Driftsoptimering af varmesystem - overskudsvarme

Driftsoptimering af varmesystem - overskudsvarme Efterår 2009 Søren G. Jensen

Titel: Emne: Salg af overskudsvarme Art: Bachelorprojekt Uddannelse: Maskinmester, Professionsbachelor i maskinteknisk ledelse og drift Uddannelsessted: Århus Maskinmesterskole Forfatter: Søren Glibstrup Jensen Studie nr.: 5032 Vejleder: Adjunkt, maskiningeniør, Brian Boe Petersen Afleverings dato: D. 18. december 2009 kl. 12.00 Antal sider: 66 + Bilag Antal tegn: 79.929 inkl. mellemrum Antal normalsider: 33,3 (á 2400 tegn) Antal bilag: 8 Søren Glibstrup Jensen 1

1.0 Forord Projektet,, er skrevet i forbindelse med afslutningen på maskinmesteruddannelsen på Århus maskinmesterskole. Maskinmesteruddannelsen afsluttes med 10 ugers praktik efterfulgt af 10 uger til bachelorprojekt på bachelorsemestret. Mit praktikophold har været på Marselisborg renseanlæg. Marselisborg renseanlæg er bygget til at rense spildevandet fra 220.000 PE fordelt på 50 % husholdning og 50 % industri. På renseanlægget har der været rig mulighed for at sætte sig ind i et renseanlægs drift og vedligeholdelse, ved egne studier og i særdeleshed gennem både de løbende og pludseligt opståede opgaver. Da der fra starten var lagt op til at jeg havde mulighed for at skrive om varmesystemet, grundet beslutning om salg af overskudsvarme, har praktikken også båret præg af målinger og forsøg med varmesystemet når tiden har været dertil. Dette har medført en meget glidende overgang til projekt perioden og et godt kendskab til anlægget og dets komponenter. I forbindelse med udførelsen af projektet vil jeg gerne rette en stor tak til Driftsleder Flemming Husum, Fagspecialist Morten Nygård samt det øvrige personale på Marselisborg renseanlæg, for deres velvilje til at svare på spørgsmål og hjælp med tilvejebringelse af informationer og data. 2

2.0 Abstract This report is a professional bachelor project written by Søren Glibstrup Jensen on the last semester in the education to become professional bachelor of mechanical management and engineering at Aarhus school of marine engineering. The main purpose of this project is to see what kind of challenges and opportunities, there is in the optimisation on the heating system at Marselisborg sewage treatment plant, regarding sale of surplus heat to the district heating supplier, Fjernvarme Aarhus. The project takes starts at a training period at Marselisborg sewage treatment plant. At Marselisborg sewage treatment plant an agreement about sale of surplus heat was established with the district heating supply. The producers of heat are four gas engines with generators to produce electricity. The gas is biogas made in three digesters where sludge is decomposed, at a temperature at 34 C, and produces biogas. To hold the temperature at 34 C the sludge is heated in a heat exchanger, this heat comes from the cooling water on the four engines. The cooling water is cooled in a heat exchanger, where the water for the heating system gets heated. The heating system heats the digesters and the buildings, but after this there is still heat left that can be sold in benefit for both Marselisborg sewage treatment plant and for the environment as the heat sold, should not be produced at a heating plant, where the fuel could be coal, which produces CO 2. The potential of sale of surplus heat is estimates by COWI to be around 2500 MWh a year. To sell the surplus heat there are some demands from Fjernvarme Aarhus. One of the key issues is the delivery temperature, this temperature varies over the year and the highest it needs to be is around 82 C at the delivery site, which means that the temperature in the system needs to be 5 6 C higher due to loss in pipes and heat exchanger. In the current system the temperature is around 73 C in the summer and 68 C in the winter. 3

To acknowledge the temperature demand the heating system in general needs an optimisation. To do this, different components have been analysed to see if there are any possibilities for increasing the temperature in the system. The analysis has focused on how the components work and the regulations of the components. The components cowers the engines, the digesters and the heat exchanger, different valves and the different pumps in the system. In connection with the analysis of the components, there has been made some different suggestions for solutions that could bring up the temperature, so it is possible to sell the surplus heat. The suggestions are related to changes of the current regulations of the pumps and the valves in the system and some new regulations and installation of new components. 4

Indholdsfortegnelse 1.0 Forord... 2 2.0 Abstract... 3 3.0 Indledning... 7 3.1 Formål... 8 3.2 Læsevejledning... 8 4.0 Problemstilling... 9 4.1 Problemformulering... 9 4.2 Problemafgrænsning... 10 5.0 Metode... 11 5.1 Empiri... 11 5.2 Kildekritik... 12 7.0 Fra slam til varme... 14 8.0 Forventet afsætning... 16 8.1 Økonomi... 16 9.0 Krav fra Fjernvarme Århus... 18 10.0 Varmesystemet... 19 11.0 Systemanalyse... 21 11.1 Pumper til øvrige anlæg... 22 11.2 Temperaturfald fra pumpe til veksler... 27 11.3 Varmesystemtemperaturer... 28 11.4 Varmeproducenter og forbruger... 30 11.5 Termostatventil... 35 11.6 Hovedpumper... 36 11.7 Rådnetanke... 37 11.8 Motor 5... 41 11.9 Motor 1-3... 43 12.0 Optimeringer... 45 13.0 Løsningsforslag... 46 13.1 Øvrige anlæg... 46 5

13.2 Varmesystemet... 49 13.3 Motor start/stop... 50 13.4 Rådnetanke... 50 13.5 Motor 5... 53 13.6 Motor 1-3... 54 14.0 Løsninger... 56 14.1 Øvrige anlæg, pumperegulering... 56 14.2 Varmesystemet... 56 14.3 Rådnetanke, ventil og pumpe... 57 14.4 Motor 5, Ventiler og pumpe... 57 14.5 Motor 1 3, Drift, pumper og ventiler... 58 15.0 Økonomi... 59 16.0 Konklusion... 60 17.0 Perspektivering... 63 18.0 Kildeliste... 64 18.1 Rapporter... 64 18.2 Bøger/Vejledninger... 64 18.3 Intern dokumentation... 65 18.4 Hjemmesider... 66 Bilag 1, Komponentliste Bilag 2, Opgørelse over varmeproduktion Bilag 3, Udkast til aftale Bilag 4, Pumpekurve LP 80-160 Bilag 5, Affinitetsligninger Bilag 6, Målt flow Bilag 7, Termostatventil, måling og beregning Bilag 8, Drift af hovedpumper Bilag 9, Økonomi ved salg 6

