Rumopvarmning med naturgasfyrede strålevarmerør. Notat Marts 2000

Transkript

1 Rumopvarmning med naturgasfyrede strålevarmerør Notat Marts 2000

2 DGC-notat Teknologistatus marts /6 Rumopvarmning med naturgasfyrede strålevarmerør Dorthe Jensen, DGC og Paw Andersen, DGC Baggrund Beregninger ref. 1 viser, at der kan opnås energibesparelser ved anvendelse af strålevarme til halopvarmning på op til 36% ved direkte sammenligning med opvarmning vha. kaloriferer (konvektion). De anvendte forudsætninger for beregningerne er konservative, hvilket i nogle tilfælde gør strålevarme endnu mere fordelagtig. I praksis er der set energibesparelser fra 5-50%. Figur 1. Strålevarmeaggregat med U-rør. Anvendelsesområde og begrænsninger For at undgå asymmetri i fordelingen af varme og stråling anbefales strålevarme i haller med en lofthøjde på over ca. 4 m. Ligeledes anbefales det, at lofthøjden ikke overstiger ca. 20 m. Strålevarme er velegnet til bl.a.: alle former for metalforarbejdende industrier alle former for lagerhaller produktionsindustrier, som stiller store krav til indeklima, og som skal være støvfrie autoværksteder sportshaller Strålevarmeanlæg (IR-anlæg) til opvarmning af lokaler inddeles i to overordnede systemer, rød IR og sort IR. Sort IR er et lukket system, mens rød IR er et åbent system. Ved brug af rød IR er det vigtigt at være opmærksom på luftkvaliteten, idet røggasserne frigives direkte til lokalerne. Efterfølgende beskrives sort IR h:\720\06\teknologistatus\jkj-hma-rumopvarmning-notat.doc

3 DGC-notat Teknologistatus marts /6 I virksomheder, hvor Arbejdstilsynet pga. forureninger kræver 3-4 eller mere luftskifte pr. time, er strålevarme mindre egnet. Årsagen hertil er at ved store luftskift bliver forskellen mellem den faktiske rumtemperatur og den oplevede temperatur stor og der kan opstå komfort problemer. Hvis der i et lokale er store sammenhængende arealer, hvor det ikke er muligt at rette stråler imod, f.eks. store arealer med højlagerhylder, hvor reolerne skygger for hinanden og forhindrer strålerne i at ramme gulvet, kan det ifølge litteraturen være nødvendigt at opvarme disse arealer på en anden måde. Erfaringerne viser dog, at hvis der køres med konstant døgndrift, varierer temperaturen med 0,5-1,0 C mellem skyggeområder og bestrålede områder. Forklaringen skal findes i døgndriften, absorption og refleksion. Udbredelse Strålevarme (sorte rør, sort IR) har været anvendt i Europa i de sidste ca. 27 år og markedsført i Danmark siden I 1995 blev det skønnet, at der var ca anlæg i drift i Danmark ref. 1. Potentiale I 1995 udarbejdede Naturgas Syd I/S, og Naturgas Midt-Nord, sammen med hovedudbyderen af naturgasfyrede strålepaneler på det danske marked en prognose for, hvordan afsætningen af strålepaneler kunne se ud fra år 1996 til Denne prognose ser ud som følger: År Kundeordrer (1) Energiforbrug [MWh] [antal] Før olie Efter n-gas Besparelse I alt m³ m³ 33,5 % (1) Kundeordrer = gennemsnitsbetragtning over en typisk industrihal. Typisk industrihal giver en installation af 190 kw strålevarme. Tabel 1. Prognose for afsætningen af strålepaneler fra 1996 til 2000.

