Examensarbete i Byggteknik

Transkript

1 Examensarbete i Byggteknik Energibesparing för uppvärmning av vatten i simhall - Exempel från Sunnerbohallen i Ljungby Energy savings for the heating of water in swimming pools - Example from Sunnerbohallen in Ljungby Författare: Miki Trubarac, Nikola Trubarac Handledare: Marie Johansson Examinator: Åsa Bolmsvik Handledare, företag: Lars Lindgren, Ljungby kommun Datum: Kurskod: 2BY03E, 15 hp Ämne: Byggteknik Nivå: Högskoleingenjör Institutionen för Byggteknik

2

3 Sammanfattning Badanläggningar är en av de mest energikrävande lokaltyperna i Sverige och har ett genomsnittligt energibehov på 403 kwh/m 2. Att kunna minska energianvändningen i denna typ av lokaler kan därför bidra stort till Sveriges mål om att halvera energiförbrukningen till år I Ljungby kommun finns en badanläggningen med en äldre del byggd 1960 och en nyare del med ett äventyrsbad byggt I äventyrsbadet sker idag värmeåtervinning tack vare installerade värmeväxlare. I den gamla delen av anläggningen finns en 25- metersbassäng där uppvärmningen är kostnadsfri under åtta och en halv månader. Uppvärmningen är gratis eftersom bassängen använder energi från kylaggregaten från den intilliggande ishallen för uppvärmning. Då kylaggregaten är avstängda, d.v.s. under tre och en halv månader, sker ingen energiåtervinning. Genom att installera en värmeväxlare som används under tre och en halv månader minskar energikostnaderna för badanläggningen. Detta examensarbete kommer endast att beröra energianvändningen för badvattnet i bassängerna. Någon energiåtervinning från duschvattnet är idag svårt då duschvattnet rinner i samma ledning som toalettvattnet, även kallat svartvatten. Kommunens energistatistik kommer ligga till grund för beräkningar av energiförbrukningen hos respektive bassängsystem. Det finns tre helt skilda bassängsystem som kommer redovisas. För äventyrsbadet, som består av hopp- och landningsbassäng samt plask- och lekbassäng, kommer energibesparingar att redovisas. För den gamla delen av simhallen, 25-metersbassängen, kommer tre alternativa lösningar tas fram för att visa energiförbrukningen. Resultatet visar att energiförbrukningen minskar om man utnyttjar en värmeväxlare i 25-meters bassängen under de 3,5 månader den inte värms upp av ishallens kylaggregat. III

4 Summary Bathing facilities are one of the most energy-intensive building types in Sweden and have an average energy demand at 403 kwh/m 2. To reduce energy use in this kind of premises can therefore contribute greatly to Sweden's target of reducing energy consumption by 50% by the year In Ljungby municipality, there is a bathing establishment with an older part built in 1960 and a newer part with a water park built in In the water park there is today heat recovery thanks to an installed heat exchanger. In the old part of the facility including a 25-metre swimming pool, the heating is "free" during the eight and a half months. Heating is free due to the pool using energy from the cooling aggregates from the adjoining ice rink for heating. The cooling units are turned off during the non-ice season in the summer, that is, during these three-and-a-half months, there is no energy recovery. By installing a heat exchanger that is used during the three-and-a-half months reduces the energy cost of bathing facility. This thesis will only concern energy use for the water in the pools. Any energy recovery from the shower water is hard since shower water flows in the same pipes as the toilet water, also called black water. The municipality's energy statistics will form the basis for calculations of the energy consumption of the respective pool system. There are three completely different pool systems which will be studied. For the water park, which consists of a jumping and landing pool and a splash and play pool, energy savings will be calculated. For the old part of the swimming pool, a 25-meter lap pool, three alternative solutions will be studied to show the energy consumption. The results show that the energy consumption is reduced if a heat exchanger is installed in the 25-meter pool to be used during the 3.5 months it is not heated by cooling aggregate of the ice rink. IV

5 Abstract Den genomsnittliga energianvändningen för badhus på 403 kwh/m 2 vilket gör denna lokaltyp till den mest energikrävande i Sverige. Detta examensarbete visar att användning av värmeväxlare generar stora energibesparingar vilket minskar den totala kostnaden för vattenuppvärmning i badanläggningar. Genom att samutnyttja olika anläggningars resurser (t.ex kylanläggningar för ishallar) kan värmetillförseln för vattenuppvärmning nästintill vara gratis. Nyckelord: Värmeväxlare, spädvatten, bassängvatten, spillvatten, energiåtervinning, toppvärmning, kostnadsbesparing V

