SFO Højkær Lavtemperaturfjernvarme Christian Kepser, 19. marts 213 Energi teknolog studerende
Indledning Lavtemperatur fjernvarme er som nævnet antyder, fjernvarme med en lavere fremløbstemperatur. Fremløbstemperaturen bliver sænket fra 8/9 C til under 6 C lidt afhængig af ude temperaturen. Med dette forsøgsprojekt vil vi undersøg mulighederne for at benytte lavtemperaturfjernvarme i en eksisterende bygning, samt at sænke energiforbruget uden energirenovering af bygningen i øvrigt. Vi vil undersøge om det er mulig at konvertere en eksisterende bygning til lavtemperatur fjernvarme. I teorien vil det være ukompliceret at konvertere til lavtemperatur fjernvarme. Spørgsmålet er dog om bygningen kan opvarmes tilfredsstillende med de lavere fremløbstemperaturer og om brugerne af i Brøndby, oplever nogen komfort forandringer. Efter installering af lavtemperatur fjernvarme vil anlægget blive overvågnet af et CTS system og en række parametre vil blive målt. Problemstilling Kan men konverter en eksisterende bygning fra 7erne til lavtemperatur fjernvarme uden at energirenovere klimaskærmen? Hvordan bliver lavtemperaturfjernvarmen udnyttet i den eksisterende bygning? Kan lavtemperatur fjernvarme levere nok varme i de koldeste vintermåneden med nogle minus grader? Hvor meget energi kan der spares med lavtemperatur fjernvarme og styring? Hvordan oplever brugerne af en konvertering til lavtemperatur fjernvarme? Anlægsbeskrivelse Fra normal fjernvarme til lavtemperatur fjernvarme Fremløbstemperaturen fra varmeværket vil stadig være på ca. 9 C. For at simulere lavtemperatur fjernvarme, ledes fjernvarmen fra fjernvarmeværket gennem en blandesløjfe for at få fjernvarme temperaturen ned til 6-55 C. Fjernvarmen kommer ind på primær side med en temperatur på ca. 9 C, hvor den afgiver varme i en veksler til sekundær side. Vandet fra primær side bliver aldrig blandet med fremløbs- eller returvand på sekundær siden. Varmen bliver overført i en veksler men bliver dog ikke blandet. Temperaturen på sekundær siden er meget lavere end på primær siden, ca. 58 C. Sekundær siden afgiver varme til radiator og til varmt brugsvand gennem en veksler. Inden det varme vand bliver sendt retur bliver der målt på retur temperaturen og om den er kølet ned til ca. 25 C til at bliver sendt tilbage til veksleren hvor den bliver varmet op med fjernvarmevandet fra varmeværket. Hvis retur temperaturen er for høj ledes vandet igennem en blandings sløjfe og blandes med fremløbsvandet for at ledes en gang til igennem systemet. Principtegning findes som bilag 1 på side 7 Det varme vand cirkuleres for at 1 sekunders reglen kan overholdes. Temperaturen på cirkulationen kan indstilles uafhængigt af det indregulerede varme vands temperatur. Christian Kepser, 19. marts 213 1
Tabel 1 Temperatursæt Udetemperatur som temperatur sættet kan klare i åbningstiden 55/25/2 +1 C 6/25/2-6 C 6/3/2-21 C 7/35/2-21 C 8/4/2-21 C Temperatursæt 55/25/2 betyder en fremløbstemperature på 55 C, en returtemperatur på 25 C og en rumtemperatur på 2 C ved en udetemperatur på +1 C. (Kilde: Mette Veith Schrøder Analyse af mulighed for at benytte lavtemperaturfjernvarme s.6, tabel 7. Projektrapport, DTU Byg, august 211) i Brøndby, er et fritidshjem opført i 197erne, og med et bebygget areal på 191 m2. Overvågning med CTS Tilstedeværelsesfølere og natsænkning Der er installeret natsænkning på rumvarme og varmt brugsvand. Samtidig er der i centerrummet og ved indgangen/garderobe opsat CO 2 følere og rumtemperatur følere til at styre ventilation og rumopvarmning. Rumtemperaturføleren sender signal til CTS systemet, og der bliver åbnet for fremløbsventiler således rummet kan opvarmes til den ønskede temperatur. Ventillen er udstyret med en lille motor til at åbne eller lukke. Ventilen er åben til rummet har den ønskede temperatur hvor den lukker. CO 2 føleren styrer ventilationssystemet med udsugning og frisk luft tilførsel (indblæsning). CTS anlægget Christian Kepser, 19. marts 213 2
