder sig i det dårlige indeklima. Disse gener, symptomer og sygdomme kan fx være irritation af øjne og slimhinder, kvalme, svimmelhed, hovedpine og træthed til overfølsomhedsreaktioner. Det er sjældent, at man kan pege på en enkelt årsag til et indeklimasymptom, da problemet oftest skyldes en kombination af flere faktorer. De enkelte risikofaktorer er dog normalt forholdsvis enkle at identificere. Dårligt indeklima kan skyldes forskellige ting, mangler ved bygninger, deres drift eller manglende vedligeholdelse. Udbedring af manglerne medfører typisk, at symptomerne hos de ansatte forsvinder. Dette afsnit har beskrevet de faktorer der spiller ind på indeklimaet. Jeg vil nu beskrive de krav der stilles til indeklimaet. 18

20 3.2 Krav ifølge Arbejdstilsynet Grundlaget for de krav der kan stilles til indeklimaet, vil som regel være Arbejdsministeriets bekendtgørelse nr. 96 af 13. februar 2001 om faste arbejdssteders indretning, som på visse punkter er ændret ved bekendtgørelse nr. 721 af 22. juni Indeklimaet i en idrætshal er beskrevet i bekendtgørelsen om faste arbejdssteders indretning, 14 Bekentgørrelsen beskriver de faktorer, der har indflydelse på indeklimaet. At-vejledningerne orienterer om, hvordan virksomhederne kan leve op til reglerne i arbejdsmiljøloven og i bekendtgørelserne. Kravene til ventilation er beskrevet i bekendtgørelse nr. 96 kapitel 8, Der er dog ikke nævnt i bekendtgørelsen nogle specifikke krav som fx luftskifte eller temperaturer. Sådanne værdier samt mere praktiske og konkrete retningslinjer kan findes i Arbejdstilsynets vejledninger. Ifølge Arbejdstilsynets branchekode , der omhandler drift af sportsanlæg, er en idrætshal omfattet At-vejledning A.1.11, 1.12, 1.2. Disse omhandler: A Arbejdsrum på faste arbejdssteder A Temperatur i arbejdsrum på faste arbejdssteder A Indeklima Jeg vil i det følgende tage udgangspunkt i vejledningerne A.1.12 og A.1.2. At-vejledning A.1.12 Vejledning A.1.12 oplyser om Arbejdstilsynets krav til temperatur i arbejdsrum på faste arbejdssteder, hvilket også er gældende for en idrætshal. Den retter sig mod arbejdssteder, hvor det under normale udeklimaforhold oftest vil være muligt at holde en temperatur inden for komfortområdet Ventilation.aspx

21 Der må ikke optræde generende temperaturforskelle i et arbejdsrum. Hvilket vil sige at varmen skal fordeles jævnt i hele lokalet. Den mindst tilladelige temperatur, afhænger af arbejdets karakter. Generelt er udgangspunktet, at temperaturen ved: Stillesiddende og stillestående arbejde og arbejde med let legemlig anstrengelse ikke bør komme under 18 C Arbejde med begrænset legemlig anstrengelse ikke bør komme under 15 C Arbejde med stærk legemlig anstrengelse ikke bør komme under 10 C, opnået senest en time efter arbejdstids begyndelse. Disse krav gælder dog ikke de steder, hvor det af produktionstekniske årsager er nødvendigt med lavere temperaturer, fx kølerum. Der skal i sådanne tilfælde bruges personlige værnemidler (termotøj). At-vejledning A.1.2 Vejledning A.1.2, beskriver nogle generelle forhold omkring indeklima: Temperatur og træk, Luftkvalitet, Lys, Lyd, Luftfugtighed Statisk elektricitet. Alle disse parametre på nær lys, (lyd) og statisk elektricitet kan have indflydelse på indeklimaet i et rum, der benytter et ventilationsanlæg. 20

22 3.2.1 Temperatur og træk En rumtemperatur på C, er passende til let fysisk aktivitet. Generelt bør temperaturen ikke overstige 25 C ved stillesiddende aktivitet. Temperaturændringerne i rummet i løbet af en arbejdsdag, bør være mindre end 4 C. Desuden bør temperaturforskellen mellem gulv og hovedhøjde ikke overskride 4 C. I vinter perioden kan dårligt isolerede vægge, gulve og vinduer ofte give kuldenedfald eller kuldestråling, der føles som træk. Utætte døre og vinduer giver ofte trækgener, især i forbindelse med udsugningsanlæg. Lufthastigheden i rum, hvor der er personer, bør derfor holdes under 0,15 m/sek. Mennesker der udøver fysisk aktivitet, udleder varme, hvilket kan have indflydelse på temperaturen i lokalet. For elitesportsfolk kan deres forbrænding være helt oppe på 15 met, men for almindelige sportsudøvere vil forbrændingen ligge mellem 3 8 met. 1 met (metabolisme = stofskifte) er på 58 W/m 2 og menneskets overflade er i gennemsnit ca. 1,8 m 2. 1 met kan dermed sattes til ca. 100 W. 17 For at vise hvor stor indflydelse idrætsudøvere har på opvarmningen af en hal, har jeg valgt at lave et beregningseksempel på varmetilførslen. Der beregnes med 25 personer i hallen i en time og personerne har et aktivitetsniveau på 5 met, hvilket svarer til 500W. Med 25 personer bliver det 500W 25 = W. Hvis dette overføres til den aktivitet der er i Søværnets Sergent- og Grundskoles idrætshal som er på 360 timer 18 pr. år. Giver det følgende opvarmningseffekt på et år: Det betyder, at idrætsudøverne tilfører kwh til hallen på et år. 17 [3] s Bilag 7 21

23 3.2.2 Luftkvalitet Luften i bygninger indeholder altid støv, der består af bl.a. hud skæl, papirstøv, pollen og mikroorganismer. Det er derfor vigtigt, at støvet fjernes med en effektiv rengøring. Rengøringsmetode og hyppighed skal passe til lokalernes indretning, Fugtige forhold giver gode vækstbetingelser for mikroorganismer som fx skimmelsvampe og bakterier. Et ventilationsanlæg bør derfor kunne fjerne fugt, så der ikke dannes kondens. Desuden bør bygningen og eventuelle ventilationsanlæg være godt vedligeholdt og rengjorte. Mikroorganismer som fx bakterier kan forekomme i ventilationsanlæg og luftbefugtningsanlæg. En forbedret rengøring af ventilationsanlægget eller en større gennemstrømning af frisk vand i et befugtningsanlæg kan løse dette problem Luftfugtighed Luftfugtigheden vil normalt ikke genere, hvis den relative fugtighed er mellem 25 og 60 pct. Hvis luftfugtigheden er for høj giver det en god grobund for mikrosvampe og husstøvmider son lever bedst ved en høj fugtighed. Derfor er det normalt ikke nødvendigt at befugte den indblæste luft. Opleves det, at luften er tør, kan det oftest skyldes en for høj temperatur, støv og kemiske stoffer i luften Luftskifte For at opretholde et behageligt og sundt indeklima er det nødvendigt, at udskifte den forurenede luft med frisk luft. Det betegnes som det antal gange, som luften i rummet udskiftes pr. time. Dette skal sikre en tilfredsstillende luftkvalitet. Luftskiftet kan ske ved naturlig eller mekanisk ventilation. Hvor stort luftskiftet skal være, afhænger af forureningskildens art og mængde. Luftskiftes størrelse fastsættes ud fra de forureninger, lokalet modtager. Normalt identificeres den forurening, der belaster lokalet mest, hvorefter det nødvendige luftskifte beregnes. Menneske er også en forureningskilde, da kroppen forbruger ilt og afgive kuldioxid, sved, varme m.m. Derfor afhænger behovet for luftskift i et lokale, bl.a. af antallet af personer og aktivitets niveauet. 22