6 Förord Uppdraget kom från Ljungby kommun, där Johan Mansfeld och Björn Eliasson väckte idén. Tidigare studier hade gjorts för kvarteret Sunnerbo genom en inhyrd konsult och redovisade energiförbrukning och möjlig energieffektivisering. Då det inte finns många tidigare studier för badanläggningar var den vetenskapliga researchen svår och källorna kändes opålitliga. En del studier hade gjorts men endast för småhus eller flerbostadshus. Badanläggningar är väldigt extrema byggnader med komplicerade system vilket försvårade projektet en aning. Vi vill tacka Lars Lindgren och Bernt Gudmundsson, handledare på Ljungby kommun, som hjälpt oss i rätt riktning och viktig information under arbetets gång. Ett stort tack till Marie Johansson, handledare på universitetet, som hjälpt oss med rapportskrivning och den vetenskapliga researchen. Växjö Miki Trubarac Nikola Trubarac VI

7 Innehållsförteckning 1. Introduktion Bakgrund Syfte och mål Avgränsningar 3 2. Teori Allmänt om energi Energi i idrottsanläggningar och badhus Energiförbrukning Möjliga källor för energibesparing i badhus Vattenbehandlingssystem i badhus Filtrering Klorering ph-reglering Avloppsvattenrening Värmeväxlare Medströmsvärmeväxlare Motströmsvärmeväxlare Plattvärmeväxlare Spiralvärmeväxlare Beräkning av energivinster i värmeväxlare Metod Genomförande De olika bassängsystemen Hopp- och landningsbassäng Plask- och lekbassäng metersbassäng Resultat och analys Hopp- och landningsbassäng Energiförbrukning för vattenuppvärmning utan värmeväxlare Energiförbrukning för vattenuppvärmning med värmeväxlare Energibesparing i MWh och kronor Plask- och lekbassäng Energiförbrukning för vattenuppvärmning utan värmeväxlare Energiförbrukning för vattenuppvärmning med värmeväxlare Energibesparing i MWh och kronor metersbassängen Energiförbrukning för dagens system för vattenuppvärmning VII

8 6.4 Alternativa lösningar för 25-metersbassängen Alternativ A: Dagens system Alternativ B: Värmeväxlare som används 3,5 månader Alternativ C: Värmeväxlare som används året runt Diskussion och slutsatser Referenser Bilagor VIII

9 1 1. Introduktion Sveriges miljömål är att minska energianvändningen med 20 % till år 2020 och 50 % till 2050 i förhållande till år 1995 (Energimyndigheten, 2014). Att bygga energisnåla hus, men även att kunna förbättra de befintliga husens och byggnadernas energiförbrukning, läggs det stor fokus på idag. Minskas energiförbrukningen så minskar även utsläppet utav luftföroreningar som påverkar klimatet. Genom att använda sig utav förnybara bränslen, effektivare energianvändning, återvinning av spillvärme m.m. inom fjärrvärmesystemen har koldioxidutsläppen minskat med en femtedel i Sverige de två sista decennierna (Svensk fjärrvärme, 2009). Enligt Energimyndigheten är badhus de idrottsanläggningar som är mest energikrävande med en genomsnittlig energianvändning på 403 kwh per kvadratmeter och år (Energimyndigheten, 2011). Att minska energianvändningen i denna typ av lokaler skulle kunna göra mycket för att uppfylla Sveriges energimål. 1.1 Bakgrund Kvarteret Fritiden i Ljungby kommun är ett idrottsområde som består utav två ishallar, Sunnerbohov och Tältet, samt en idrottshall som heter Sunnerbohallen, se Figur 1. Sunnerbohallen är i sin tur uppdelad i ett äventyrsbad, två simbassänger (en 25 meters och en hopp- och landningsbassäng), en stor idrottslokal samt två mindre lokaler lämpade för pingis och skytte. Intill Sunnerbohallen finns även ett utomhusbad med en simbassäng samt en barnpool. Figur 1. Flygbild över kvarteret Fritiden. Från vänster till höger: Tältet, Sunnerbohov, Sunnerbohallen, utomhusbassäng (Google Earth, 2014). Inom Ljungby kommun arbetar man på att minska energiåtgången och mängden varmvatten som behövs i Sunnerbohov och Sunnerbohallen. Energiförsörjningssystemen för de olika anläggningarna är sammankopplade på så sätt att spillvärmen från ishallens kylaggregat används för att värma vattnet i 25- metersbassängen. Energin från spillvattnet i äventyrsbadet återvinns i en värmeväxlare till att förvärma inkommande spädvatten. Spillvattnet från 25- metersbassängen och undervisningsbassängen leds bort till en smältgrop i ishallen.