4 DGC-notat Teknologistatus marts /6 I ovenstående prognose er ikke medtaget traditionelle naturgasbaserede rumopvarmningsanlæg, som kunne tænkes ændret til strålevarme og det samlede potentiale blev derfor vurderet til at være større. Det er indtrykket at salget af strålevarmeanlæg har stemt rimeligt overens med potentialevurderingen. Teknisk beskrivelse Opvarmning med strålevarme sker hovedsageligt ved infrarød stråling. Varmeoverførelsen ved stråling mellem to overflader afhænger af temperaturforskellen mellem overfladerne og deres beskaffenhed. Den andel af strålingsenergien, som luften absorberer, er forsvindende, hvilket betyder, at strålerne passerer gennem luften næsten uden energitab, og først når strålerne rammer en masse, vil, alt efter materialets fysiske egenskaber, en del af den indgående stråling absorberes, medens end del vil reflekteres. For de mest brugte bygnings- og indretningsmaterialer gælder, at ca % af strålingsenergien absorberes, hvorved de opnår højere overfladetemperaturer end ved brug af luftbårne opvarmningssystemer. Derimod aftager strålingsindfaldet, W/m 2, med afstanden og vinklen. I bygninger med strålevarmeanlæg (IR-anlæg) er temperaturforholdene, som illustreret i Figur 2 og Figur 3 væsentlig anderledes end i bygninger med traditionelle luftbåret opvarmeanlæg (konvektions-varme). Ved anvendelse af strålevarme i lokaler kan den gennemsnitlige lufttemperatur sænkes, hvilket giver mindre transmissions- og ventilationstab. Temperaturgradienten bliver også mindre, pga. at mindre mængder varm luft stiger mod taget.

5 DGC-notat Teknologistatus marts /6 Figur 2. Temperaturgradient for IR-system med en udetemperatur på -15 C og en lofthøjde på 8 m. Tilsyneladende temperatur T t = lufttemperaturen T L + strålingsmæssig temperatur korrektion T S. T t = T L + T S = 18 C + 2 C = 20 C. Gradient = 0,5 C/m ref. 2. Figur 3. Temperaturgradient for varmluftanlæg med en udetemperatur på -15 C og en lofthøjde på 8 m. Tilsyneladende temperatur T t = lufttemperaturen T L = 20 C. Gradient = 2 C/m ref. 2. Strålevarmeaggregaterne leveres i størrelser fra ca. 5 kw til ca. 70 kw. Det enkelte aggregats mål varierer efter effekten. De mindste aggregater har en længde på omkring 3 m, mens de største er omkring 30 m. I Figur 4 er vist et eksempel på hvorledes et strålevarmeaggregat kan være opbygget. Figur 4. Eksempel på opbygningen af et strålevarmeaggregat. Miljøforhold Ved brug af strålevarme kan der opnås store besparelser på energiforbruget, og der opnås derved en energieffektivisering. Udover besparelserne på energiforbruget kan der være tale om overgang fra olie eller elektricitet til gas, hvilket giver en yderligere CO 2 -reduktion. I ref. 1 blev det vist, at der kan

6 DGC-notat Teknologistatus marts /6 opnås energibesparelser ved anvendelse af strålevarme til halopvarmning på op til 36% ved direkte sammenligning med opvarmning vha. kaloriferer (konvektion) og dermed opnås også en reduktion af CO 2 -emissionen på 36% Arbejdsmiljøforhold Et strålevarmeanlæg har følgende arbejdsmiljøfordele i forhold til et luftbåret varmeanlæg: Mindre støj Mindre luftbevægelser og dermed mindre træk i rummet Mindre træk fra porte til det fri pga. højere tilsyneladende temperatur Efter lukning af porte genoprettes hurtigt den operative temperatur Højere overfladetemperatur på gulve, borde, maskiner mv. Ulempen er, at der bag store skyggeflader bliver væsentligt koldere end ved brug af traditionelle opvarmningssystemer. Økonomi Udover, at der kan opnås energibesparelser kan der også opnås besparelser på anlægssiden. I Tabel 2 er de fra udstyrsleverandørerne oplyste anlægspriser for forskellige hal størrelser vist. Pris [kr./m²] Haller under ca m² Pris [kr./m²] Haller over ca m² Konvektionsvarme Strålerør Tabel 2. Anlægspriser (1998) for konvektionsvarme og strålerør ref. 1.

7 DGC-notat Teknologistatus marts /6 Leverandører Vaillant A/S Helge Frandsen A/S Recent A/S Drejergangen 3A Industrivej 5 Landbrugsvej Karlslunde 8783 Hornsyld 5260 Odense Referencer Ref. 1. Paw Andersen og Lis Jacobsen. Anvendelse af naturgasfyrede strålevarmerør til halopvarmning mv. Dansk Gasteknisk Center, juni 1998 Ref. 2. Pär Dalin. Handledning för installation af gaseldade IR-värmare. Rådgiving, analys och genomförende.