24 Hvis personerne i et rum er den største forureningskilde, måles luftens indhold af kuldioxid (CO 2 ), som ikke bør være større end 0,1 pct. svarende til 1000ppm Hvis luftens CO 2 indhold overstiger 0,2 pct. svarende til 2000ppm i mere end korte perioder på en dag, er luftskiftet utilstrækkeligt. Koncentrationen af CO 2 i atmosfærisk luft er ca. 0,035 pct. svarende til 350ppm. Arbejdstilsynet har ikke nogle dissiderede krav til luftskifte, men det har Erhvervs- og Byggestyrelsen. I BR08 19 er der følgende standardkrav til luftskiftet for boliger: I ethvert beboelses rum såvel som i boligen totalt skal der være en udelufttilførsel på mindst 0,35 l/s pr. m 2. BR08, stk En udelufttilførsel på 0,35 l/s pr. m2 svarer til et luftskifte på 0,5 gang pr. time ved en rum højde på 2,5 m. Det indgående gulvareal er nettoarealet. Der er desuden krav til luftskiftet i uddannelses rum i BR08 stk , der siger at Indblæsningen med udeluft og udsugningen skal i normal uddannelses rum være mindst 5 l/s pr. person, samt 0,4 l/s pr. m² gulv 20.mens luftskiftet i øvrige bygninger skal godkendes af kommunen. 3.3 Drøftelse af aktuelle forhold i Søværnets idrætshal og de gængse krav. Arbejdstilsynets krav er baseret på vejledninger og kan således betragtes som retningslinjer nærmere end direkte krav. De drejer sig primært om rumtemperatur og indblæsningsluftens kvalitet. Efter at have observeret ventilationsanlægget på Søværnets Sergent- og Grundskole, kan det vurderes at temperaturen i hallen ligger tilfredsstillende, dog kunne temperaturen godt sænkes uden det vil påvirke de personer der er i hallen. Dette vurderer jeg ud fra, at hallen bruges til et middel/højt aktivitet niveau. Med hensyn til træk i hallen, er der ikke fundet nogen problemer. 19 Bygningsreglement

25 Det skal dog påpeges, at vedligeholdelsen af anlægget i form af rengøringer er mangelfuld samt at udskiftning af filtre ikke bliver gjort regelmæssigt. Dette kan medføre en dårlig luftkvalitet i hallen. Da det ikke har været muligt at måle på CO 2 niveauet i hallen, kan niveauet ikke vurderes, i forhold til Arbejdstilsynets krav. Størrelsen af luftskiftet i hallen kan heller ikke vurderes, da størrelsen vurderes af kommunen og en sådan forligger ikke. 3.4 Delkonklusion Der findes en række forskellige årsager til et dårligt indeklima. Nogle af de årsager kan skyldes mangler ved bygninger, bygningers drift eller dårlig vedligeholdelse. Det betyder, at et dårligt ventilationsanlæg kan være skyld i et dårligt indeklima. Det har derfor været relevant at undersøge hvorvidt indeklimaet i idrætshallen på Søværnets Sergent- og Grundskole er godt eller dårligt, samt at undersøge hvorvidt indeklimaet lever op til de krav, der er stillet fra Arbejdstilsynets side. Jeg har taget udgangspunkt i At-vejledningerne A 1.12 og A 1.2, som retter sig mod temperaturer på faste arbejdsteder, og generelle forhold for indeklimaet. I forhold til de beregninger, jeg har foretaget på idrætshallen og de nævnte vejledninger, kan jeg konkludere, at temperaturen for idrætshallen er godkendt, men der er mangler, når det gælder rengøring og filterskifte. Jeg har således drøftet hvorvidt det eksisterende ventilationsanlæg fungerer optimalt, når det drejer sig om indeklima. Herefter vil det være muligt at undersøge, hvilke muligheder, der er for at optimere anlægget, således at en reduktion af energiforbruget vil være mulig. En sådan optimering vil finde sted i det følgende. 24

26 4. Optimering af den nuværende drift (løsningsforslag 1) Når det drejer sig om at reducere energiforbruget, vil det være en oplagt mulighed at undersøge ændringer af de nuværende driftstider for ventilationsanlægget og ventilationen under taget. Derfor vil jeg taget udgangspunkt i det følgende. 4.1 Omlægning af nuværende driftstider Det er nødvendigt at lave en driftsanalyse af den nuværende styring for at kunne lave en ændring af de driftstider, som anlæggene kører med i dag. Nedenfor vil der være en række tiltag, som vil være mulige at gennemføre ved ændringer i CTS systemet. Der vil således ikke være nogen økonomiske udgifter forbundet med ændringen Driftsanalyse Som nævnt tidligere har idrætshallen to ventilations systemer. Det ene ventilerer hallen VE1 og det andet holder fugt væk fra tagkonstruktionen VE2. Ventilationsanlægget i hallen kører i dag fra kl til 23 30, 7 dage om ugen, 365 dage om året, hvilket giver en driftstid på 6.387,5 timer om året. Tagventilationsanlægget i hallen kører i dag 24 timer i døgnet, 365 dage om året, hvilket giver en driftstid på 8760 timer om året. Belastningen af hallen med hensyn til aktiviteter ligger på ca. 360 timer om året 21. Da jeg havde færdiggjort undersøgelserne angående de indstillede driftstider, kunne jeg også konstatere, at motoren til udsugningsanlægget ikke var sat i drift, og ikke har været det i lang tid. Udsugningsanlægget er derfor ikke taget med i de efterfølgende beregninger. Dertil kommer, at VE1 er styret af temperaturen i hallen, og af den grund har det ikke været muligt at få et præcis billede af, hvilke belastninger motoren kører med over en almindelig arbejdsdag. Da skolen kører med et CTS system, bliver anlæggets energiforbrug ikke gemt i systemet. 21 Se bliag 7 25

27 For at kunne bestemme motorens forbrug i ventilationsanlægget indblæsningsdel har jeg fortaget aflæsninger på frekvensomformerens display for at finde motorens belastning over en almindelig arbejdsdag. Den mindst tilladelige frekvens for indblæsning er 14 H Z, hvilket svarer til motorens minimums forbrug på 1,8kW. Ud fra aflæsningerne på bilag 8 kan det ses, at den gennemsnitlige frekvens ligger på 14,5 H Z i en periode over 4 dage aflæst over 6 timer pr. dag. På baggrund heraf antager jeg, at anlægget kører på ca. minimums belastning i de 17,5 timer om dagen i den aflæste periode. Denne metode er dog ikke ret præcis, fordi det ikke er påvist, at frekvensen har været stabil mellem mine observationer. På baggrund af ovennævnte antagelse vil besparelse på el blive beregnet ud fra, at anlægget VE1 kører på et minimum i 17,5 timer om dagen året rundt Besparelse på el For at vurdere en besparelse på ventilationsanlæggenes strømforbrug, er forbruget beregnet for anlæggene, når anlægget kører på minimum belastning. Alligevel vil dette ikke give et helt præcist billede af besparelsen, eftersom der råder en vis usikkerhed om, hvor meget motoren belastes på en dag. VE1 ved min belastning: 1,8 17, ,5. å Når VE2 kører konstant året rundt, giver det et årlig forbrug på: 9 0, ,6. å Hvis det antages, at driftstiden for VE1 ændres til at køre de 360 timer hallen belastes af aktiviteter, og den resterende drifts tid nedsættes med 50 %, så svarer det til en driftstid på: 6.387, ,75 26