10 2 Ett alternativ skulle kunna vara är att energin från exempelvis spillvattnet i 25- metersbassängen och undervisningsbassängen återanvänds till förvärmning av inkommande spädvatten till bassängerna. Alla byggnaderna på området värms upp av kommunens fjärrvärmesystem, via Ljungby Energi. Eftersom Sunnerbohov inte har is året om behöver kylaggregaten inte vara igång mellan mitten av april och augusti, vilket gör att energiförbrukningen blir mindre under denna period. Däremot ökar kostnaderna för uppvärmning av bassängvattnet till 25-metersbassängen och undervisningsbassängen. En möjlig lösning för att kunna återanvända energin i spillvattnet från 25- metersbassängen är att installera en värmeväxlare. Inkommande spädvatten ska då växlas med utgående bassängvatten och på så sätt förvärma spädvattnet. En annan möjlighet skulle kunna vara att utnyttja energin i duschvattnet. Den behagliga temperaturen som ställs in vid duschning ligger mellan C. Då duschvattnet rinner över kroppen och vidare ner i avloppet tappar vattnet i snitt 3 C. Det betyder att omkring 90 % outnyttjad energi går till spillo (förutsatt att inkommande vatten är ca 10 C). Värmeenergin i detta vatten skulle kunna utnyttjas i en värmeväxlare. En anläggning av denna typ finns installerad i Oskarshamns simhall (Tyrberg, 2007). I Oskarshamn återvinner värmeväxlaren värmen från duschvattnet och förvärmer inkommande kallvatten till duscharna. Uppvärmning utav vattnet i någon bassäng med denna metod är en alternativ lösning för anläggningen i Ljungby. 1.2 Syfte och mål Badhus är en speciell verksamhet vilket generar i ett större energibehov, till skillnad från bostäder, för att uppfylla en behaglig miljö för både luft och vatten. Det totala energibehovet omfattar summan av uppvärmning, ventilation, tappvarmvatten samt el för fläktar, pumpar, kompressorer och belysning. Det finns tre olika system inom den yttre gränsen i ett badhus: luftbehandlingssystem, vattenbehandlingssystem samt rummet (Sjökvist, 2013). Rummet omfattar belysning. Detta examensarbete kommer endast att fokusera på vattenbehandlingssystemet i badhus. Syftet med examensarbetet är att förstå hur man genom att utnyttja en värmeväxlare kan återvinna energi från spillvatten för att förvärma vattnet i bassängerna i Sunnerbohallen. Ett delmål är att ta reda på vilka energibesparingar som har gjorts i äventyrsbadet med hjälp av värmeväxlare. Förslag på olika lösningar för vattenuppvärmning i 25-metersbassängen och undervisningsbassängen kommer att redovisas.

11 3 1.3 Avgränsningar Examensarbetet kommer inrikta sig på att hitta en lösning för spillvattnet i 25- metersbassängen och undervisningsbassängen. En del system kombinerar värmeväxlare med värmepumpar för att komma upp till högre temperatur. Energiberäkningar kommer endast inrikta sig på värmeväxlare och kommer inte ta hänsyn till värmepumpar. Eftersom duschvatten, även kallat gråvatten, i detta fall rinner i samma ledning som svartvattnet från toaletterna, är det svårt att återvinna energi ur duschvattnet. Energiåtervinning ur duschvatten förutsätter att gråvatten och svartvatten är skiljt från varandra. Nya ritningar kommer inte göras, tanken är att värmeväxlaren kommer att installeras i källarplanet.