3.0 Indledning Selve projektet er startet op i forbindelse med et elforbrugsregistrerings- og energieffektiviseringsprojekt, der blev gennemført i efteråret 2008 af Århus kommune. En del af konklusionerne fra dette projekt handler om reduktion af energiforbruget på Marselisborg, Viby, Åby og Egå renseanlæg. Ud fra disse forslag er et projekt omhandlende salg af overskudsvarme fra henholdsvis Egå- og Marselisborg renseanlæg blevet udvalgt, projekt indgår desuden i Spildevand Drifts Afdelings og områdemålepunkter for 2009 under gennemførelse af 10 CO 2 reducerings projekter. De to projekter på henholdsvis Egå- og Marselisborg renseanlæg har udmøntet sig i en rapport fra COWI, der klarlægger mulighederne for salg af overskudsvarme, med hensyn til mængden af overskudsvarme der er til rådighed på de to renseanlæg. I rapporten er biogas forbruget beregnet og ved hjælp af data fra gasmotorerne, (herefter omtalt som motorer), er den samlede varmemængde beregnet. Opvarmning til bygninger og processer er beregnet og trukket fra den samlede varmemængde, hvorefter COWI er kommet frem til et potentiale, der vil blive beskrevet senere 1. Projektets problemstilling omfatter driftsoptimering af varmesystemet på Marselisborg renseanlæg. Driftsoptimering laves i forbindelse med at der skal sælges overskudsvarme til Fjernvarme Århus. I det nuværende system er varmen et biprodukt i form af kølevandet fra fire motorer med tilhørende generatorer der producere el. Varmen bliver hovedsageligt brugt til opvarmning af rådnetankene, der producerer biogassen som forbruges af motorerne. Derudover bliver varmen brugt til opvarmning af bygningerne samt ventilationsluften i forbehandlingen. Det forbrug der er i øjeblikket, i form af opvarmning af bygninger og ventilationen i forbehandlingen, er ikke stort nok. I vand/slamveksleren bliver det varme vand ikke udnyttet godt nok, hvilket bevirker at dette kommer tilbage med en høj temperatur. Da vandet i varmesystemet er varmt kan der ikke trækkes nok varme ud af kølevandet til motorerne, hvilket resulterer i at kølevandet ikke bliver kølet nok og må igennem nødkøleren før det kommer tilbage til motoren. Den overskydende varme vil Marselisborg renseanlæg forsøge at udnytte ved at sælge den som 7

fjernvarme, hvilket vil give en ekstra indtægt og mindske CO 2 -udslippet fra den nuværende fjernvarme producent, Studstrupværket. 3.1 Formål Projektet henvender sig primært til Marselisborg renseanlæg, da det er deres varmesystem der bliver analyseret. Projektet kommer med løsningsforslag til komponenter, der er centrale i varmesystemet og som kan optimeres. Dette skal gøres for at kunne levere varme ved en konstant temperatur og flow til fjernvarmenettet. 3.2 Læsevejledning Gennem projektet vil der ved relevante afsnit være en kort introduktion øverst, så læseren får et indblik i hvad det følgende vil omhandle. Dette vil give et overblik over afsnittet med de vigtigste hovedpointer skitseret. Samtlige komponenter i varmesystemet kan findes i bilag 1, hvor der henvises til litteratur for nærmere specifikationer. Ved henvisninger til kilder vil der være vist nummer, for eksempel 1, der er et nummer i kildelisten, der findes bagerst i rapporten. På figurer der viser temperatur, motor drift, gas niveau og nødkølere, er følgende farver anvendt gennem hele rapporten: Gul = Fremløbstemperatur Hvid = Returtemperatur Rød = Drift af motor 2 Grøn = Drift af motor 3 Blå = Gas niveau Hvis andet ikke er angivet er motor 5 i drift på de viste figurer. Rapporten starter med et oprids af potentialet og kravene omkring leveringen af overskudsvarme. Herefter kommer en analyse af systemet, hvorefter løsningsforslagene bliver præsenteret. Disse bliver skitseret i afsnit 14.0 Løsninger og relevante forbedringer vil blive foreslået. 8

4.0 Problemstilling Selve problemet er, at motorerne på Marselisborg renseanlæg producerer mere varme, end der kan forbruges internt på anlægget, hvilket betyder at motorerne ikke får en tilstrækkelig køling. Dette problem ønskes løst ved at sælge varmen som fjernvarme, hvilket både vil løse kølingsproblemerne, samtidig med at der vil være en gevinst både økonomisk og rent miljømæssigt. For at kunne sælge varmen kræves det at den tilstrækkelige mængde energi, med den rigtige temperatur, kan leveres ved tilslutningsstedet. På det nuværende anlæg er der ikke gjort noget for at hæve systemtemperaturen, da varmen i det nuværende anlæg er et biprodukt, af elproduktionen, og derfor ikke har været prioriteret særligt højt. Dette betyder at mange af komponenternes eksakte funktion ikke kendes til bunds. 4.1 Problemformulering For at kunne løse ovenstående problemstilling vil følgende spørgsmål blive forsøgt besvaret: Hvordan er varmesystemet opbygget og hvordan kan dette optimeres, så det er muligt at sælge overskudsvarme? Varmesystemet omfatter i denne sammenhæng varmeproducenter, det er motorerne, varmevekslere og dertilhørende ventiler, nødkølerer og forbrugere i form af rådnetanke og bygningsopvarmning. Optimeringen skal foregå ved at øge temperaturen, så der kan leveres varme ved den rigtige temperatur og mængde. Desuden skal der ske en optimering da man på Marselisborg renseanlæg tidligere har set varmen som et problem hvorfor anlægget ikke er trimmet til at sælge varme. 9

4.2 Problemafgrænsning Fokus i projektet vil primært ligge på de krav der er stillet fra Fjernvarme Århus s side omkring levering af temperatur og mængde. For at opfylde disse krav vil der blive analyseret på de komponenter i varmesystemet, der har indflydelse på at kravene kan opfyldes. De mulige optimeringer, der er af disse komponenter, vil blive beskrevet og eventuelle løsninger vil blive fremlagt. Da der inden for det næste år skal indkøbes to nye motorer til erstatning af de tre ældste vil disse ikke blive undersøgt helt i bund, dog vil der komme enkelte forslag til optimeringer der kan laves, hvis indkøbet af motorer ikke sker. Der vil hovedsageligt blive fokuseret på de komponenter der vil blive bibeholdt i fremtiden. Lovgivningen på området omkring salg af varme, der er et biprodukt af spildevandsrensningen, vil der ikke blive kigget nærmere på, da det ikke er relevant i forbindelse med optimeringerne. Der vil ikke blive kigget på komponentpriser og øvrige omkostninger, der kan komme i forbindelse med diverse optimeringer rundt på anlægget. En undersøgelse af markedet mht. forskellige fabrikater, priser mv. ville blive for omfattende og er ikke relevant i forhold til problemformuleringen. 10