28 Dette vil give en besparelse i forbruget pr. år på: ,5 1, , ,75. å Med et estimeret gæt nedsætter jeg driftstiden for VE2 med 50 %, hvilket kan give en besparelse på: 7095,6 2 Dette giver en samlet besparelse på: 3.547,8. å 5.424, , ,55. å Ud fra mine beregninger, er det altså muligt at spare 8.972,55 kwh pr.år på elforbruget ved at nedsætte driftstiden Besparelse på opvarmning For at beregne hvor meget energi, der kan spares ved at sænke temperaturen i hallen fra 18 C til 15 C har jeg taget udgangspunkt i formlen for opvarmning af luft samt et temperaturvarighedsdiagram. 22 Det årlige energiforbrug til opvarmning af udeluften, E år,ventilation kan bestemmes af følgende: Hvor q V = udeluftensvolumenstrømmen ρ = luftens densitet på 1,2 kg/m 3 å, c p = luftens specifikke varmekapacitet på 1,0 kj/(kg K) 22 Se bilag 9 27

29 t s = sluttilstandens temperatur t u = udetemperatur τ = tiden (h) n = antal timer pr. år hvor t s t u Summationsledet erstattes med følgende: 1 2 A t bestemmes af temperaturvarighedsdiagrammet, som det areal, der svarer til arealet af en trekant. 23 Dette areal udtrykker antal gradtimer til opvarmning af udeluft fra udetemperaturen til en indetemperatur. Ved beregning af arealet kan temperaturkurven for udeluften normalt tilnærmes en ret linje gennem punkt -5 C på temperaturaksen og skæringspunktet mellem sluttilstanden og temperaturvarighedskurven. 24 På bilag 9 har jeg indtegnet linjerne for t s ved 15 C og ved 18 C. Til den videre beregning har jeg anvendt en luftvolumenstrøm på 4 m 3 /s, hvilket skal ses som et gennemsnit over hele året. Anlægget i hallen har en maksimal kapacitet pa 8,33 m 3 /s, men det er meget usandsynligt, at anlægget kører med fuld kraft hele året. Energiforbruget til at opvarme luften i hallen til 18 C på et år er: å,, 1 2 å,, 4 1,2 1, , /å 2 23 Se bilag 9 24 [3 ] s

30 For at finde det faktiske årsforbrug E skal den fundene værdi korrigeres ved hjælp af formlen: å, E år = årsværdien baseret på 24 timers drift pr. døgn a = antal uger anlægget er i drift pr. år b = antal døgn anlægget er i drift pr. uge c = antal timer anlægget er i drift pr. døgn , /å 24 Energiforbruget til at opvarme luften i hallen til 15 C på et år er: å,, 4 1,2 1, , /å , /å 24 Forskellen i energiforbruget ved 18 C og ved 15 C på et år er: /å /å /å På baggrund af disse beregninger kom jeg frem til, at energiforbruget kan sænkes med kwh pr. år ved at sænke temperaturen fra 18 C til 15 C. 29

31 4.2 Delkonklusion Jeg har nu gennemgået, hvilke betydninger en ændring af det nuværende ventilationsanlæg kan medføre i forbindelse med en regulering af driftstiden og en sænkning af temperaturen på ventilationsanlæggene. Der kan altså spares kwh i varme om året, hvis temperaturen holdes på 15 C i stedet for 18 C med de nuværende driftstider. Denne besparelse skal ses som en teoretisk besparelse, da udregningerne er fortaget med en gennemsnitlig udeværdi på 8,8 C. 25 Beregningerne på varmeforbruget, er behæftet med en del usikkerheder, da den udelukkende beskriver den mængde energi, der kræves for at opvarme udeluft ved en vurderet volumenstrøm på 4 m 3 /s. Volumenstrømmen kan ikke fastsættes helt præcis, da der er variabel indblæsningshastighed. Ved at sammenholde den energi det kræver at opvarme luften til 18 C med varmeforbruget i hallen i , ses det, at der er en difference mellem de to tal. Varmeforbrug i hallen i 2009 = kwh Opvarmning af udeluft til 18 C = kwh Nogle af de faktorerne der kan spille ind på denne difference, kan være bygningens specifikke varmetab og varmetilskud via solen igennem vægge og tag, samt solindfald igennem vinduer. Dertil skal nævnes, at der ikke er taget højde for en evt. recirkulation af luften i anlægget, da udsugningsanlægget ikke er i drift. Andre faktorerne som fx udetemperaturen er afgørende for varmetabet gennem vægge og lofter. Ligeledes vil en åbning af et vindue eller en dør ud til det fri medføre et ekstra varmetab. Der er heller ikke taget højde for varmekilder i hallen, som kan være lys eller personer. Jeg kan også konstatere, at der er usikkerheder ved den beregnede besparelse på el, fordi jeg ikke har haft mulighed for at beregne ventilatoranlæggets totalvirkningsgrad pga. 25 Se bilag Se bilag 11 30

32 manglende data for anlægget. En anden fejlkilde er, at udsugningsanlægget ikke er medregnet, da det ikke var sat i drift. Jeg vil dog konkludere, at for at få omlægningen af drifttiden til at fungere optimalt vil det kræve flere målinger på anlægget, en analyse af bygningens klimaskærm, samt en præcis indkøringsperiode. Dog synes jeg, at det giver et godt billede af, hvor der kan sættes ind for at nedsætte energiforbruget i hallen. Samtidig vil jeg foreslå, at skolen ser på problematikken med udsugningsanlæggets drift. Der er naturligvis flere måder at sænke energiforbruget, og derfor vil jeg i det følgende afsnit koncentrere mig om optimering af den fysiske bygning. 31

33 5. Optimering af den fysiske opbygning (løsningsforslag 2) Dette afsnit beskriver nogle af de fysiske tiltag, der kan ændre idrætshallens ventilationsanlæg. Disse ændringer vil forbedre anlæggets effektivitet og nedsætte forbruget på varme og el. 5.1 Forslag til optimering af den fysiske opbygning Efter at have set på ventilationsanlæggets opbygning, er der flere ting som danner grundlag for en optimering. En af de letteste indgangsvinkler til at spare energi, er generelt altid at anvende energibesparende komponenter. Da ventilationssystemer i dag udgør en stor del af det samlede energiforbrug i bygninger, vil der være mange penge at hente ved at anvende dise energibesparende komponenter. Ventilationssystemer består af en lang række komponenter, som kan optimeres og neden for er nævnt nogle af de komponenter, som med fordel kan undergå en optimering: Ventilatoren Remtrækket Motoren Kanalsystemet Styring Genanvendelse af varmen Der vil kun blive fokuseret på ventilatoren, motoren og genanvendelse af varmen i VE1 samt fugtstyring af VE2 i dette afsnit Optimering af ventilator En optimering af ventilatoren i et ventilationsanlæg med en spareventilator, skaber mulighed for at hæve virkningsgraden og få en højere volumenstrøm ved samme akseleffekt. En spareventilator er en ventilator, der lever op til de danske elselskabers krav om høj energieffektivitet. Investeringen i spareventilatorer kan være tjent ind i løbet af ganske få år, fordi mange af de ventilatorer der benyttes i dag, kun har en ringe virkningsgrad på 50 % eller derunder. På en spareventilator er virkningsgraden væsentlig højere, mellem ca. 32

34 75-85 % 27 Hvis der skiftes til en spareventilator, kan der i mange tilfælde reduceres betydeligt på eludgiften. Ventilationsanlægget har i dag en radialventilator med F-hjul (fremadrettede skovle) i indblæsningsdelen med en virkningsgrad på ca. 50 %. Denne kan med fordel skiftes med en spareventilator med B-hjul (bagudrettede skovle), som har en virkningsgrad på %. Dette vil give en forøgelse af virkningsgraden på minimum 25 %, hvilket svarer til en besparelse på minimum 25 % på eludgiften. Figur 3: Radialventilator med F-hjul, [3] s.42 Figur 4: Radialventilator med B-hjul, [3] s.42 Også ventilatoren i udsugningsdelen kan optimeres. Denne er fra da anlægget blev bygget i Udsugningen har en aksialventilator, og jeg har vurderet, at denne kan udskiftes til en anden aksialventilator med en højere virkningsgrad. I dag ligger virkningsgraden for en aksialventilator maksimalt mellem %. Jeg har dog ikke kunne finde oplysninger på den nuværende ventilator, men såfremt at den nuværende aksialventilator har en virkningsgrad på under 75 %, vil der kunne opnåes en stor besparelse elforbruget. Hvis der er grundlag for at skifte ventilatoren, er det også oplagt at se på optimerings muligheder for motoren, som driver ventilatoren. Dette vil jeg gøre i næste afsnit