CTS måler Styring af fremløbstemperaturen fra fjernvarmeværket til blandekreds, ved at sænke fremløbstemperaturen ned til under 6 C Varmt brugsvands veksler, styring af frem- og returtemperatur. Veksler til radiatorer, styring af frem- og returtemperatur fra og til radiatorer. Motorventiller, styring af motorventiller til varmt brugsvand og til radiator. Ude temperaturmåler, måler ude temperaturen til at kompensere temperatur sættet. CTS anlægget sender målerdata fra til teknisk forvaltning i Brøndby Kommune, hvor systemet bliver overvåget og data kan analyseres. En sidegevinst med CTS overvågning er at men hurtig kan find fejl i systemet og derved gennemføre nødvendige justeringer lave nogle justeringer hvor det kræver. Resultat af målinger Målinger fra CTS systemet har givet os et godt indtryk hvordan anlægget kører. Ved at analysere CTS data kan vi nu få et indtryk af hvordan anlægget har reageret på de forskellig ude temperaturer og belægning af bygningen under fyringssæsonen. Gennemsnitstemperaturer fra de første fire måneder af fyringssæsonen (september december) 212/213 har være næsten det samme som et normal år men koldere end tilsvarende måneder i sæsonen 211/212 (september december). Ved at korrigere varmeforbruget i den indeværende sæson (212/213) til et normal år og sammenligner med 211/212 er der en energibesparelse på ca. 3%. Dog har fremløbstemperaturen til radiatorerne været svingende og samtidig er der potentiale for at reducere returtemperaturen fra radiatorerne yderligere. Brugernes oplevelse Generelt oplever brugerne ved deres ankomst til om morgenen (i fyringssæsonen), en behagelig rumtemperatur på ca. 2-21 C i centerrummet samtidig med at temperaturen kan øge nogen grad under dagen når mange børn er tilstede. I tumlerummet er temperaturen noget lavere, ca. 19 C. Generelt føles rummet lidt køligt når der eks. spilles musik eller foregår anden ikke fysisk aktivitet i rummet. Brugerne føler ikke de har særlig indflydelse på rumtemperaturen. De har mulighed for at justere på radiator termostater men oplever at dette ikke har nogen effekt. Personalet føler ikke at temperaturen er tilstrækkelig ved møder el. lignende og hvor der ikke er børn tilstede og hvor udetemperaturen er forholdsvis lav. Det varme brugsvand har ikke altid en tilstrækkelig høj temperatur til opvask og føles derfor en gang i mellem som lunket. Christian Kepser, 19. marts 213 3
Justeringer af anlægget Det har i de seneste par måneder været gennemført en del justeringer af anlægget, både på baggrund af CTS-målinger men ikke mindst som følge af brugernes oplevelser. Natsænkningen er justeret fra 17/18 C til 19 C da tiden for at varme bygningen op til komfort temperatur var længere end først vurderet. Det er monteret en ekstra tilstedeværelseføler i centerrummet. Når personalet holdt møder om eftermiddagen og aftenen blev der med en føler i garderoberummet ikke registreret nogen aktivitet og temperaturen blev sænket. Med en ekstra føler i centerrummet er dette problem løst. Som følge af den svingende fremløbstemperatur er der justeret på cirkulationen af det varme vand. Derudover er der justeret for at reducere returtemperaturen således at anlægget kan repræsentere et lavtemperatur fjernvarmeanlæg. Årsagen til at det varme brugsvand til tider føles lunket kan være dels store varme tab i cirkulationen eller behov for indregulering eller en kombination af disse. Der er også her gennemført justeringer. Resultat efter justeringer af anlægget Når ovenstående justeringer og indreguleringer er gennemført er der fremskaffet nye data- og måleresultater samt indhentet