5.0 Metode Rapporten er opbygget ud fra skolens retningslinjer, der er beskrevet i Rapportskrivning Henrik Kerstens 2. Desuden er der hentet inspiration til opbygningen af rapporten i Den gode opgave 3, der henvender sig til opgaveskrivning på videregående uddannelser. Projektet indledes med en kort gennemgang af, hvordan gassen bliver dannet og hvor den bliver brugt på Marselisborg renseanlæg for at give læseren et indblik i hvor den omtalte varme kommer fra. Denne gennemgang kommer dels fra egne observationer og fra bøgerne Miljøteknik 4, Renseanlæg, fra kloak til recipient 5 og Håndbog i drift af renseanlæg 6, hvor teorien er uddybet. Derefter vil der være en beskrivelse af den forventede afsætning af varme sammen med de krav der er til leveringstemperaturer og mængder, jævnfør kontrakten mellem parterne. Videre i projektet kommer der en nærmere redegørelse af varmeanlægget og de komponenter der er væsentlige i forhold til kravene fra Fjernvarme Århus. Komponenterne vil herefter blive analyseret og der vil komme forslag til tiltag i forhold til leveringen af varme i form af driftsoptimeringer. Teorien til løsningsforslagene vil komme fra bøgerne Pumpedrift og energi 7, Praktisk regulering og instrumentering 8 og Termodynamik 9, hvor drift af pumper og reguleringsmetoder er beskrevet, samt teori omkring varmegennemgang. I slutningen af rapporten vil løsningsforslagene blive vurderet og der vil komme en konklusion på rapporten, samt en perspektivering over hele projektet. 5.1 Empiri Min empiri består hovedsagligt af mine egne observationer under praktik perioden, samt løbende samtaler med Driftsleder Flemming Husum. Yderligere informationer og data er hentet fra anlægsdokumentationen og diverse dokumenter udarbejdet af COWI omkring projektet. Desuden er der taget data fra dataopsamlingsprogrammet DIMS, Dynamic Integrated Monitoring System, 11

der bruges på Marselisborg renseanlæg 10, og egne målinger på anlægget i form af flow og temperaturmålinger. I forbindelse med forsøgene vil der være visse data der ikke er tilgængelig, da der ikke er adgang til PLC er, desuden er anlægget i konstant drift, hvilket sætter sine begrænsninger, da det er svært at finde konstante driftsforhold, dette besværliggør visse målinger. 5.2 Kildekritik Kilderne der er brugt i forbindelse med projektet vil herunder blive vurderet og der vil blive perspektiveret over dem. Mine egen erfaringer ligger til grund for nogle af de forsøg der er blevet foretaget, desuden er der udført målinger af undertegnede. Mine erfaringer og antagelser er til dels holdt op imod den dokumentation, der er på værket, men da visse dele er forældede er der også inddraget viden fra Driftsleder Flemming Husum. Da den anvendte anlægsdokumentationen er udarbejdet af henholdsvis Krüger, der oprindeligt byggede anlægget, og COWI, der har været rådgivende ingeniører senere, regner jeg denne dokumentation for værende valid, da begge er respekterede virksomheder. Desuden har noget af det brugte materiale fra COWI lagt til grund for udbudsmateriale og derfor anses det som værende opdateret. Under hele forløbet er der ført samtaler med Driftsleder Flemming Husum, der har været behjælpelig med informationer. Da Flemming Husum har været på renseanlægget i ca. 20 år anser jeg ham for værende en pålidelig kilde, da projektet også er i hans interesse forventer jeg at de givne informationer er rigtige, dog er der ved centrale spørgsmål også søgt svar andetsteds. Til at foretage flowmålinger er der benyttet en clamp on flowmåler af mærket Sierra Instruments, Innova-SonicTM model 210, der har en nøjagtighed på +/- 1 % for 0,4 m/s til 12 m/s, hvilket anses for acceptabelt i denne henseende 17. Målingerne blev logget i en PDA, hvorefter data kunne viderearbejdes. Under flowmålinger er der kigget meget kritisk på resultaterne og da der er målt differenstryk over anlægget samtidig, er resultaterne 12

rimeligt verificeret. Nogle målinger er blevet fjernet grundet stor afvigelse i forhold til de øvrige tal, dette er gjort af forfatteren, der står til ansvar for disse rettelser. Målingerne er lavet over halvtimers intervaller og ud fra disse er gennemsnittet taget og derfra er alle tal der ligger +/- 0,1 m 3 /h fjernet, hvorved det nye fremkomne gennemsnitlige tal er brugt. Temperaturmålinger er foretaget med et infrarødt termometer af typen ELMA 610A, der har en nøjagtighed på +/- 1 % i temperaturspændet 20 til 300 C, dette anses for værende nøjagtigt nok til opgaven 18. En usikkerhedsfaktor ved målingerne er at de er lavet uden på røret, hvilket betyder at det ikke er væskens temperatur der er målt. Desuden er der temperaturforskelle i rummene hvor målingerne er foretaget, dette betyder at målingernes troværdighed kan give problemer i form af usikkerhed i data. Dog er data brugt i mangel på bedre, da de giver et indtryk af tilstandene. Foruden dokumentationen er der også hentet data fra DIMS 10, samt billeder fra SRO. Data stammer fra målinger på anlægget og kan være fejlbehæftede da der kan være følere der enten ikke er kalibrede eller også er i stykker grundet alderen, dog er der mange steder analoge målinger, hvor det er sikret at visningen i DIMS er den samme som i virkeligheden. Ovenstående var en kritik af de brugte kilder. Igennem rapporten vil der, hvis relevant, løbende være yderligere kritik. 13

7.0 Fra slam til varme Figur 1. Spildevandet og slammets vej gennem renseanlægget 10. På figur 1 kan man se at slammet, der bliver udtaget i henholdsvis primær- /mellemklaringstankene og efterklaringstankene bliver pumpet til koncentreringstanke. Primær slammet fra primær-/mellemklaringstankene bliver i koncentreringstank 1-2 bundfældet og dermed sker der en afvanding og det overskydende vand, rejektvand, ledes tilbage til indløbet. Overskudsslammet fra efterklaringstankene kommer igennem en forafvander inden det kommer i koncentreringstank 3. Vandet fra forafvanderen ledes tilbage til procestankene for at komme igennem systemet igen. Fra koncentreringstankene bliver slammet pumpet over i rådnetankene. I rådnetankene afgasses slammet ved en konstant temperatur, der holdes ved at pumpe en mængde slam igennem en vand/slamvarmeveksler. Slammet skal have en temperatur omkring 34 C, da det er mesofil drift, mesofil drift vil sige at det er de mesofile bakterier der laver gassen og disse trives ved 34 C. Processen i rådnetanken kan deles op i to. Det første er syrestadiet, herefter metanstadiet og til sidst er der metan, kuldioxid og vand tilbage 6. 14

