10. Bestemmelse af kedelstørrelse

Transkript

1 . Bestemmelse af kedelstørrelse Kapitlet beskriver metoder til bestemmelse af korrekt kedelstørrelse, der er en af de vigtigste forudsætninger for god forbrænding og god økonomi. Efter beskrivelse af forudsætninger for kedeldimensionering anvises enkle metoder til dimensionering af anlægget. Træpilleanlægget skal opfylde boligens reelle varmebehov som oftest levere varme til rumopvarmning og varmt vand. Følgende skal tages i betragtning, når kedelstørrelsen bestemmes: Husets bygningsmæssige standard (isolering, ventilation) Husets størrelse (areal, antal etager, opvarmet areal) Tidligere energiforbrug (olie, el, supplerende varmekilder) Brugsmønster (stuetemperatur, varmtvandsforbrug) Planer om fremtidig udvidelse Det er vigtigt at automatisk fyrede træpillekedler ikke overdimensioneres. Er anlægget overdimensioneret, vil anlægget få for mange start og stop, specielt i sommerperioden, hvor kedlen kun skal levere varmt brugsvand. Dimensionerende varmebehov.1 Udetemperatur og boligens varmeforbrug Varmeanlæg dimensioneres, så der ved en udetemperatur på -12 C kan opretholdes en indetemperatur på 21 C. Dette kaldes husets dimensionende varmebehov. Da udetemperaturen sjældent når ned på -12 C, vil der kun være behov for spidseffekten i ganske få dage om året. Døgnmiddeltemperaturen i Danmark i 21 er vist i figur.1. I det koldeste døgn i januar nåede middeltemperaturen ned på -9 C, men der kan være betydelige variation inden for det enkelte døgn. dk-teknik ENERGI & MILJØ side.1

2 25 Udetemperatur [ C] [Måned] Figur.1: Døgn-middeltemperaturer for Danmark, 21 Hvis døgn-middeltemperaturerne sorteres og ordnes således, at de laveste temperaturer plottes først og til venstre i diagrammet, fås en mere overskuelig fremstilling af temperaturforholdene se figur.2. Som det ses forekommer de laveste temperaturer kun et mindre antal dage om året. 25 Udetemperatur 21 - sorteret 2 15 [ C] [Antal døgn] Årsvarighedskurve Figur.2: Sorterede døgn-middeltemperaturer for Danmark, 21 Den sorterede kurve danner grundlag for den såkaldte årsvarighedskurve, der ses i figur.3. dk-teknik ENERGI & MILJØ side.2

3 Årsvarighedskurve Kedelydelse [kw] Timer Figur.3: Årsvarighedskurve for et typisk varmeanlæg i Danmark Ved årsvarighedskurven er den sorterede temperaturkurve vendt, og x- aksen er skaleret, således at den viser sammenhængen mellem varmebehov og årets timer. Ved den viste varighedskurve, der er tegnet med rette linier, er varmeforbrug til varmt vand indregnet. Kurven viser, at det maksimale varmeforbrug er 15 kw. Dimensionering af træpillekedel På baggrund af anlægserfaringer og økonomiske nøgletal opnås den økonomisk og miljømæssigt mest optimale drift ved at dimensionere træpillekedlen, så: træpillekedlen dækker 6-8% af husets dimensionerende varmebehov. Det betyder, at det i et relativt lille antal driftstimer i vinterperioden vil være nødvendigt at supplere med andre varmekilder, f.eks. olie- eller elvandvarmer. Ved sommerdrift kan man eventuelt vælge helt at slukke kedlen og lade varmtvandsforsyningen foregå ved hjælp af et solvarmeanlæg eller en elvandvarmer..2 Baseret på husets alder og opvarmede areal Ud fra kendskab til husets alder og det ønskede opvarmede areal kan den nødvendige kedeleffekt på fastbrændselskedlen aflæses ud fra diagrammet i figur.4. Effekt til varmt brugsvand og tab (2 kw) er indregnet. Diagrammet viser den nødvendige kedelydelse både for et hus, der opfylder bygningsreglementets krav til isolering, og for den ældre og dårligt isolerede bygningsmasse. Hvis et oliefyr indgår i installationen, kan dette anvendes som reservespidslast. I dette tilfælde er det ikke nødvendigt at dimensionere fast- dk-teknik ENERGI & MILJØ side.3