12 4 2. Teori 2.1 Allmänt om energi Energi kan aldrig skapas eller förstöras, det kan bara övergå från en fysikalisk form till en annan. Enligt termodynamikens andra huvudsats kan värme inte av sig själv gå över från en kropp vid lägre temperatur till en annan med högre temperatur (Alvarez, 2006). För att kunna överföra värme från en kropp med lägre temperatur till en annan kropp med högre temperatur krävs att energi tillförs i processen. Denna energi kan tillföras genom kylmaskiner och värmepumpar. Den vätska eller gas som ändrar tillstånd i ett system utsätts för en process. En process talar om vägen eller på vilket sätt som materian ändrat form. Vid en tryckökning sker fysikaliska förändringar i materian som gör att den ändrar tillstånd, en process sker. När kroppar, vätskor och gaser utsätts för tryckökning genererar det en volymändring hos materian. Processer som förekommer kan vara reversibla samt irreversibla. En reversibel process innebär att den är omvändbar, d.v.s. systemet som genomgår processen kan återföras till begynnelsetillståndet utan någon ändring av omgivningen. När en varm kropp kommer i kontakt med en kall kropp vet vi att en viss temperaturutjämning kommer att ske genom ledning. Detta är ett exempel på en irreversibel process, värmetransporten sker från en varm kropp till en kall kropp. Det som gör processen irreversibel är att ingen har sett att värmen av sig själv har gått i den motsatta riktningen (Alvarez, 2006). Hos en värmeväxlare måste en viss temperaturskillnad finnas mellan det varma och det kalla mediet, detta för att en temperaturövergång ska ske av sig själv. Det gör att värmeväxlare också räknas som irreversibla processer (Alvarez, 2006). Ett homogent termodynamiskt system innebär att den kemiska sammansättningen och de fysikaliska egenskaperna av systemets materia är lika överallt (Alvarez, 2006). Om materian varierar inom systemets gränser kallas systemet för heterogent. Ett exempel på ett homogent system är en värmepump. Värmepumpen innehåller två faser med skilda fysikaliska egenskaper, nämligen vätska och gas. 2.2 Energi i idrottsanläggningar och badhus Energiförbrukning Energimyndigheten gjorde år 2009 en studie på energiförbrukningen i idrottsanläggningar i Sverige (Energimyndigheten, 2009). I genomsnitt förbrukar Sveriges idrottsanläggningar 270 kwh per kvadratmeter och år. Studien visade att badanläggningar är de mest energikrävande idrottsanläggningarna med en genomsnittlig förbrukning på 403 kwh/m 2. Av detta kommer 239 kwh/ m 2 från

13 5 fjärrvärme och används för uppvärmning. Detta betyder att drygt 60 % av energiförbrukningen utgörs av värme (Sjökvist, 2013). Därtill kommer en liten andel el för uppvärmning på 0,9kWh/ m 2. Därutöver används 163kWh/ m 2 el för annat än uppvärmning. Denna el används till ventilationsfläktar (53 kwh/ m 2 ), belysning (34 kwh/ m 2 ) och pumpar (28 kwh/ m 2 ). Fläktarna tar en stor del andel av elanvändningen, men behövs främst på grund av den fuktiga miljön i badhusen. Pumparna behövs främst för att pumpa vattnet i bassängerna till och från reningsanläggningar. Andra stora elanvändare är belysning och bastuaggregat, se Figur 2. Övrigt 5% Kylmaskiner 12% Bastu 12% Beslysning 21% Pumpar 17% Fläktar 33% Figur 2. Fördelning av elanvändning utom för uppvärmning i badhus (Energimyndigheten 2009) Möjliga källor för energibesparing i badhus Då det finns två stora energianvändningsområden i badhus, fjärrvärme för uppvärmning och elanvändning för annat så är det dessa två källor man bör studera för att se var det är möjligt att spara energi. Energimyndigheten skriver sin rapport att det är möjligt att spara upp till 38 % av den nuvarande elanvändningen genom att effektivisera belysning, pumpar och fläktar (Energimyndigheten 2009). Den andra stora möjligheten är att utvinna mer energi ur det vatten som används i badhusen. Badhus förbrukar en stor mängd vatten för bassänger, pooler, duschar, kranar och toaletter. Eftersom vattenmängden är stor, krävs det ett högt energibehov för att värma tappvarmvatten och bassängvattnet. Då bassängvattnet ständigt ska bytas för att hålla vattenkvaliteten och tappvarmvattnet rinner rakt ner i avloppssystemet, går en stor mängd energi till spillo. Det vatten som rinner ner i avloppssystemet kallas för spillvatten. Bassängvattnet har vanligtvis en temperatur kring 28 C. Det vatten som tillsätts bassängen, även kallat spädvatten, är normalt ca 4 C varmare än vattnet i bassängen (Menerga, 2014). För att bassängvattnet ska hållas fräscht späds det med 30 l/dygn, badande. Eftersom bassängvattnet har en temperatur på 28 C när det