Org. stof + syredannende bakterier => Org. syre Org. syre + metandannende bakterier => CH 4 og CO 2 Efter ca. 20 dage i rådnetankene, der er af typen fuld opblandede og parallelt belastede, kommer det afgassede slam, via overløb, til homogeniseringstankene. Herefter bliver slammet afvandet i dekanterer, hvorefter slammet, der har en tørstofprocent på ca. 30 %, bortkørt og brugt på landbrugsjord. Gassen der fremkommer ved udrådningsprocessen bliver opsamlet i en gastank, der fungerer som buffertank og samtidig sørger den for at gaskvaliteten bliver ens, uanset om der er forskelle i kvaliteten i de tre rådnetanke. Gasniveauet i tanken styrer driften af motorerne og fyrene, samt gasfaklen. Gasfaklen bruges hvis gassen ikke kan forbrændes i motorerne eller i gasfyret og dermed tænder denne for at brænde det overskydende af. Gassen bliver brugt til de fire motorer med tilhørende generatorer der producerer strøm, der sælges til nettet. Foruden strømmen bliver der i form af kølevandet på de fire motorer produceret en vis mængde varme, der bruges til opvarmning af rådnetankene og bygningerne. Desuden er der installeret to gasfyr der kan kører på biogas eller flaskegas. Disse tages i brug hvis der ikke bliver produceret varme i motorerne og dermed ikke varme til rådnetankene, der er den vigtigste forbruger. 15

8.0 Forventet afsætning Jævnfør rapporten Udnyttelse af overskudsvarme fra renseanlæg 1, der er udarbejdet af COWI, fremgår det, ud fra figur 2, hvor meget varme det teoretisk er muligt at sælge. Estimaterne er lavet ud fra henholdsvis forbrugs tal, aflæst på målere, fra de senere år samt af COWI udregnede værdier. kwh Årlig varmeproduktion 5.158.887 Årligt totalt varmebehov 2.621.440 Til rådighed for salg 2.537.447 Figur 2. Varme til rådighed for salg 1. Som det kan ses er der godt og vel 2500 MWh til rådighed om året. Produktionen henover året er konstant, mens varmebehovet henover året ændre sig. Dette betyder at man i januar måned, hvor der bruges mest varme til opvarmning af rådnetanke og bygninger, kun kan sælges 85.991 kwh, mens der i juli er 313.178 kwh til rådighed for salg. I bilag 2 er der vist en nærmere oversigt over varmen der er til rådighed i de enkelte måneder. Desuden kan det nævnes at det forventes at der vil være en årlig reduktion af CO 2 på 327 tons. Dette er beregnet som den mængde fjernvarme der skal produceres mindre ved at der bliver leveret fjernvarme fra biogas. Hvilket er beregnet på baggrund af Århus Kommunes CO 2 kortlægning fra 2006, hvor der regnes med en emissionsfaktor på 129 g CO 2 /kwh for fjernvarme. 8.1 Økonomi Etableringen af anlægget er estimeret til 700.000 kr.. Herunder er der 200.000 kr. til teknisk gennemgang af anlægget, samt justering af motor 5 så denne kan køre ved højere temperatur. Til etablering af varmevekslersystem med pumper og styringer er der afsat 300.000kr.. De resterende 200.000 kr. er til etablering af fjernvarmestik fra fjernvarmeledningen til den kommende veksler, samt diverse. 16

Dette projekt henregnes under den tekniske gennemgang og dermed justeringer og optimeringer af det nuværende anlæg. Salget af varmen vil indbringe 335.000 kr./år, efter afskrivninger og diverse udgifter, de første år ved en pris på 206 kr/kwh (2008 pris), hvis hele den estimerede varmemængde produceres. Det første år vil dog indbringe 970.000 kr., da der gives en betaling for besparelsen på 0,25 kr./kwh. Besparelsen betales da der ikke skal produceres den mængde varme et andet sted i dette tilfælde Studstrupværket, hvorved der kommer en CO 2 reduktion. Ovenstående er uddrag af 1. 17

9.0 Krav fra Fjernvarme Århus Et af de væsentlige krav fra Fjernvarme Århus er leveringstemperaturen, der skifter hen over året som det kan ses i figur 3. At få denne temperatur er også det der bliver den største udfordring for Marselisborg renseanlæg. Mån ed Jan. Feb. Mar. Apr. Maj Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dec. Tem p. 82ºC ±2 82ºC ±2 81ºC ±2 79ºC ±2 77ºC ±2 73ºC ±2 73ºC ±2 73ºC ±2 77ºC ±2 78ºC ±2 79ºC ±2 80º C±2 Figur 3. Leveringstemperatur over året 1. Den producerede varme skal, som det kan ses, leveres med en temperatur der ligger i intervallet 73-82 C, afhængig af årstiden. Da dette er leveringstemperaturen på fjernvarmesiden kræves der en temperatur på 5-6 C over dette, da der er transmissions tab i rør og samtidig skal temperaturen i varmeveksleren være lidt højere end det der skal leveres. Foruden kravet om en bestemt temperatur, henover året, er der også et krav fra Fjernvarme Århus om at den producerede varme skal leveres med et jævnt flow til ledningsnettet. Ændringer i flowmængde må højest være ±25 % af max. flow pr. time, således at flowændringer fra 0 til fuldt flow, og omvendt, sker over 4 timer. Der er i aftalen ikke noget krav om hvor meget varme der skal leveres til Fjernvarme Århus, eneste betingelse er at ovennævnte krav om flow og temperatur skal holdes. Prisen vil dog blive ændret, hvis der ikke leveres den udregnede mængde på 2500 MWh. Dog først hvis leveringsmængden falder med mere end 30 % hen over året, hvilket svarer til en leverings mængde på 1750 MWh. De yderligere krav som pris, måling af salget, ansvaret for de forskellige pumper og ledninger kan ses i bilag 3, priserne i bilaget er ikke opdaterede. 18

10.0 Varmesystemet Figur 4. Varmesystemet med Manifolde, gasmotorer, pumper, vekslere, kedler og pumper til forbruger 10. Varmesystemet er opbygget som vist på figur 4. Varmeproducenterne i anlægget er de fire motorer med numrene 1, 2, 3 og 5. Motor 5, der er den nyeste, kører konstant sammen med en af de andre, mens en kører start/stop alt afhængig af gasproduktionen og den sidste motor står på standby i tilfælde af start svigt på en af de andre. Vandet cirkulerer rundt i mellem to manifolde, hvortil forbrugerne er tilsluttet. Ved hver motor sidder der en varmeveksler, hvor varmesystemet køler det interne kølesystem på motorerne. Foruden de fire motorer er der også to gasfyr, der tændes, hvis temperaturen i anlægget bliver for lav, dette kan ske ved udfald af motorerne. Hvis billedet følges fra øverste venstre hjørne ses det kolde vand der kommer tilbage fra de tre forbrugere. Vandet samles i en manifold og pumpes ind i systemet ved hjælp af tre hovedpumper. Vandet kommer herefter igennem systemet, hvor motorerne er koblet på. Vandet cirkuleres ind omkring de respektive varmevekslerne og udstødsveksler ved hjælp af sekundærpumperne og retur til systemet for til 19

sidst at komme igennem gasfyrskedlerne og returnere til fremløbsmanifolden. Herfra cirkuleres vandet ud til forbrugerne ved hjælp af deres respektive pumper. Imellem de to manifolde sidder der en termostatventil, der kan indstilles, så temperaturen på returvandet kan holdes konstant, hvilket giver en konstant temperatur til motorerne og dermed kan man holde en konstant fremløbstemperatur. Til figuren skal nævnes at der er nogle fejl. Rent tegningsmæssigt er den viste motor 4 ikke længere tilstede. Desuden kommer vandet først igennem varmeveksleren og derefter gennem udstødsveksleren. På motor 3 er der ikke længere en udstødsveksler, denne er fjernet grundet tæringer og dermed utætheder til følge. Der er også monteret en ventil, markeret med rød cirkel, denne er lukket, så vandet kun løber ind i det ene rør og dermed er det andet fremløbs rør. Motor 5 er tilsluttet systemet som de andre motorer. 20