yderligere oplysninger fra brugerne af bygningen. Det kan nu konstateres at fremløbstemperaturen ikke svinger i samme grad som tidligere. Fremløbstemperaturen fra veksler til radiator er nu lavere end tidligere og ligger nu på maks. 4 C. Returtemperaturen er også lavere efter indreguleringen og er nu nede på mellem 25 C og 35 C. Konklusion Med nærværende anlæg kan det konstateres at det er muligt at konvertere et traditionelt fjernvarmeanlæg til lavtemperatur i en bygning fra 7erne uden energirenovering af klimaskærm m.v. Dette kræver dog at samtlige radiatorer fungerer optimalt og ikke er underdimensionerede (gerne overdimensionerede). Fjernvarme anlægget i i Brøndby har fået tilkoblet en speciel færdig bygget unit således lavtemperaturforsyning er blevet mulig. Derudover er der installeret et CTS anlæg mens der ikke er rørt ved den eksisterende klimaskærm. Optimal indregulering samt overvågning af anlægget er meget vigtigt for opretholdelse af nødvendig komfort og opnåelse af energibesparelser. Den rette placering af rumtemperatur følere og CO 2 følere er væsentligt samt at rumtemperaturføleren måler laveste temperatur. Det kan konstateres at lavtemperaturfjernvarmeanlægget i kan klare opvarmning af bygningen ned til nogle minusgrader. Hvis der bliver koldere vil det være nødvendigt at hæve fjernvarmens fremløbstemperatur, se tabel 1 på side 2. Christian Kepser, 19. marts 213 4
Man skal være opmærksom på at natsænkningen ikke bliver for lav, da fremløbstemperaturen er lavere end et traditionelt anlæg og det tager længere tid at varme bygningen op til nødvendig komforttemperatur. Ved at sænke fremløbstemperaturen generelt i et større forsyningsområde kan der spares energi, dels ved produktionen og dels ved mindsket varmetab i ledningsnettet. Ved at installere lavtemperatur i en enkelt bygning kan disse fordele ikke opnås, med undtagelse af en mindre reducering af varmetabet i ledningsnettet primært når der er tale om en større bygning. Lavtemperatur anlægget (inklusive CTS-anlæg) i sænker fremløbstemperaturen på sekundærsiden. Derudover er afkølingen blevet større hvilket resulterer i en returtemperatur på mellem 25 C og 35 C. Den lavere temperatur i systemet resulterer i mindre varmetab, mindsket slitage af pumper og veksler samt mindre kalk i rørsystemet. På bagrund af måleresultaterne er energibesparelserne beregnet til ca. 3 % for varmesæsonen 212/13 i forhold til samme periode 211/212. Brugerne af har generelt været tilfreds med konverteringen til lavtemperaturfjernvarme. Bygningen har en tilfredsstillende temperatur når personalet ankommer om morgenen. Anlægget har dog ikke været indreguleret optimalt de første måneder af fyringssæsonen hvilket har medført en ikke tilfredsstillende temperatur i forbindelse med aftenaktiviteter i bygningen som følge af en alt for tidlig natsænkning af temperaturen. Dette er dog blevet justeret. Også temperaturen på det varme brugsvand er blevet justeret så det nu er tilfredsstillende. Derudover følger personalet i Højkær SFO at de ikke har mulighed for at justere temperaturen, de har justeret termostaterne på radiatorerne men dette har ikke ændret på situationen. Anbefalinger Det anbefales: at personalet allerede fra starten får kendskab til hvordan de kan justere temperaturen i bygningen og det varme vand hvis dette ikke er tilfredsstillende at indregulering og justering løbende følges op fra starten at overveje at synliggøre temperaturer og energiforbrug overfor brugerne, både personale og børn, da dette vil kunne fremme interessen for energibevidst adfærd at komfort og energibesparelser skal spille sammen optimalt. Christian Kepser, 19. marts 213 5
Bilag 1: Principtegning af lavtemperatur fjernvarme Varmt vand frem 6 C V.V. cirkulation Kold vand 1 C Varme frem 55 C Fjv. frem 9 C Fjv. frem 6 C Fjv retur 4 C Varme retur 25 C Christian Kepser, 19. marts 213 6