35 5.1.2 Optimering af elmotor Elmotorerne i ventilationsanlægget er henholdsvis fra 1976 og 1990, hvilket må siges at være af ældre dato. Derfor er der også her en oplagt mulighed for en optimering og derved en besparelse. I dag er det muligt at få elmotorer såkaldte sparemotorer med bedre virkningsgrader end for år siden. Den forbedrede virkningsgrad medfører, at elmotorerne bruger mindre energi for at udføre det samme stykke arbejde sammenlignet med anvendelsen af en standardmotor. Udviklingen af elmotorer har gjort, at man i dag kan lave elmotorer med bedre tolerancer, større nøjagtigheder og bedre materialer. Kombinationen af disse ting er med til at hæve virkningsgraden på elmotorerne. Som det ses neden for, har en sparemotor også en højere virkningsgrad ved de lavere akseleffekter end en standard. Dette er med til at øge effektiviteten af motoren. Figur 5: Virkningsgrader for 4-polede standard- og sparemotorer, [3] s.45 En af de nyere motortyper, er en permanent magnet motor (PM-motor). Denne motor vinder i disse år store markedsandele, da den er overlegen i energimæssig henseende i forhold til den almindelige asynkronmotor. Forklaringen findes i, at den ikke benytter sig af induktionsprincippet til at frembringe rotorens magnetfelt. Dette er med til at reducere 34

36 energitabet i luftgabet mellem statoren og rotoren. Jeg vil dog ikke komme yderligere ind på PM-motorens virkemåde. 28 På baggrund af ovennævnte graf, vil der være en estimeret besparelse mellem 5-10 % på elforbruget ved at skifte motorerne i ventilationsanlægget ud med sparemotorer. Jeg har nu gennemgået nogle af de optimeringsmuligheder, som har med besparelse på elforbruget at gøre. En anden oplagt mulighed er besparelse på varmeforbruget Dette vil jeg se nærmere på i næste afsnit Optimering af energiforbrug til opvarmning Efter at have beskrevet ventilationsanlægget i afsnit 2, ser jeg en oplagt mulighed for en stor besparelse på varmeforbruget. Denne antagelse kommer af, at ventilationsanlægget ikke har varmegenvinding, og ved at etablere varmegenvinding er det muligt at opnå meget store energibesparelser. For at opnå en optimal udnyttelse af et varmegenvindingsanlæg, ser jeg det nødvendigt at undersøge hvorvidt indblæsningsarmaturerne laver en tilfredsstillende opblanding af luften i hallen. Indblæsningsluften bliver som tidligere nævnt blæst ind i hallen af 7 vægarmaturer med 2 riste i hver, placeret på den ene langside af hallen. 29 Figur 6: Luftens vej gennem hallen 28 [4] s Bilag 3 35

37 Jeg vurderer, at en montering af et indblæsningsrør under loftet med nedad rettede dyser, vil kunne få den varme luft, som ligger under loftet, presset ned i hallen. Derved vil den varme luft blive fordelt bedre i hallen og en optimal opblanding af luften er dermed sikret. Samtidig med dette, bør der også laves en udsugning af luften under loftet for at sikre, at luften til varmegenvinding bliver fordelt bedre i hallen og ikke kun under tilskuertribunen. Figur 7: Optimeret indblæsning og udsugning Der findes forskellige varmegenvindingsanlæg, og jeg har valgt at se på typen med en roterende varmeveksler, fordi denne type af varmeveksler har en høj temperaturvirkningsgrad, som typisk ligger mellem 75 og 85 % Figur 8: Roterende varmeveksler, [3] s.48 36

38 Jeg har valgt at lave et beregningseksempel for, hvad varmegenvinding kan betyde for energiforbruget til opvarmning ved hjælp af et temperaturvarihedsdiragram 30 gennemsnitlig volumenstrøm på 4 m 3 /s. Hvis ventilationsanlægget kører 24 timer i døgnet året rundt giver der forbrug på: å,, 4 1,2 1,0 og en , /å 2 Ved at anvende varmegenvinding med en virkningsgrad på 75 % er det muligt at forvarme indblæsningsluften til gennemsnitlig temperatur på: Dette giver en et årligt varmeforbrug på: å,, 4 Den årlige besparelse bliver da: 1,2 1,0 18 0,75 13, , /å Hvilket svare til: ,1% Dette resultat vil jeg mene, er meget realistisk, også ved at sammenligne hvad fagfolk vurderer. Deres vurdering er, at man med varmegenvinding kan reducere energiforbruget til rum opvarmning med % med et varmegenvindingsanlæg. Jeg har haft kontakt til Henrik Nørgård fra ventilationsfirmaet Nilan for at få en pris på et varmegenvindingsanlæg. Vi kom frem til, at det ville være mest fornuftigt at udskifte hele anlægget til en model som fx et Nilan VPM 3200, 31 da det nuværende anlæg er over 30 år 30 Se bilag Se bilag 13 37

39 gammelt. Prisen på et nyt anlæg ville løbe op i ca kr. eksklusiv montage og nye indblæsnings- og udsugningskanaler. Det kan godt betale sig, fordi man herved får et topmoderne anlæg, der ikke kræver reperationer foreløbig, og udskiftning af enkelte dele på det gamle anlæg vil blive betydeligt dyrere ifølge Henrik Nørgård. Jeg har nu fremlagt nogle af de optimeringsmuligheder, der er for anlægget VE1. Herefter vil jeg se på optimeringsmuligheden af anlægget VE Regulering af VE2 VE2 kører i dag som et CAV-anlæg, og uden nogen form for regulering. Som tidligere nævnt kører anlægget konstant året rundt, selvom der undertiden ikke er behov for det. Der findes forskellige muligheder for at implementere en styring til dette anlæg for at få en økonomisk fordel. Disse kunne være: En fugtstyret on/off regulering Omlægning til et VAV-anlæg med fugtstyret regulering Ved on/off regulering er det en simpel fugtføler, der indkobler ventilationsanlægget, hvis fugtigheden overstiger det forudbestemt setpunkt. Reguleringen har altså kun to indstillingsmuligheder: indkoblet eller udkoblet, hvilket vil sige at indblæsningsgraden fra ventilationen kan ikke reguleres. On/off reguleringen er den billigste af de 2 reguleringsforslag, fordi der ikke er så mange komponenter, der skal købes til og denne reguleringsmetode vil tilmed give en mærkbar nedsættelse af energiforbruget. Hvis anlægget omlægges til at køre som et VAV-anlæg med fugtregulering, vil det betyde at det er muligt at styre hastigheden på motorerne og derved den indblæste luft i forhold til fugtigheden. Da det er 9 motorer, der skal reguleres, kan man vælge at opsætte 9 frekvensomformere. Dette er dog ikke nødvendigt, da en frekvensomformer kan bruges til at køre 9 motorer, hvis de er parallelkoblet. Ved at anvende en frekvensomformer, holdes udgiften til anlægsanskaffelsen nede. Energimæssigt er frekvensregulering at foretrække frem for on/off regulering, fordi den kan regulere forbruget gradvist, men til gengæld er frekvensregulering dyrere i anskaffelse. Ved at implementere en styring af VE2, vurderer jeg alligevel, at det vil give en økonomisk fordel, fordi anlægget kun vil køre, når der er brug for det. 38