11.0 Systemanalyse I nedenstående afsnit vil følgende komponenter/systemer i varmesystemet blive analyseret. Disse er valgt på baggrund af de muligheder driften giver for at se nærmere på dem, samt deres indflydelse i forhold til optimeringen af anlægget. For at se om der kan leveres den nødvendige flowmængde vil der som det første blive kigget på pumpen til øvrige anlæg. Denne pumpe bliver kun brugt til bygningsopvarmning, så den kan stoppes og startes uden den store betydning for resten af anlægget, hvilket betyder at eventuelle forsøg med den er muligt. Pumpen til det øvrige anlæg har en regulering, men da denne er sat i manuel grundet at den ikke virker, er det også en regulering der er hver at se nærmere på. Da temperaturen i systemet er en central ting i forhold til varmesalget vil der også blive kigget nærmere på denne, for at se hvor eventuelle driftsproblemer spiller ind. Termostatventilen, der kan lede det varme vand fra fremløbet til returen er en central del da den kan være med til at holde en konstant temperatur i systemet. Hovedpumperne, der styrer mængden af vand i varmesystemet er ikke regulerede og derfor vil der blive kigget nærmere på disse, da det eventuelt kunne være en optimerings mulighed. Da rådnetankene er de største forbrugere vil der blive kigget på henholdsvis pumperne til disse, samt styringen af 3-vejsventilerne. Da dette er en væsentlig del af anlægget. På motor 5 vil der blive undersøgt på kølekredsen, i det omfang det er muligt, grundet adgangsbegrænsninger. På kølekredsen vil det omfatte 3- vejsventiler, pumper og nødkøler. Selv om det er planen at motor 1-3 skal skiftes ud vil der blive kigget på nogle komponenter der hører til disse, hvis de har indflydelse på temperaturen i varmesystemet. 21

11.1 Pumper til øvrige anlæg Som nævnt i afsnit 9.0 skal der leveres en vis mængde vand ved tilslutningsstedet til fjernvarmeveksleren. Dette ønskes gjort af den eksisterende pumpe, hvis den er stor nok. Pumpen er af typen Grundfos LP 80-160/149 og pumpekurven kan ses på bilag 4. Pumpen er egentlig to pumper selv om det omtales som en. Den ene kører, mens den anden står standby. Billede af pumperne kan ses på figur 5. Figur 5. Pumpe til øvrige anlæg. Begge pumper er frekvensstyrede, så det er muligt at regulere dem op og ned i flow. Den nuværende regulering er en temperaturregulering, der styrer ud fra et setpunkt på returvandet fra øvrige anlæg. I det nuværende system er pumpen dog sat i manuel og dermed er reguleringen taget ud af drift og man kører med en fast frekvens på 34 Hz. Grunden til at pumpen står i manuel er at hvis pumpen sættes i auto kan den finde på at kører op i frekvens og dermed flow. Dette skyldes at setpunktet for reguleringen, returvandstemperaturen, forsøges holdt på for eksempel 50 C og temperaturen i anlægget er 40 C, dette bevirker at pumpen vil kører op i frekvens for at mindske differencen mellem de to temperaturer. Dette kan ses ud fra nedenstående formel. P = m c p t 1 t 2 Der regnes med at følgende er konstant, P = k, c p = k og t 1 = k, dette medfører at stigende m giver en stigende t 2, da Δt nødvendigvis skal mindskes ved stigende m 9. Problemet kommer ved at anlægget kører op i mod lukkede ventiler og dermed stiger flowet ikke tilstrækkeligt, dette medfører at 22

H (m) Søren Glibstrup Jensen temperaturen heller ikke stiger. Hvilket resulterer i at pumpen kører med fuldt flow, selv om det ikke er nødvendigt. Jævnfør rapporten fra COWI 1 vil der om sommeren, hvor der skal sælges mest varme, være brug for et flow på 3,3 l/s, svarende til ca. 12 m 3 /h. Om vinteren vil flowet være på ca. 4,7 m 3 /h. I disse forbrug er indregnet både bygningsopvarmning og varme til fjernvarme. For at finde den nuværende anlægskarakteristik er der foretaget flowmålinger på systemet ved 50 Hz og ved mest muligt flow igennem ledningen til øvrige anlæg, i form af en varmeflade i ventilationsanlægget i forbehandlingsbygningen. Foruden målinger ved 50 Hz er der også foretaget ved 40, 35, 30 og 25 Hz. Dette har betydet at der både er lavet en beregnet anlægskarakteristik og en målt. Resultaterne kan ses på figur 6 og viser at der er forskel på de to karakteristikker, hvilket kan skyldes målefejl, eller ændring af forbruget under målingerne. Anlægskarakteristikken er forholdsvis stejl, hvilket passer med observationerne om at anlægget kører op i mod lukkede ventiler og dels at rør strækningen er på ca. 1 km, målt på P&I diagrammer 11. 35 30 25 20 15 10 50 Hz Anlægskarakteristi k målt 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Flow (m3/h) Figur 6. Anlægskarakteristik for det nuværende anlæg. Den beregnede anlægskarakteristik er fundet ud fra formlen: H = K Q 2 H er her højden i meter, K er systemets specifikke modstand og Q er flowet 7. Højden er fundet ud fra det aflæste differenstryk, mens flowet er målt med flowmåleren. Aflæsningen af disse kan ses på figur 7, næste side. 23