4 brændselskedlen til husets dimensionerende varmetab. Der opnås en mere optimal drift, hvis fastbrændselskedlen underdimensioneres til f.eks. 75% af det dimensionerende varmetab. Kedelydelse baseret på boligens areal og alder 9 8 Bolig bygget før 192 [kw] [Opvarmet areal - m2] Bolig bygget efter 1985 Kedelydelse der dækker 75% af dimensionerende varmebehov Figur.4: Bestemmelse af nødvendig kedelydelse på baggrund af boligens areal og alder.3 Baseret på årligt olie- eller elforbrug Ud fra kendskab til husets årlige olieforbrug eller elforbrug i kwh til opvarmning kan den nødvendige kedeleffekt på fastbrændselskedlen bestemmes ud fra figur.5. Effekt til varmt brugsvand og tab (2 kw) er indregnet. Hvis boligen er elopvarmet, svarer 1 kwh el til,13 liter olie. Et eksempel: Det årlige elforbrug til opvarmning udgør 3. kwh. Dette svarer til 4. liter fyringsolie. Hvis fastbrændselsanlægget skal kunne opvarme boligen alene, skal kedlens ydelse være 16 kw. Hvis oliefyret anvendes som reservelast, skal ydelsen minimum være 12 kw. dk-teknik ENERGI & MILJØ side.4

5 3 25 Nødvendig kedelstørrelse baseret på årligt olieforbrug Dimensionerende varmetab 75% af dimensionerende varmetab 2 [kw] [Liter årligt olieforbrug] Figur.5: Bestemmelse af nødvendig kedelstørrelse på baggrund af det årlige olieforbrug. Baseret på moderne installation med 75% årsnyttevirkning.4 Beregnet fra det hidtidige energiforbrug Med udgangspunkt i det hidtidige energiforbrug er det også muligt at foretage en beregning af den korrekte anlægsstørrelse. I det følgende er der taget udgangspunkt i et olieforbrug, men princippet er det samme for andre energiformer, f.eks. el, varmepumper, brænde mm. Hvis man ønsker at bestemme kedelstørrelsen for et anlæg, hvor forbrug til varmt vand afviger fra det normale, eller hvis der indgår varmeforbrug til nettab i fjernvarmeledninger, skal kedelstørrelsen bestemmes ved beregning iht. nedenstående. GUF og GAF Graddag Ved beregningsmetoden skal der skelnes mellem forbruget til varmt vand og forbruget til rumopvarmning. Varmtvandsforbruget er nogenlunde konstant over året, mens rumopvarmningen varierer med årstidens udetemperaturer. Varmtvandsforbruget forkortes derfor GUF (Graddags Uafhængigt Forbrug), mens forbruget til rumvarme kaldes GAF (Graddags Afhængigt Forbrug). En graddag er et udtryk for forskellen mellem indendørs- og udendørstemperatur. Graddagetallet fremkommer ved, at man måler døgnets gennemsnitstemperatur, og for hver grad denne afviger fra 17 C, har man en graddag. dk-teknik ENERGI & MILJØ side.5