40 5.3 Delkonklusion Der er i dette afsnit gennemgået forskellige optimeringsmuligheder af den fysiske opbygning af ventilationsanlæggene i skolens idrætshal. Hvis skolen vælger at optimere anlægget med de forslåede tiltag, herunder udskiftning af motor, ventilator og ved varmegenanvendelse, vurderer jeg, at det er mest rentabelt at få opsat et nyt anlæg, i stedet for at skifte til nye energibesparende komponenter. Dette vil sikre, at skolen får et anlæg der lever op til de nuværende energimæssige krav til ventilationssystemer, samt at omkostningerne til service bliver holdt nede. Ved at implementere en styring til VE2, er det muligt for skolen at reducere energiudgiften til dette anlæg. Hvis skolen vælger en fugtstyret on/off regulering får de en løsning med en lav anlægsomkostning. Vælges der derimod en omlægning til et VAV-anlæg med fugtstyret regulering, vil anlægsomkostningerne stige, men på sigt vil anlægget tjene sig selv hjem. Jeg vil dog vurdere, at anlægsomkostningerne hurtigt vil være tjent hjem, hvad enten der vælges den ene eller den anden løsning. 39

41 6. Vedvarende energi Når man taler om en reduktion af energiforbruget, vil det være relevant at inddrage spørgsmålet om vedvarende energi. I dette kapitel vil jeg derfor undersøge muligheden for at udnytte den vedvarende energi fra solens stråler som energiforsyning, samt give en beskrivelse af, hvordan et solfangeranlæg er opbygget og virkemåden. 6.1 Vedvarende energi I Danmark er biomasse og vindkraft de vigtigste vedvarende energikilder. Men solen er også en vigtig energikilde. Solenergien er med til at opretholde temperaturen og er drivkraft for det biologiske liv på jorden, idet planterne via sollyset kan vokse og være fødegrundlag for alle øvrige former for liv. Når solens stråler rammer jorden, vil opvarmningen og de temperaturforskelle, der opstår, samt fordampningen fra havene skabe vindene og dermed også bølgerne. Disse energier kaldes vedvarende energi og er CO 2 neutrale fordi, at der ikke sendes mere CO 2 ud i atmosfæren, end der er blevet optaget fra atmosfæren i planternes levetid. Det, der er afgørende for om et brændsel er CO 2 neutral, er den tid, energien er blevet lagret, og hvor hurtigt den bliver afbrændt. Teoretisk set vil det fossile brændstof også blive gendannet efter meget lang tid. Dog kan den hastighed, med hvilken det fossile brændstof gendannes, slet ikke måles med vores nuværende forbrug. Derfor kan man ud fra en praktisk definition hævde, at fossilt brændstof ikke kan betegnes som en CO 2 neutral brændsel. Når der afbrændes fossile brændsler som kul, olie eller naturgas vil der skabes en ubalance, hvilket vil sige at der udledes en større mængde CO 2 end planterne kan optage på biologisk vis. Dette giver et problem, da udledningen af de større mængder CO 2, vil ophobe sig i jordens atmosfære. Denne ophobning vil bevirke, at temperaturen på jorden vil stige. Det er dog stadig ukendt med hvilken hastighed og omfang dette vil ske. Denne CO 2 ophobningen har fået navnet drivhuseffekten og er i dag et af de helt store emner i klimapolitikken. Den øgede fokus på den vedvarende energi som energiforsyning, skyldes den store udledning af CO 2 som påvirker klima og miljø forholdende, men også at priserne for fossile brændstoffer har været støt stigende i mange år og vil stadig stige. 40

42 6.2 Teknologien Vedvarende energi findes i mange former. Disse kan udnyttes til at producere el og varme. Energiformerne kan inddeles i 5 grupper: Vindkræft Bølge- og Vandkraft Bioenergi Geotermi Solenergi Der vil dog kun blive set på solenergi som energikilde i dette afsnit da det ellers vil blive for omfattende Solenergi Solen er en næsten uudtømmelig energikilde, og solen vil skinne ca. 5 milliarder år endnu, inden den brænder ud. Den energi solen årligt sender ned til jorden er gange større end verdens årlige energiforbrug, og ca. 10 gange større end energien i alle de kendte reserver af naturgas, olie, kul og uran tilsammen. 32 Det er dog ikke muligt at udnytte denne kolossale energimængde 100 %. Dette skyldes geografiske begrænsninger i form af havområder, bjerge og den menneskelig udnyttelse af jorden. Derfor kan solstrålingen kun indfanges på en begrænset del af jordens overflade, og solenergianlæg kan teknisk set aldrig omdanne al energien fra sollyset. Energien i sollyset danner grundlaget for at planter kan vokse på jorden. Igennem en kompliceret række af biokemiske processer, kan planter og alger vha. sollys omdanne atmosfærens kuldioxid (CO 2, carbondioxid) til organiske forbindelser og ilt (oxygen). En sådan proces kaldes en fotosyntese. Men det er ikke kun planter, som udnytter solens energi. Igennem mange tusinde år har mennesker også udnyttet energien fra solen. Helt tilbage til 200 år før vores tidsregning er det nævnt, at der i Israel blev opvarmet mad ved hjælp af solenergi. Udviklingen igennem

43 tiden har medført, at der i dag både kan udvikles varme og elektricitet ved at opfange solens energi igennem sollyset. De solstråler som rammer jordens overflade kan deles op i 2 slags stråler, den direkte stråling og den diffuse stråling. Den direkte stråling er den stråling, som rammer jorden på en skyfri dag, mens den diffuse stråling bliver afbøjet af forskellige partikler og skyer, inden den rammer jorden. Summen af den direkte og den diffuse stråling, kaldes også den globale indstråling, der giver den solstråleenergi som kan opfanges på jorden. Det er altså solstråleenergien, som det er muligt at udnytte. Når der tales om udnyttelse af solenergi, er det nødvendigt at definere, hvilket formål solenergien skal anvendes til. Man kan opdele solfangerne i to kategorier: en, der bruges til at producere varme, også kaldet en solfanger og en, som bruges til at producere elektricitet kaldet en solcelle. Grunden til at solfangerne opdeles i to kategorier er, at der er stor forskel på opbygningen og virkemåde af de paneler, der sidder i henholdsvis en solfanger og en solcelle Solcellens virkemåde En solcelle omsætter lysets stråling til elektricitet ved hjælp af den såkaldt fotoelektriske effekt. Dette sker i praksis ved, at fotoner, som er partikler i sollyset, er i stand til at slå elektroner løs i forskellige grundstoffer. Selve solcellen er en halvleder, oftest af grundstoffet silicium, ligesom en computerchip. I en halvleder kan den elektriske strøm kun gå den ene vej i modsætning til fx metal, hvor strømmen gå i begge retninger. Når solens lys rammer solcellen, vil fotoner med den rette bølgelængde og energi, løsrive en elektron. Men da elektronerne kun kan bevæge sig i én retning, opfører de sig som en ensrettet elektrisk strøm. Strømmen ledes hen til en omformer, som laver strømmen om fra jævnstrøm til vekselstrøm. Omsætningen af lys til elektricitet sker helt uden bevægelige dele, og der er derfor tale om en meget robust og driftsikker teknologi. Blandt andet derfor har solceller længe været brugt i rumfarten, og senere på fjerntliggende installationer rundt om på jorden. 42