H (m) Søren Glibstrup Jensen 35 25 Hz 30 30 Hz 25 35 Hz 20 40 Hz 50 Hz 15 25 flow 10 30 flow 5 35 flow 0 40 flow 0 10 20 30 40 50 60 70 50 flow Flow (m3/h) Figur 7. Driftspunkter ved forskellige frekvenser. For at finde den målte anlægskarakteristik er kurverne for de enkelte frekvenser indtegnet sammen med det flow der er målt, herved kan aflæses en højde, H og denne værdi sammen med flowet giver et punkt på anlægskarakteristikken. Kurverne kan tegnes ved hjælp af affinitetsligninger. Punkterne kan ses på figur 7. Beregninger og kurve for frekvenser kan ses på bilag 5. De målte flow kan ses på bilag 6. I det fremtidige system vil der blive tilsluttet en ekstra forbruger, hvorved der i situationer med mest produktion skal pumpes 12 m 3 /h ud i systemet med et tryktab på 8 mvs 1. Stedet, hvor fjernvarmeveksleren skal placeres, ligger ca. 150 m fra pumpen. Ud fra COWI s beregninger vil der i dette rør stykke være et tryktab i rørene på 8 mvs. Da driftspunktet er kendt kan den nye anlægskarakteristik findes ved formlen for anlægskarakteristik, som tidligere vist. På figur 8, næste side, kan anlægskarakteristikken sammen med kurverne for 30 og 25 Hz ses. 24

h (m) Søren Glibstrup Jensen 14 12 10 8 6 4 2 25 Hz 30 Hz Ny anlægskarakteristik 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Flow (m3/h) Figur 8. Driftspunkt med varmeveksler monteret. Driftspunkt beregnet af COWI 1. Ved brug af affinitetsligninger kan det beregnes at pumpen ved at kører på 26 Hz vil kunne levere mængden i det fremtidige system. Til beregning af tryktabet kan følgende formel bruges, da det er et lukket anlæg, hvor der ikke er andre tab end dem der er i rør og enkeltkomponenter 7 side 32. Formlen er, hvis der regnes i meter: H pumpe = H tab H tab = H komp + H rør Tab i komponenter kan findes på følgende måder: Ved kendt modstandstal, ζ, for komponenten gælder følgende 7 side 32: v = væskens gennemsnitshastighed (m/s) g = tyngdeaccelerationen (m/s 2 ) H komp = ζ H dyn v2 H dyn = 2 g Ved kendt k v -værdi for komponenten gælder 7 side 33: H komp = Q 2 10,2 k v 25

Tab i rør beregnes på følgende måde 7 side 33: λ = friktionskoefficienten L = rørlængden (m) D = indvendig rørdiameter (m) H rør = λ L D v 2 2 g = λ L D H dyn For at finde friktionskoefficienten, λ, skal Reynolds tal findes 7 side 34: υ = kinematisk viskositet (m 2 /s) Re = v D υ Ved Re < 1500 er der laminar strømning, mens Re > 3000 er turbulent strømning 7 side 35. Ved laminar strømning kan λ findes ved formlen 7 side 35: λ = 64 Re Ved turbulent strømning skal rørets indvendige ruhed, k, kendes. Værdien for forskellige materialer kan findes i tabeller: Relativ rued = k D Ud fra Reynolds tal og den Relative ruhed kan friktionstallet aflæses i Moodys diagram, figur 9 næste side. 26

Figur 9. Diagrammet er taget fra 9 side 86. 11.2 Temperaturfald fra pumpe til veksler For at Fjernvarme Århus vil modtage varmen skal der, som nævnt i afsnit 9.0, leveres varme ved en bestemt temperatur. For at se hvor stort et temperaturfald der er fra manifolden og ud til hvor fjernvarmeveksleren skal placeres er der foretaget temperaturmålinger ved henholdsvis manifolden og derefter ved tilslutningsstedet. Temperaturerne er målt udenpå rørene og dermed er det ikke væskens temperatur der måles, hvilket som nævnt i kildekritikken giver nogle troværdigheds problemer. Rørene der går fra manifolden til tilslutningsstedet er ført henholdsvis i jord og inde i bygninger. Resultaterne af målingerne ses på figur 10, herunder og på næste side. 25 Hz 34 Hz Ved pumpe I ingeniørgang Δ T Ved pumpe I ingeniørgang Δ T 63,9 61,6 2,3 68,1 65,4 2,7 61,8 60,5 1,3 69,1 68,1 1 64,5 63 1,5 66,7 66,4 0,3 66,1 65,4 0,7 27

40 Hz 50 Hz Ved pumpe I ingeniørgang Δ T Ved pumpe I ingeniørgang Δ T 65,2 64,7 0,5 64,1 63,7 0,4 64,8 64,6 0,2 64,3 63,3 1 64,9 64,3 0,6 64,2 63,3 0,9 64,7 63,9 0,8 Figur 10. Temperatur fald fra pumper til tilslutningssted. Som det kan ses er det muligt at holde et temperaturfald på ca. 1 C. Dette kan gøres i næsten alle situationer, dog ikke ved 25 Hz og ved 34 Hz er der en høj visning, der henregnes under målefejl og faldet regnes med at være ca. 1 C. Dermed kan de nuværende rør beholdes og man behøver ikke have en temperatur der er meget over det der skal leveres ved fjernvarmeveksleren. Temperaturen ved manifolden/pumpen skal være mellem 5 og 6 C højere end den temperatur fjernvarmevandet skal leveres ved, på grund af tab i varmeveksleren og tab i røret, mere om varmetab i afsnit 11.4. 11.3 Varmesystemtemperaturer Temperaturen i varmesystemet er afhængig af hvor mange motorer og eventuelle gasfyr, der er i drift og af de største forbrugere, rådnetankene. Motorerne fungerer som varmeproducenter og er derfor en vigtig faktor i forhold til den temperatur der kan leveres. En anden faktor er vandets temperatur når det kommer ind til motorernes varmevekslere. Den tredje og sidste faktor er hvor meget vand der kommer ind i systemet. Disse tre faktorer vil blive beskrevet i senere afsnit. For at sælge varmen skal der som sagt være en bestemt temperatur ved leveringsstedet, tabet i dette stykke er beskrevet i foregående afsnit. Om vinteren er kravet at den leverede varme har en temperatur på 82 C, hvilket kræver at det producerede varme har en temperatur på mellem 87 og 88 C ved manifolden. For motor 1-3 er den maksimale kølevandstemperatur 87 C 12, hvilket bliver holdt af en 3- vejsventil, der lukker vandet igennem nødkølerne, hvis det ikke er kølet tilstrækkeligt i varmeveksleren. Det sidste energi der tilføres er i udstødsvekslererne og det er denne der skal sørge for at vandet kan komme op og få den ønskede temperatur. Udstødsveksleren kan yde op til 105 kw på motor 1 og 2, mens den er på 128 kw på motor 5. 28

Figur 11. Billede af temperatur udsving 10. På figur 11 kan det ses at der er store udsving i temperaturerne henover døgnet. Grafen er fra den 04-12 kl. 08.00 til den 06-12 kl. 00.00 og giver et billede af nogenlunde normal drift. De forskellige temperaturstigninger skyldes opstart af motorer. Forskellen fra sommer til vinter er kun hvor varmt vandet er, sommer 72 73 C og vinter 67 68 C. Da der er stor forskel på hvornår de forskellige motorer kører er det svært at finde et billede der viser en normal drift situation, da en sådan ikke findes. På figuren kan det ses at der sker en konstant opvarmning på 4-5 C nærmest uafhængigt af forbruget og driften af motorer. Denne forholdsvis lille opvarmning kan skyldes at flowet gennem systemet er for stort, hvilket medfører at effekten bliver fjernet i form af flow i stedet for en temperatur stigning ud fra formlen beskrevet i afsnit 11.1. 29