Bilag 2 3 Rum temperatur og ude temperatur 25 2 C 15 1 5 Center rum temperatur Ud temperatur -5-1 13. februar 213 :: 13. februar 213 6:: 13. februar 213 12:: 13. februar 213 18:: 14. februar 213 :: 14. februar 213 6:: 14. februar 213 12:: 14. februar 213 18:: 15. februar 213 :: 15. februar 213 6:: 15. februar 213 11:: 15. februar 213 17:: 15. februar 213 23:: 16. februar 213 5:: 16. februar 213 11:: 16. februar 213 17:: 16. februar 213 23:: 17. februar 213 5:: 17. februar 213 11:: 17. februar 213 17:: 17. februar 213 23:: 18. februar 213 5:: 18. februar 213 11:: 18. februar 213 17:: 18. februar 213 23:: 19. februar 213 5:: 19. februar 213 11:: 19. februar 213 17:: Rum temperaturen i forhold til ude temperaturen. Christian Kepser, 19. marts 213 7
C 8 7 6 5 4 3 2 1-1 Fremløbstemperatur for varmt brugsvand og ude temperatur 12. februar 213 :: 12. februar 213 6:: 12. februar 213 12:: 12. februar 213 18:: 13. februar 213 :: 13. februar 213 6:: 13. februar 213 12:: 13. februar 213 18:: 14. februar 213 :: 14. februar 213 6:: 14. februar 213 12:: 14. februar 213 18:: 15. februar 213 :: 15. februar 213 6:: 15. februar 213 12:: 15. februar 213 18:: 16. februar 213 :: 16. februar 213 6:: 16. februar 213 12:: 16. februar 213 18:: 17. februar 213 :: 17. februar 213 6:: 17. februar 213 12:: 17. februar 213 18:: 18. februar 213 :: 18. februar 213 6:: 18. februar 213 12:: 18. februar 213 18:: Fremløbstemp. varmbrugsvand Ud temperatur Fremløbstemperatur for varmt brugsvand inden justering. C 7 6 5 4 3 2 1 Fremløbstemperatur varmbrugsvand 1. marts 213 :: 1. marts 213 4:: 1. marts 213 8:: 1. marts 213 12:: 1. marts 213 16:: 1. marts 213 2:: 2. marts 213 :: 2. marts 213 4:: 2. marts 213 8:: 2. marts 213 12:: 2. marts 213 16:: 2. marts 213 2:: 3. marts 213 :: 3. marts 213 4:: 3. marts 213 8:: 3. marts 213 12:: 3. marts 213 16:: 3. marts 213 2:: 4. marts 213 :: 4. marts 213 4:: 4. marts 213 8:: Ny måling efter justering Fremløbstemperatur for varmt brugsvand efter justering. Fremløbs temperatur Christian Kepser, 19. marts 213 8
C 7 6 5 4 3 2 1 Returtemperatur fra veksler radiator 13. februar 213 :: 13. februar 213 7:: 13. februar 213 14:: 13. februar 213 21:: 14. februar 213 4:: 14. februar 213 11:: 14. februar 213 18:: 15. februar 213 1:: 15. februar 213 8:: 15. februar 213 15:: 15. februar 213 22:: 16. februar 213 5:: 16. februar 213 12:: 16. februar 213 19:: 17. februar 213 2:: 17. februar 213 9:: 17. februar 213 16:: 17. februar 213 23:: 18. februar 213 6:: 18. februar 213 13:: 18. februar 213 2:: 19. februar 213 3:: 19. februar 213 1:: 19. februar 213 17:: Retur temperatur Retur temperatur fra radiator i centerrum inden justering er alt for høj. C 4 35 3 25 2 15 1 5 Returtemperatur fra veksler radiator 1. marts 213 :: 1. marts 213 3:: 1. marts 213 6:: 1. marts 213 9:: 1. marts 213 12:: 1. marts 213 15:: 1. marts 213 18:: 1. marts 213 21:: 2. marts 213 :: 2. marts 213 3:: 2. marts 213 6:: 2. marts 213 9:: 2. marts 213 12:: 2. marts 213 15:: 2. marts 213 18:: 2. marts 213 21:: 3. marts 213 :: 3. marts 213 3:: 3. marts 213 6:: 3. marts 213 9:: 3. marts 213 12:: 3. marts 213 15:: 3. marts 213 18:: 3. marts 213 21:: Ny måling efter justering Retur temperatur Efter justeringer er returtemperaturen væsentlig lavere. Christian Kepser, 19. marts 213 9
6 5 Graddøgn 497 455 Graddage 4 3 2 1 349 379 37 287 222 219 198 21 36 september oktober november december 212 Graddage 211 Graddage Graddøgn for hhv. 211, 212 og et normal år. Korrigeret varmeforbrug [MWh] 1, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, - 9,35 6,77 september - december Forbrug 211 Forbrug 212 Varmeforbruget er beregnet i forhold til et normal år (graddøgn). Christian Kepser, 19. marts 213 1