44 Almindelige solceller har en teoretisk virkningsgrad på ca. 30 % og en praktisk virkningsgrad på 16 til 18 %. 33 Billed 1: Solcellepanel, Dog er der nogle begrænsninger for solcellernes vedkommende i form af oplagringsmuligheder til en overproduktion effekt. I øjeblikket er der ikke fundet nogen reelle metoder til oplagring af større producerede effekter. En af mulighederne for at lagre mindre mængder af strøm er opladning af batterier. Dette er dog mest udbredt i fjerntliggende egne, hvor anden form for elektricitet ikke er til rådighed. Der foreligger også en anden mulighed for at udnytte den producerede effekt fra solcellerne. Det kan ske ved hjælp af konverter teknologi, der modulerer den producerede spænding, så den kan sendes ud på det elektriske forsyningsnet og derved fungere som supplement til elværkerne. Udviklingen af solceller oplever i disse år meget store fremskridt, som har medført, at anlæggene er blevet mere effektive, hvilket i kombination med større energipriser og større fokus på den globale opvarmning, har bevirket at flere er blevet interesseret i at investere i solcelleanlæg. Etableringsprisen for solceller ligger stadig i den høje ende, set i forhold til prisen og udbyttet af den producerede elektricitet. Derfor må der forventes en 33 yde.pdf 43

45 lang tilbagebetalingstid. Levetiden for solceller er vurderet til at holde i over 30 år, ifølge fabrikanterne. 34 Solcelleanlæg vil dog ikke blive viderebehandlet i denne rapport Solfangerens virkemåde En solfanger er i stand til at optage og omsætte sollys til varmeenergi, hvilket vil sige termisk energi. Det termiske solfangerpanel er typisk udformet som store paneler. Solpanelet består af en isoleret kasse med et dæklag af glas eller plast. Under panelets dæklag ligger en absorber, som er en plade, der kan optage solenergien. Isolering og glaslag sikrer mindst muligt varmetab, så solenergien udnyttes bedst muligt. Når solstrålerne kommer ind i solfangeren gennem glaslaget og rammer absorberen, bliver energien omdannet til varme. Figur 9: Snit af solfanger, Glaslaget på solpanelet er med til at holde på varmen, og absorberen kan derfor blive temmelig varm på samme måde som eksempelvis instrumentbrættet i en bil på en varm sommerdag. På bagsiden af absorberen er monteret nogle rør, hvorigennem den varmeog frostsikker væske cirkuleres. Væske er ofte lavet på basis af propylenglycol, som bliver opvarmet af absorberen, og ved dampen transporteres varmeenergien bort fra absorberen

46 Figur 10: Solfangerens virkemåde, Den opvarmede væske pumpes ned til en varmtvandsbeholder eller en lagertank. Pumpen styres af en styreboks, som hele tiden måler temperaturen både i solfangeren og i beholderen. Når temperaturen i solfangeren er højere end temperaturen i beholderen, aktiveres pumpen. Det varme vand i beholderen kan anvendes til brugsvand og/eller til rumvarme. Det er også muligt at lagre det varme vand i et varmelager, som er en isoleret beholder, så det er muligt at få varme, når solen ikke lige skinner. Et solvarmeanlæg kan kombineres med et normalt varmeanlæg, hvor rumvarme fordeles i bygningen gennem radiatorer eller gulvvarme. Hvis der i længere perioder ikke kan opsamles tilstrækkelig solvarme, vil det være nødvendigt at benytte et almindeligt fyr/fjernvarme til at opvarme vandet med. Vedligeholdelse af et solfangeranlæg vil være meget begrænset på grund af de meget få bevægelige mekaniske dele i et solfangeranlæg. Den termiske solfanger kan opnå virkningsgrader på over 50 % hvor imod solceller sjældent når over 18 % 45

47 6.3 Grundlag for udnyttelse solenergi Solen skinnede timer i Danmark i Denne solenergi stråler ned over os året rundt, uanset om vi vælger at bruge den eller ej. Virkningen er naturligvis kraftigst om sommeren, når solen står højt, men solens stråler trænger også igennem om vinteren, eller når det er overskyet. Solvarme kan meget enkelt bruges sammen med øvrige energikilder uanset om der er tale om naturgas, oliefyr, brændefyr eller elvarme. Dette betyder, at denne energikilde er rigtig god som et supplement til den i forvejen værende varmekilde i en bygning. Grunden til, at et solvarme anlæg er et godt supplement til en bygnings varmebehov, kan ses ud fra periode, der bliver fyret i Danmark. Fyringssæsonen påbegyndes om efteråret, når den udvendige døgnmiddeltemperatur kommer ned på 12 C og derunder i mindst 3 sammenhængende døgn og ophører om foråret, når den når op på 10 C eller derover i mindst 3 sammenhængende døgn. Den officielle fyringssæson regnes i Danmark at gå fra 1.oktober til 30. april (i alt ca. 212 døgn). I praksis regnes fyringssæsonen fra den 15. september til den 15. maj (i alt ca. 232 døgn). 36 I denne periode kunne et solvarmeanlæg fungere som supplering til fx kedelfyringen og derved nedsætte forbruget af fossil brændsel. Men hvorfor anvende solenergi? Et solvarmeanlæg gavner miljøet, da anlægget omsætter solens stråler til forureningsfri energi år efter år og derved erstatter fossile brændsler og dermed de CO 2 udslip, der er vor tids største miljøtrussel. Solfangeranlægget laver gratis varme, hvilket er med til at sænke udgifter til varme i bygningen

48 6.4 Delkonklution Den mængde energi solen sender ned på jorden hvert år, er gratis. Ved at bruge solen som energikilde, opnås CO 2 neutral energi, hvilket er til stor gavn for miljøet. Reduktionen af CO 2 mængden afhænger selvfølgelig af i hvilket omfang et anlæg bliver etableret. Ved at supplere forskellige ikke CO 2 neutrale anlæg med et solfangeranlæg eller et solcelleanlæg er det muligt at nedsætte forbruget af fossilt brændsel. Teknologien indenfor udnyttelse af vedvarende energikilder er under stor udvikling i øjeblikket, og derfor er det relevant at undersøge hvorvidt den vedvarende energi kan benyttes på Søværnets Sergent- og Grundskole, som vil blive udgangspunktet for næste kapitel. 47

49 7.0 Etablering af solfangeranlæg I dette afsnit vil der blive fokuseret på et anlæg, der kan forsyne idrætshallen med den mængde varme, der er behov for i forbindelse med en opvarmning af idrætshallen. 7.1 Etableringsgrundlag Den fysiske placering af hallen, har stor betydning hvis solfangerne skal placeres på taget. Hallens tagflade ligger 45 grader fra stik syd, nærmer betegnet mod sydøst. Tagets hældning er på 24,37 grader og har et areal på 663,81m Derfor er det nødvendigt at montere rammer på taget, så solfangeren bliver rettet mod syd og får en hældning mellem 45 og 60 grader. Dette gøres for at opnå den optimale udnyttelse af solenergien. I de følgende beregninger vil prisen på disse rammer ikke blive medregnet, da det ikke har været muligt at finde en pris på dette. For at kunne dimensionere et solfangeranlæg efter en ønsket størrelse, er det nødvendig at finde varmeforbruget for idrætshallen. Dette gøres ved at finde hallens nominelle forbrug, i form af det samlede årlige forbrug, samt det månedlige varmeforbrug. Hallens varmeforbrug vil blive udregnet på baggrund af tallene fra CTS systemet i Bilag Dimensionering af anlægget Når et solvarmeanlæg skal dimensioneres skal der tages højde for om man ønsker at supplere det samlede forbrug med en procentvis andel, eller man ønsker at dække hele det samlede forbrug. Hvis der vælges at supplere det samlede forbrug, kan dette gøres med et mindre anlæg, som kan sikre, at der i sommermånederne er den kapacitet til rådighed, som der er brug for. Derved er det muligt at sænke produktionen af varme fra varmeværket. Ønskes det at dække hele det samlede varmeforbrug, er det nødvendigt med et anlæg med en vis størrelse. Dette vil give en overproduktion af varme i sommermånederne som enten går til spilde eller der kan etableres rørforbindelser til andre bygninger, som derved kan udnytte af varmen. 37 Se bilag 14 48