11.4 Varmeproducenter og forbruger Som nævnt er det motorerne og rådnetankene der bestemmer hvor varmt der er i varmesystemet. Disse vil herunder blive beskrevet for at se hvilken funktion de har. Motorerne starter op alt afhængigt af niveauet i gastanken, opstarten sker ud fra skemaet figur 12. Startrække Funktion 1. Startrække Opstart af gasmotor nr. 1 ved gasniveau på 75 m 3 og stop ved 37,5 m 3 2. Startrække Opstart af gasmotor nr. 2 ved 112,5 m3 og stop af nr. 2 ved 75 m 3 3. Startrække Opstart af gasmotor nr. 3 ved 150 m3 og stop af nr. 3 ved 112,5 m 3 Figur 12. Forenkling af start/stop sekvenserne 12. Normalt vil der køre to motorer kontinuerligt og en tredje køre start/stop, da gasproduktionen muliggør det. Den sidste motor står standby i tilfælde af opstartsproblemer. På figur 13 ses det hvordan temperaturen stiger når en motor starter op og giver en indflydelse på temperaturen i systemet, hvilket ikke er hensigtsmæssigt hvis man ser på salg af varme, der gerne skulle ske ved konstante temperaturer. Figur 13. Billede af temperaturstigning ved opstart af gasmotor 10. 30

Om det er muligt at ændre på denne start/stop funktion vil der blive set på i afsnit 13.3. På figur 13 og 14 kan det også ses at en motor starter op med det samme til fuld ydelse, mens den regulerer ned når den skal stoppe. Nedregulering sker mellem 90 %, der er fuldlast, og 50 %, hvor motoren slukkes. Som det kan ses på figur 14 stiger temperaturen når motoren starter op. Når den begynder at regulerer ned, grundet den faldende gasmængde, holdes temperaturen konstant. Først når motoren slukker helt falder temperaturen. Figur 14. Nedregulering af motor 10. På figur 15, næste side, er det forskellen på gasproduktionen, der styrer hvor tit motorerne starter op. Dog er det tænkeligt at den rigtige regulering vil kunne holde flere kørende i længere tid. En regulering vil bevirke at en temperaturstigningen kan undgås og varmeproduktionen vil være mere konstant. 31

Figur 15. Billede af opstart af gasmotor i forbindelse med gasproduktionen 10. Varmeforbruget i vand/slamveksleren er afhængig af temperaturen i rådnetankene, hvilket igen er afhængigt af den ind pumpede mængde slam og vejrets påvirkning af tanken. Tankene er hver på 2000 m 3 og da der skal være en opholdstid på ca. 20 dage bliver der i snit pumpet 100 m 3 slam på hver tank om dagen 1. Slammet ind pumpes fra koncentreringstank 1, 2 og 3, temperaturen på slammet i koncentreringstankene afhænger af spildevandets temperatur, da det derfra det kommer. Slammet pumpes ind igennem varmeveksleren før det kommer i rådnetanken, hvorved det bliver varmet op. Vejret påvirker tankene ved at betonen der omgiver slammet bliver kølet af den omgivende lufts temperatur ved varmeledning. Jævnfør Fouriers lov 7 side 198 kan varmestrømmen, Φ (W), findes: Φ = λ δ A t 1 t 2 λ = Varmekonduktiviteten (W/(m*K)) (Tabel værdi) δ = Vægtykkelsen (m) A = Overfladearealet (m 2 ) t 1 og t 2 = Overfladetemperaturer 1 2000 m 3 /20 dage = 100 m 3 /dag, dette er den hydrauliske belastning på tanken. 32

Fra betonvæggen til slammet transporteres varmestrømmen ved konvektion. Jævnfør Newtons ligning 7 side 205 findes varmestrømmen Φ (W): Φ = α A t fl t v α = varmeovergangstallet (W/(m 2 *K)) A = Overfladeareal (m 2 ) t fl = Fluidtemperatur t v = Vægtemperatur Varmeovergangstallet kan beregnes ved hjælp af Nusselts tal. Nusselts tal beskriver hvor mange gange større varmeovergangen er ved konvektion i forhold til ledning i et fluidlag med en vis tykkelse. Nusselts tal 7 side 205: N u = α L λ L = Karakteristisk længde, diameter i rør/ højde eller længde ved væg Ovenstående varmestrømme sammen med det køligere slam, der bliver pumpet ind i rådnetanken, gør at slammet skal varmes op. Temperaturen i tanken styres af varmeveksleren, hvor slammet bliver pumpet fra koncentreringstank 1-2-3 og dels bliver slammet i rådnetankene cirkuleret igennem vekslerne. Temperaturen i veksleren styres af en 3-vejsventil, der enten lukker vand ind fra varmesystemet, eller recirkulere returvandet fra varmevekslerne. Vekslerne ved rådnetankene er modstrømsvarmevekslere. På figur 16 kan et billede af en af vekslerne ses. Figur 16. Billede af vand/slamvarmeveksleren. For modstrømsvarmevekslere gælder det, som navnet hentyder at de to væsker strømmer mod hinanden i forhold til deres temperaturer. Dette 33

betyder at det kolde fluid (slammet), der skal varmes op, bliver mere og mere varmt gennem veksleren og møder varmere og varmere vand. Alt i alt giver det en mere jævn opvarmning. For at beregne varmetransmissionen fra det ene fluid til det andet skal man bruge den logaritmiske middeltemperaturdifferens, LMTD. Denne findes ved hjælp af formlen 9 side 230: LMTD = Δt m = Δt max Δt min ln Δt max Δt min For at finde varmestrømmen gennem veksleren kan varmetransmissionsligningen benyttes 9 side 221: Φ = U A Δt m U = Varmegennemgangstallet, W/(m 2 K) A = det varmevekslende overfladeareal, (m 2 ) Varmegennemgangstallet U for plane vægge kan findes ud fra formlen 9 side 222: 1 U = 1 + δ α 1 λ + 1 α 2 Ved cylindriske vægge, som veksleren er, skal der refereres til enten den indvendige eller den udvendige side, da der er forskel på overfladearealet. Til dette kan følgende formel bruges 9 side 222, U u referer til det udvendige areal tillige er vist formlen ved flere lag: U u = 1 1 1 α 1 + d u i d i 2 λ ln d u + 1 ; U u = 1 d i α u α 1 + d u i d i 2 1 λ ln d u d i λ = varmekonduktiviteten (W/(m*K)) α = varmeovergangstallet (W/(m 2 *K)) Disse er nævnt tidligere i afsnit 11.4. For varmeveksleren vil der normalt være flere lag grundet belægninger. Dette bevirker at varmegennemgangen bliver nedsat da belægningen vil give en modstand. + 1 α u For alle vekslere i varmesystemet gælder det at de er modstrømsvarmevekslere. Ved motorerne er det pladevarmevekslere. 34