14 6 lämnar bassängen kan energi återvinnas från detta vatten innan det rinner ut i avloppssystemet. Installeras en värmeväxlare kan det utgående vattnet förvärma det inkommande kallvattnet. En annan stor källa till förbrukning av varmvatten är duscharna. För att få en behaglig temperatur vid duschning ställs den mellan C. Då duschvattnet träffat kroppen och rinner vidare ner i avloppssystemet har temperaturen endast reducerats med ca 3 C. Det vatten som fortsätter ner har då en temperatur mellan C, vilket är ca 90 % outnyttjad energi i form av värme (förutsatt att inkommande vatten är ca 10 C). Denna energi skulle kunna användas till att förvärma inkommande kallvatten (Ekologiska byggvaruhuset, 2014). 2.3 Vattenbehandlingssystem i badhus Vattnet i en bassäng måste hålla en behaglig temperatur och ha en tillräckligt god vattenkvalitet. Bassängvatten kräver ständig cirkulation för att säkerställa vattenkvaliteten. Badvattnet ska uppfylla fyra kriterier för att kunna klassas som godkänt badvatten (Persson, 2006). De fyra kriterierna är att vattnet skall se inbjudande ut inte ska sprida vattenburna sjukdomar bland de badande inte skall ge irritation i ögon eller slemhinnor skall ha en lämplig badtemperatur För att vattnet skall ha en lämplig badtemperatur måste det värmas. Detta sker ofta samtidigt som en del av bassängens vatten byts ut. Rekommendationen är att byta ut 30 l/dygn och badande. Detta spädvatten håller normalt en temperatur som är 4 grader högre än bassängvattnet. Uppvärmning av detta vatten sker oftast med fjärrvärme genom en toppvärmning. Samma mängd spädvatten rinner då också ut i avloppet varje dygn. Detta vatten har en temperatur som är lika hög som bassängens temperatur och är möjlig att utnyttja i en värmeväxlare för att värma inkommande vatten. Reningsprocessen kräver mycket energi och vatten, därför krävs en stor energimängd i form av el till pumparna som får vattnet att cirkulera genomreningssystemet. Reningen av vattnet sker ofta genom att vattnet passerar genom - filtrering, klorering och en reglering av ph-värdet. Stor vattenförbrukningen sker också när filtrena ska backspolas, d.v.s. rengöras från de partiklar som har fastnat i filtret. Filtrena ska backspolas med jämna mellanrum. Vid backspolning kopplas filtrena bort från bassängvattenflödet och spolas igenom med vatten i motsatt håll som bassängvattenflödet strömmar för att effektivast få bort föroreningarna som fastnat. Det vatten som här spolas ut går ner i avloppssystemet.

15 Filtrering Filter som ska användas i badanläggningar delas in i två huvudgrupper, öppna och slutna tryckfilter. Det finns olika sorters filter men de vanligast förekommande är sandfilter och diatomitfilter, se Figur 3 och Figur 4. Det som skiljer sandfilter från diatomitfilter är själva filtermediet. Sandfilter har sand som filtermedia medan diatomitfilter har diatomitpulver (kiselmaterial). För att kunna hålla en badanläggning driftsatt även vid filterbyte eller backspolning, parallellkopplas ofta flera filter istället för att använda ett enda stort filter (Persson, 2006). Figur 3. Slutna sandfilter. Figur 4. Diatomitfilter Filtrets uppgift är att avlägsna små partiklar och lösta organiska föroreningar från badvattnet så att det hålls rent och håller en tillräckligt låg grumlighet. Eftersom filtret plockar upp väldigt små partiklar från badvattnet, måste filtret klara av att beflockas. Beflockning innebär att ett flockningsmedel tillsätts i badvattnet innan filtret, vilket gör att små partiklar tillsammans bildar större partiklar som tillslut är tillräckligt stora och fastnar i filtret (Sjökvist, 2013) Klorering Badvatten behöver desinficeras för att inte sjukdomar ska spridas och det görs med ett desinficeringsmedel. Klor är det vanligaste desinficeringsmedlet eftersom kemikalien är effektivast och har även förmågan att kunna sönderdela ammoniumföreningar och organiska ämnen (Sjökvist, 2013).