50 40000,0 Varmeforbrug i hallen kwh 35000, , , , , ,0 5000, , Måned Jeg har i denne dimensionering valgt at beregne et solfangeranlæg, der kan levere en varmeproduktion svarende til en mængde på ca kwh for at holde overproduktionen af varme nede om sommeren. Som det ses på grafen er perioden fra midten af maj til midten af september de måneder, hvor der bliver brugt mindst varme, hvilket skyldes at det er de varmeste måneder på året. Jeg har valgt at bruge HT solfangere fra Arcon Solvarme A/S. HT solfangeren er en traditionel plan solfanger med et areal på 12,53 m2 som er velegnet til anvendelse i større solvarmeanlæg og solvarmecentraler 38 Det gennemsnitlige solindfald fra maj 2009 til maj 2010 ligger på 99,72 kwh/m 2 pr. måned ved en hældning mellem 45 og 60 grader. Målingerne er fortaget på Strandby kraftvarmeværk som ligger lidt nord for Frederikshavn Se bilag

51 Jeg vil nu beregne størrelsen på det solfangeranlæg, som skal kunne implementeres på Søværnets Sergent- og Grundskolen. Som nævnt tidligere har en solfanger en virkningsgrad på ca. 50 %. Dette skal derfor også indgå i beregningen. Arealet bliver således: ,72 / 50% 100, Anlægsomkostning Efter indhentning af tilbud på et solvarmeanlæg fra Danmarks største producent af solfangere ARCON solar, har jeg fået oplyst, at et anlæg på 100,28m 2 vil koste kr. pr.m Hvilket giver en anlægspris på: 100, / Den samlede anlægsprisen indeholder følgende: Solfangere og rørføring til teknikrum (maks. 2 x 25 m) Akkumuleringstank l/12,5 m² solfanger Pumpeunit med frekvensstyrede pumper Styring forberedt for datalogning og fjernovervågning Projektering samt opstart og indregulering Da dette er en standard installation, må der påregnes en evt. merudgift. Derfor har jeg valgt at sætte den samlede anlægspris til kr. Denne pris inkluderer de rammer, som solfangerne skal monteres på. Solfangeranlægget har en levetid på ca. 20 til 25 år, hvorimod vaccumrørene i solfangerne har en levetid på ca. 10 til 15 år. Derfor må det påregnes, at rørene skal udskiftes inden for 40 Se bilag 16 50

52 de første 15 år. Prisen for et vaccumrør er 300 kr. 41 En solfanger har et areal 12,56 m 2 og indeholde18 vaccumrør. 42 Dette giver en udgift efter 15 år på: ø 100,28 12, Den samlede investering på solfangeranlægget bliver: Indtjening Ved at antage at solindfaldet over hele året ligger på ca. 99,72kWh/m 2 pr. måned kan den samlede produktion for solfangeranlægget udregnes således: Produktion i kwh pr. år: å / 99,72 / 0, , ,53 /å Ifølge varmemester Brian Degn på Søværnets Sergent- og Grundskole, koster en kwh, lavet på skolens eget gasfyret kedel 0,597 kr. pr. kwh. Dette vil give en indtjening på solfangeranlægget på: ,53 0,597 / , Oplyst af Knud Erik Nielsen, salgsdirektør, ARCON solar 42 Se bilag 15 51

53 7.1.4 Tilbagebetalingstid Der udregnes en tilbagebetalingstid i form af en simpel tilbagebetalingstid ud fra udgifter og besparelse, hvilket giver en tilbagebetalingstid på: Udgifter kr. Besparelse kr./år ,8 år ,72 /år I denne beregning er der ikke medregnet renter til evt. lån Reduktion af CO2 Hvis denne årsproduktion fra solfangerne viser sig at være gældende som ovenstående og der for afbrænding af naturgas udledes ca. 0,22kg CO 2 pr, produceret kwh 43, vil det kunne reducere CO 2 udledningen med: ,53kWh 0,22kg/kWh 10 13,2ton CO Rentabilitet Der er forskellige faktorer, der spiller ind i vurderingen af, om solfangeranlægget er en rentabel investering. De vigtigste overvejelser er: Besparelse pr. år Udgifter Prisstigning på fossilt brændsel

54 Selve besparelsen der kan opnås pr. år for anlægget, kan svinge meget. Dette skyldes, at anlægget får sin energi fra solen, og det er naturligvis ikke muligt at fastlægge, hvor meget solen vil skinne pr. år. Dette giver en risiko for, at den estimerede mængde af produceret energi, ikke lever op til det forventede. Ved en lavere besparelse pr. år vil give en længere tilbagebetalingstid. Udgifterne til anlægget er fastsat ud fra en standard pris pr. m 2 som er beregnet af ARCON Solar. Jeg har derfor antaget en ca. pris på anlægget, og det vil derfor give en vis usikkerhed om solfangeranlæggets rentabilitet. Ved at gå over til solenergi er det muligt at spare på det fossile brændsel. Hvis prisen stiger på fossilt brændsel, vil det give en mere rentabelt investering på anlægget, da indtjeningen vil stige. Det forudsætter dog, at der stadig anvendes den samme pris til at afregne varmen fra solfangeranlægget. 7.2 Delkonklusion Efter at have beregnet på opsætningen af et solfanger anlæg, må det konkluderes at det kan være en god investering at opsætte solfangeranlægget. Der vil både være en økonomisk gevinst for Søværnets Sergent- og Grundskole men også for miljøet i form af en reduktion i CO 2 udslippet. Der skal dog tages højde for, at anlægsprisen ikke er helt præcis og kan blive højere. Der skal også tages højde for den overproduktion af varme, der er i sommermånederne. Den overskydende varmeenergi kan benyttes i nogle af de andre bygninger på skolen. Her ville skolen svømmehal være en oplagt aftager af den overskydende varme. Dette vil dog give en forøgelse af anlægsprisen, blandt andet til udgifter på rørføring og installation i svømmehallen eller andre bygninger og lagrings anlæg. 53

55 8. Konklusion Da ventilation på Søværnets Sergent- og Grundskole er fra 1976 er der gode mulighed for en energioptimering, og derfor er en kilde til besparelser og mindre CO2-udledning, derfor har jeg valgt med denne rapport arbejde med følgende problemstilling: Hvilke ændringer kan der foretages for at nedsætte energiforbruget i idrætshallen i forbindelse med ventilationssystemet og opfylder ventilationssystemet, de krav der stilles til indeklimaet? Rapporten beskriver et forslag til optimering af den fysiske opbygning af det eksisterende ventilationsanlæg, men indeholder ikke dybdegående detaljer om, hvordan dette skal føres ud i praksis For at klarlægge hvorvidt kravene til indeklimaet bliver overholdt, har jeg lavet en anlægsbeskrivelse af ventilationssystemet, både med hensyn til fysisk opbygning og regulering. Fokus blev her lagt på ventilationsanlægget, da det er dette, der står for den primære opretholdelse af indeklimaet. Kravene til indeklimaet er primært fundet hos Arbejdstilsynet, men også hos erhvervs og byggestyrelsen. Ved en sammenligning af driftsforholdene og kravene, blev der fundet nogle små uoverensstemmelser, som vedligeholdelse og filterskift. Endvidere blev det konstateret, at udsugningsanlægget vat taget ud af drift, hvilket kan være med til at danne fugtproblemer i hallen. Til løsningerne om optimering af anlægget med henblik på energibesparelse, valgte jeg først at ændre driftstiden for den nuværende regulering. Dette gav en betydelig reduktion af energi forbruget, dog er beregningerne behæftet med en del usikkerhed i forbindelse med flere antagelser. Alligevel synes jeg, at det giver et godt billede af, hvor besparelserne skal findes i ventilationsanlægget VE1. Til anlægget VE2 kan jeg ligeledes foreslå en ændring af driftstiden ved at implementere en fugtstyring. Dette vil medføre, at anlægget kun kører, når der er behov for det. Dernæst undersøgte jeg mulighederne for at ændre den fysiske opbygning af ventilationsanlægget. Ved en gennemgang af anlægget konstaterede jeg, at der var mange komponenter, der kunne optimeres, som fx motorerne og ventilatorer. Dog var der 54