11.5 Termostatventil I varmesystemet burde det være muligt at holde en konstant temperatur rundt i hele systemet ved hjælp af termostatventilen, der sidder mellem fremløbet og returen. Ved at indstille denne, så man har en konstant returtemperatur er det i teorien muligt at holde en konstant fremløbstemperatur, forudsat at det er de samme producenter der er koblet ind hele tiden. Termostaten kan indstilles i området 30 C til 90 C. Altså vil termostaten, hvis den er indstillet på 65 C forsøge at lukke så meget varmt vand ind at temperaturen stiger fra for eksempel 55 C i returen til 65 C ved at tilfører en mængde fra fremløbet der kan være 75 C. For at se om ventilen virker er der udført forsøg ved at stille ventilen på forskellige temperaturer og derefter måle temperaturerne ved returen, fremløbet og det sammenblandede. Figur 17. Billede af termostatventilen, med rød firkant omkring, og temperatur målesteder. På figur 17 er de tre målesteder afmærket, dog er 3 højere oppe, hvor der er plads til en måling. For at finde forskellen er følgende formel brugt: m 3 t 3 = m 1 t 1 + m 2 t 2 m 3 = m 1 + m 2 Ved at sige at det samlede flow, m 3, er 100 og dette deles ud m 1 og m 2 kan der opstilles to ligninger med to ubekendte, m 1 og m 2, da alle temperaturer måles 9. Formlen kan bruges da det forudsættes at der er det sammen tryk i 35

systemet. Resultatet kan ses på figur 18, mens målingerne og beregnings eksempel kan ses i bilag 7. Gennemsnit af alle m1 m2 42,12117 57,87883 Figur 18. Flow gennem 3-vejsventil. Resultaterne viser at der stort set kommer det samme igennem uanset om den er indstillet på 30 C og burde lukke helt af eller om den er indstillet på 80 C og burde åbne helt. Fordelingen er ca. på 42 % fra det fremløbsvandet og 58 % fra det returvandet, hvilket umuliggør en regulering med denne. Under gennemgangen er det forsøgt at skille ventilen ad, men da afspærringsventilerne, der sidder før og efter ventilen ikke har været mulige at lukke, kunne ventilen ikke efterses. 11.6 Hovedpumper I systemet sidder tre pumper der fører vandet rundt i systemet. Disse pumper styres udelukkende af antallet af motorer og/eller gasfyr der er i drift. I programmet kan pumperne stilles i auto 1, auto 2 eller standby. Pumpernes drift kan ses på bilag 8. Så længe der ikke er mere end tre motorer i drift er der kun en pumpe der kører, hvis et gasfyr starter op, starter pumpen der står i auto 2 op 12. I programmet der styrer driften af pumperne er der ikke taget højde for den senest installerede motor 5, da der ikke er ændret i det oprindelige varmestyrings program, da den blev installeret. Dog burde det ikke give problemer, da det forventes at der er taget højde for dette da motor 5 blev installeret. Normalt vil det som sagt være motor 5 og en af de andre der kører konstant og en tredje der kobler ind når det er nødvendigt. Altså vil der aldrig være brug for mere end én pumpe i drift under normale omstændigheder. De tre pumper er af typen Grundfos, UPT 80-120 og kører som beskrevet en af gangen. Ingen af pumperne er styrede, hvilket betyder at de kører med fuldt flow, når de er i drift. Da de gør dette både ved drift af en og tre motorer, må der være rigeligt vand, når der kun er en motor i drift. 36

11.7 Rådnetanke I varmesystemet er det rådnetankene der er de største forbrugere. For at pumpe vandet fra manifolden ud til rådnetankene sidder der en dobbelt pumpe af typen Grundfos, UPTD 100-120, foruden rådnetankene er slampressebygningen en aftager i form bygningsopvarmning. Ude ved hver af de tre rådnetanken sidder der en cirkulationspumpe, der cirkulerer vandet ind i vand/slamvarmeveksleren enten direkte fra varmesystemet, eller recirkulere det der har været igennem veksleren ved hjælp af en 3-vejsventil. Pumpen der pumper vandet ud til rådnetanken er frekvensstyret og styres af returtemperaturen fra rådnetankene. Denne pumpe er lige som pumpen til øvrige anlæg sat i manuel med en frekvens på 25 Hz. Grunden til dette er at forbruget ved vekslerne kan være meget svingende og derfor har reguleringen ikke virket. Cirkulationspumperne der sidder ved hver veksler er af typen Grundfos, UMC 80-60 model D. Pumperne kører hele tiden og sikrer vandcirkulationen inde i veksleren. Styringen i pumperne består i, at de har tre hastighedstrin, hvilket ikke kan bruges som en rigtig regulering af dem. Dog kunne en regulering være en løsning i forhold til eventuelt at slukke for dobbeltpumpen. Ved at øge deres hastighed kunne man eventuelt pumpe nok vand ud til vekslerne selv om kuldebelastningen er stor, uden dobbeltpumpen. På figur 19 kan ventilen der enten recirkulere vandet eller lukker nyt varmt vand ind til veksleren ses, samt cirulationspumpen. Figur 19. Billede af 3-vejsventil til regulering af vand til varmeveksler og cirkulationspumpen. 37

Hvorvidt vandet i veksleren skal recirkuleres eller om der skal tilføres varmtvand fra systemet styres af denne ventil, der er en DN 65 3-vejsventil af typen Danfoss AMV 523, der styres af et modulerende spændingsstyringsmodul af typen AMES 16. For at undersøge ventilen er der foretaget et forsøg. Da forsøget blev foretaget var setpunktet så højt at ventilerne var helt åbne. For at få nogle resultater blev setpunktet på den ene rådnetank sat ned, hvilket medførte en øjeblikkelig ændring på ventilstillingen. kl. Rådnetank 1 Rådnetank 2 Rådnetank 3 11.09 0 11 33 11.15 0 5 27 11.20 0 0 22 11.29 0 0 13 11.35 0 0 7 11.45 0 0 0 10.43 0 0 0 10.45 0 0 12 10.47 0 0 24 10.50 0 0 42 11.06 0 0 50 11.15 0 0 50 11.19 0 0 46 11.23 0 0 42 11.33 0 0 32 11.50 0 0 15 Figur 20. Ventilstilling over tid. På figur 20 kan åbningsgraden på ventilerne over et tidsrum ses. Dette er gjort manuelt ved aflæsning, da der ikke er en visning på hvor meget eller hvor lidt ventilerne er åbnet. Ved en visning på 0 tages der vand fra varmesystemet, mens der ved en visning på 50 recirkuleres. Signalet der får ventilen til at åbne eller lukke kommer fra den centrale PLC der sidder i tavlerummet i maskinbygningen. Signalet bliver styret af temperaturen i rådnetanken, da denne som sagt skal holdes på ca. 34 C eller hvad setpunktet bliver sat til. Hvis den målte temperatur ikke stemmer overens med setpunktet bliver der sendt et åbningssignal til ventilen. I PLC en er det en simpel compare blok der styrer dette 14. Denne sammenligner den målte værdi med setpunktet og hvis der er forskel sendes der et signal ud til ventilen om at åbne eller lukke. Når slammet er for varmt i forhold til 38