16 8 När kloret hamnar i vattnet bildar det underklorsyra och hypoklorit, vilka utgör det aktivt fria kloret. Det fria kloret reagerar med organiska ämnen som finns i badvattnet, exempelvis svett, urin, hårspray med mera, och bildar kloraminer. Kloret dödar mikroorganismer genom att inaktivera viktiga enzymer. Kloraminer är betydligt sämre bakteriedödare än underklorsyra och förutom det även andra negativa egenskaper som klorlukt i badanläggningar, ögonsveda och hudirritation (Persson, 2006) ph-reglering Det finns flera olika metoder för att reglera ph-värdet i badvatten. Används klorgas som desinficering så sänks ph-värdet vilket leder till att ett medel som höjer phvärdet måste tillsättas. Används natrium- och kalciumhypoklorit som höjer phvärdet istället, krävs det ett surt medel för att sänka ph-värdet. För att sänka phvärdet tillsätter man koldioxid eller saltsyra. Då saltsyran är frätande och farligt att hantera är koldioxid mer förekommande. Koldioxiden har också en förmåga att höja alkaniteten i vattnet, vilket förbättrar vattnets förmåga att motstå försurning Avloppsvattenrening Det vatten som använts i badhus kommer efter användning att rinna ut i det kommunala avloppssystemet och vidare till avloppsreningsverk. Avloppsreningsverk är ett av landets viktigaste miljöverksamheter då det renar förbrukat vatten innan det släpps ut i sjöar, hav och vattendrag. Innehållet i vattnet är olika beroende på var det kommer ifrån. Spillvatten från hushåll innehåller t.ex. fosfor, kväve, organiska material med mer som kan ställa till med problem om det släpps ut innan det har blivit renat. Beroende på vilken verksamhet som drivs i en industri kan spillvatten se olika ut i form av mängd och innehåll (Lidström, 2012). Spillvatten är det vatten som kommer från badhuset och är förorenat vatten. Allt förbrukat vatten som kommer från duschar, kranar, tvätt, bassänger och toaletter rinner ner i avloppssystemet. Det finns spillvatten kan delas in i två typer och det är gråvatten samt svartvatten. Gråvattnet omfattar duschvatten, kranar, tvätt och bassängvatten och går även under namnet BDT-vatten. Svartvatten är det vatten som kommer från toaletter och detta vatten har en högre föroreningsgrad än vad gråvattnet har. 2.4 Värmeväxlare En värmeväxlares uppgift är att överföra värme från ett medium till ett annat. Genom att installera en värmeväxlare kan energi i frånvattnet sparas och återanvändas för att värma inkommande kallvatten. Det genererar minskade uppvärmningskostnader för varmvattnet eftersom det förvärms och endast behöver en toppvärmning. Medierna i värmeväxlaren är oftast gaser eller vätskor, men även fasta ämnen i partikelform förekommer. Arbetsmedierna är oftast skilda från varandra med en skiljevägg. Skiljeväggen ska då passeras av den från det varma till det kalla arbetsmediet överförda värmemängden. Därför ska värmegenomgångskoefficienten, d.v.s. hur mycket värme som materialet släpper igenom, vara den högsta möjliga eftersom mer värme kommer utvinnas från det