56 også den mulighed at optimere med et varmegenanvendelsesanlæg. Efter en beregning på genanvendelse ville det give en reduktion på varmeforbruget på ca. 50 %. Jeg har vurderet at hvis alle tiltagende skal ændres, vil det være fornuftigt at udskifte hele anlægget til et nyt. Som et supplement til den eksisterende varmekilde, har jeg beregnet på opsættelsen af et solvarmeanlæg på hallens tag. Dette ser jeg som en god investering både økonomisk men også for miljøet, da det giver en reduktion i CO 2 udslippet fra skolens varmeværk. Søværnets Sergent- og Grundskole kan med fordel implementere de i rapporten fundne løsninger. Dette vil nedbringe både varmeforbruget og strømforbruget. Nogle af løsningsforslagene vil være simple at implementere, mens andre løsningsforslag kræver en implementering og efterfølgende indkøring. Det anbefales Søværnets Sergent- og Grundskole at arbejde videre med de i rapporten fremstillede løsningsforslag, da der er gode muligheder for at reducere energiforbruget i forbindelse med ventilationsanlægget i idrætshallen. 55

57 9. Perspektivering Gennem udarbejdelsen af rapporten har jeg observeret og analyseret på hallens ventilationsanlæg. Nogle af disse obsevationer kan muligvis bruges i andre sammenhænge og således direkte eller indirekte bidrage til løsning af problemstillinger, som ikke er behandlet i rapporten. En af disse problemstillinger kunne være mulige fugtproblemer i tagkonstruktionen. Denne formodning kommer i kraft af den opsatte ventiltion på taget, som skal ventilere tagkonstruktionen. Til hallen bliver der tilført luft gennem ventilationsanlægget, hvorefter luften i praksis skulle bliver suget ud ved hjælp af udsugningsanlæget. Som det er observeret i hallen, er dette ikke tilfældet da udsugningsanlægget ikke er i drift. Det kunne derfor være interessant at undersøge, om den manglende udsugning har indvirkning på fugtproblemet, og om tagudsugningen derfor er overflødig. Igennem mange år har det nemlig været påpeget, at den væsentligste årsag til fugtproblemer i tagkonstruktioner er, at fugtig rumluft er strømmet op igennem en utæt dampspærre og derved skaber fugtproblemer. Såfremt at udsugningen havde virket optimalt, og fugten derved forsvandt fra tagkonstruktionen, ville udsugningen være årsag til fugtproblemet. Der ville selvfølgelig skulle diverse målinger og observationer til for at opklare denne problemstilling. En sådan skal dog ikke behandles her, men må være udgangspunkt for en anden opgave. 56

58 Kildeliste 1. Ole B. Stampe: Danvak Varme- og klimateknik Ventilationsteknik Danvak Aps Schultz Grafisk 2000 ISBN: H.E. Hansen, P. Kjerulf-Jensen og Ole B. Stampe: Danvak - Varme- og klimateknik - Grundbog udgave, 1. oplag 2006 Danvak Aps P. J. Schmidt Grafisk, Vojens 2006 ISBN: Claus M. Hvenegaard (Teknologisk Institut): Den lille blå om ventilation 2. udgave Dansk Energi Nofoprint 2007 ISBN: Hjemmesider:

59 Bilag Bilagsoversigt: 1. Oversigts billed af Søværnets Sergent- og Grundskole 2. Indsugningstårn udenfor hallen 3. Indblæsnings amaturer i hallen 4. Ventilationsanlæg på taget af hallen 5. Udsuning under tilskugerpladserne 6. Beregning af hal volumen 7. Beregning af aktivitets belastning af hallen 8. Frekvensaflæsning d. 10/5 til 13/ Temperatuevarighedsdiagram 10. Gennemsnitlig ude temperatur i Hallens varmeforbrug i 2008 og Temperatuevarighedsdiagram 13. Datablad for Nilan VPM Beregning af tagets størrelse 15. Datablad for ARCON Solar A/S solfanger - type HT-SA 28/ m 2 pris på solfangeranlæg fra ARCON Solar A/S 58

60 Bilag 1 Oversigts billed af Søværnets Sergent- og Grundskole 59

61 Bilag 2 Indsugningstårn udenfor hallen 60

62 Bilag 3 Indblæsningsamaturer i hallen 61

63 Bilag 4 Ventilationsanlæg på taget af hallen 62

64 Bilag 5 Udsuning under tilskugerpladserne 63

65 Bilag 6 Beregning af hallens volumen 27.8 m 43.5 m 43,5 27, , m 5.2 m 2.7 m 27.8 m 5 m 5, ,3 0,5 11,5 5, , ,66 Trappens volumen: 0,5 2,7 5 43,5 293,63 64

66 Bilag 7 Beregning af aktivitets belastning af hallen År Januar Februar Marts April Maj Juni Juli August September Oktober November December Anden aktivitet Timer 28 timer 28 timer 28 timer 28 timer 20 timer 20 timer 20 timer 20 timer 20 timer 28 timer 28 timer 28 timer 64 timer Total 360 timer Vuderet ud fra skolens års plan over idrætsundervisning. 65

67 Bilag 8 Frekvensaflæsning d. 10/5 til 13/ Tid Mandag d. 10/5 Tirsdag d. 11/5 Onsdag d. 12/5 Torsdag d. 13/ H Z 14 H Z 14 H Z 14 H Z H Z 15 H Z 14 H Z 17 H Z H Z 14 H Z 14 H Z 14 H Z H Z 15 H Z 15 H Z 14 H Z Gennemsnit 14,5 H Z 14,5 H Z 14,25 H Z 14,75 H Z Gennemsnit per. 14,5 H Z 66

68 Bilag 9 Temperatuevarighedsdiagram 67

69 Bilag 10 Gennemsnitlig ude temperatur i 2009 Måned Gennemsnit C Soltimer Januar 1,0 39 Februar 0,8 56 Marts 4,0 106 April 9,4 272 Maj 11,5 274 Juni 13,9 280 Juli 17,2 220 August 17,4 200 September 14,1 160 Oktober 7,9 114 November 7,3 26 December 0,8 46 Året 8, Kilde DMI 68

70 Bilag 11 Hallens varmeforbrug i 2008 og 2009 Måned Januar ,0 kwh ,0 kwh Februar ,0 kwh ,0 kwh Marts ,0 kwh ,0 kwh April ,0 kwh ,0 kwh Maj 4.970,0 kwh 6.770,0 kwh Juni 3.150,0 kwh 3.780,0 kwh Juli 1.840,0 kwh 2.600,0 kwh August 2.280,0 kwh 2.720,0 kwh September 4.900,0 kwh 4.960,0 kwh Oktober ,0 kwh ,0 kwh November ,0 kwh ,0 kwh December ,0 kwh ,0 kwh Total ,0 kwh ,0 kwh 69

71 Bilag 12 Temperatuevarighedsdiagram 70

72 Bilag 13 Datablad for Nilan VPM

73 72

74 Bilag 14 Beregning af tagets størrelse m 6.3 m m 43.5 m c 6,3m 13,9m 15,26m A 15,26m 43,5m 663,81m Cos, 24,37, 73

75 Bilag 15 Datablad for ARCON Solar A/S solfanger - type HT-SA 28/10 74

76 75

77 Bilag 16 m 2 pris på solfangeranlæg fra ARCON Solar A/S 76