6 Eksempel: Et koldt døgn i januar måles døgnets gennemsnitstemperatur til -2 C. Døgnets forskel fra +17 C er 19 C. I dette døgn har vi altså 19 graddage. Normalår Et normalår er et statistisk udtryk for antallet af graddage i løbet af et år med gennemsnitlige temperaturforhold. I Danmark kan normalåret beregnes udfra forskellige forudsætninger og det er vigtigt at beregningsmetode og normalår har forenelige forudsætninger. To eksempler på beregnede normalår er TRY og ELO (vist i figur.6 1 ), hvor det sidste hovedsaglig anvendes til større bygninger. TRY ELO TRY ELO Januar Juli 22 Februar August 18 Marts September 8 91 April Oktober Maj November Juni 3 58 December Hele året Figur.6: Oversigt over henholdsvis TRY- og ELO-graddage Et normalår indeholder ikke varmtvandsproduktion, idet denne er uafhængig af årstiden. Nødvendige oplysninger Fremgangsmåde For at beregne kedelydelsen skal man have følgende oplysninger: Det samlede årlige olieforbrug. Olieforbruget i måneden med årets laveste forbrug (juni, juli eller august). Antal graddage i det år, hvor man kender olieforbruget. Antal graddage i ELO-normalåret, som er Fremgangsmåden er følgende: Find olieforbruget - f.eks. i 1. liter - for måneden med det laveste olieforbrug, korrigeret for eventuelle ferieperioder. Bestem det konstante forbrug (GUF) = 12 * mindste månedsforbrug. Beregn forbruget til rumopvarmning (GAF) = totalforbrug konstantforbrug (GUF). Korriger GAF til normalåret: GAF korrigeret = GAF *GD normalår /GD aktuelt Beregn til slut årets maksimale effektbehov P = P GAF + P GUF = 3,875 * GAF (i 1. liter/år) + 1,139 *GUF (i 1. liter/år) kw Vælg kedelstørrelse til 6-8% af P (se eksempel nedenfor). 1 TRY (Temperature Reference Year), og ELO (EnergiLedelsesOrdningen) dk-teknik ENERGI & MILJØ side.6

7 Et eksempel: Et feriecenter ønsker af skifte til biobrændsler og vil som beslutningsgrundlag gerne kende investering og besparelser. Feriecentret har et velfungerende oliefyr, der bibeholdes som supplement og reservekedel. Varmemesteren har registeret olieforbruget måned for måned. Han konstaterer følgende: Det samlede olieforbrug for det registrerede år er liter olie Måneden med laveste olieforbrug er juli med 6.9 liter. Årets graddagetal er ELO-normalårets graddage er GUF = 12 * 6.9 = 82.8 liter GAF = = 99.5 liter GAF korrigeret = 99.5 * : = liter P = P GAF + P GUF = 3,875 * 114,6 (kw) * 82,8 (kw) = 444 kw + 94 kw = 538 kw Træpillekedlen udlægges til 75% af det maksimale effektbehov, eller ca. 4 kw. Den resterende del af ydelsesbehovet dækkes af oliekedlen. Kilde: dk-teknik/dansk BioEnergi, dec. 2 Bygningstype og areal Fra Varme Ståbi, 3. udgave, Ingeniøren A/S, Parcelhus, ældre (14 m 2 ) Parcelhus, nyt (135 m 2 ) Tæt, lav, ældre (1 m 2 ) Tæt, lav, ny (95 m 2 ) Etagebolig, ældre (85 m 2 ) Etagebolig, ny (7 m 2 ) Større gårde, institutioner mv., ældre Større gårde, institutioner mv., ny.5 Baseret på areal og bygningskvalitet Hvis ikke det nuværende årlige energiforbrug er kendt, kan det fastlægges ved hjælp af figur.7. Det typiske specifikke årsvarmebehov og tilslutningseffekt for forskellige bygningskategorier fremgår af tabellen. Det skal bemærkes, at det samlede effektbehov til varme og varmt vand i korte perioder, hvor effektbehovet til rumvarme er stort, kan overstige tabellens angivelser. Dette er især gældende, hvis der anvendes gennemstrømningsvandvarmer. Årsvarmebehov pr. m 2 (GJ) pr. boligenhed (GJ) Tilslutningseffekt pr. pr. m 2 boligenhed (kw) (kw) 8,5 6,3 8,2 5,9 7,9 5,2 14,7 11,1 Figur.7: Specifikt årsvarmebehov samt tilslutningseffekt for forskellige bygningskategorier /1/ 11,9 8,5 9, 5,6 6,6 3,7 dk-teknik ENERGI & MILJØ side.7

8 .6 Referencer /1/ Varmeståbi 3. udgave. Ingeniørens Forlag 22 dk-teknik ENERGI & MILJØ side.8