17 9 varma mediet. De värmeväxlare som har en skiljevägg mellan de båda arbetsmedierna kallas för ytvärmeväxlare. Vissa värmeväxlare saknar skiljevägg mellan medierna. Den här typen av värmeväxlare blandar de båda arbetsmedierna, det kalla och det varma mediet, till ett enda media som lämnar värmeväxlaren gemensamt. Värmeväxlare delas in i tre olika grupper Medströmsvärmeväxlare Motströmsvärmeväxlare Tvärströmsvärmeväxlare Medströmsvärmeväxlare En medströmsvärmeväxlare består av två koncentriska rör (samma centrum). I det inre röret strömmar det ena mediet, oftast det kalla mediet t k1 se Figur 5. Det andra mediet, d.v.s. det varma mediet, rör sig i samma riktning som det kalla mediet i den ringformiga spalten mellan de båda rören. Det kalla mediets utloppstemperatur kommer alltid att vara lägre än det varma mediets utloppstemperatur. Anledningen till att det kalla mediets temperatur är lägre beror på temperaturfallet över skiljeväggen. För att värmetransport ska kunna äga rum i värmeväxlaren måste det finnas något temperaturfall över skiljeväggen. Figur 5. Medströmsvärmeväxlare (Alvarez 2006) Motströmsvärmeväxlare En motströmsvärmeväxlare består även den, likt medströmsvärmeväxlaren, utav två koncentriska rör. Däremot sker genomströmningen på ett annat sätt i en motströmsvärmeväxlare än i en medströmsvärmeväxlare. I en motströmsvärmeväxlare rör sig de båda arbetsmedierna i motsatt riktning. Det kalla

18 10 mediet genomströmmar i det inre röret medan det varma mediet genomströmmar i den ringformiga spalten mellan de båda rören, se Figur 6. Figur 6. Motströmsvärmeväxlare (Alvarez 2006). I en motströmsvärmeväxlare kan utloppstemperaturen för det kalla mediet, t k2 i Figur 6, överstiga utloppstemperaturen för det varma mediet, t v2 se Figur 6. Det kan bero på att det inkommande varma mediets temperatur och motströmsvärmeväxlarens effektivitet Plattvärmeväxlare En plattvärmeväxlare består utav korrugerade stålplattor som hålls på plats av en övre och en undre bärstång. Plattorna består även av en gummipackning av vågigt mönster. Varje stålplatta har hål i samtliga hörn där arbetsmediet ska genomströmma, se Figur 7. Genom en ledning genomströmmar mediet och distribueras ut i plattorna, se Figur 8. Placeringen av packning görs för att kontrollera flödet mellan stålplattorna (Plattvärmeväxlare, 2014). Ser man på Figur 7 så strömmar de båda arbetsmedierna mot varandra vilket gör att plattvärmeväxlare tillhör gruppen motströmsvärmeväxlare. Figur 7. Plattvärmeväxlare (Alvarez 2006).

19 11 Figur 8. Strömningsschema i en plattvärmeväxlare (WCR). För att stålplattorna lätt ska kunna demonteras för rengöring eller ändras till antalet, hålls de på plats av två gavelplåtar och bultar, se Figur 9. Anledningen till att ändra antalet stålplattor beror på om värmeöverföringen behöver minskas eller ökas. Detta leder till att pengar sparas genom en ökning av värmeöverföringen i den befintliga värmeväxlaren och några nya investeringar i fler plattvärmeväxlare inte behöver göras. Figur 9. Plattvärmeväxlare (Alvarez 2006) Spiralvärmeväxlare En spiralvärmeväxlare består utav två spirallindade plåtband som är alternerande svetsade till varandra, se Figur 10. De två plåtbanden tätar mot gavelplåtarna, vilket gör att man får två från varandra åtskilda spiralkanaler. De båda spiralkanalerna har förbindelse med både centrum och periferiet.

20 12 Figur 10. Spiralvärmeväxlare (Alvarez 2006). Genomströmningsriktningen för de båda arbetsmedierna, se Figur 11, vilket även visar att spiralvärmeväxlare tillhör gruppen tvärströmsvärmeväxlare. Spiralvärmeväxlare och plattvärmeväxlare används framförallt inom livsmedelindustrin i exempelvis kylskåp. De båda värmeväxlarna kallas för kompakta värmeväxlare. Figur 11. Genomströmningsriktningen för en spiralvärmeväxlare (Alvarez 2006). 2.5 Beräkning av energivinster i värmeväxlare För att beräkna effektiviteten hos en värmeväxlare behöver man veta hur stor massa som strömmar genom värmeväxlaren och vilken temperaturskillnaden är på inkommande och utgående vatten. För att beräkna massflödet, mängd vätska/gas som passerar igenom under en viss tid, används nedanstående ekvation (1). Massflödet anges i kg/s. Där

21 13 m massflöde [kg/s] V förbrukad spädvattenmängd [m 3 /år] l/m 3 antalet liter per kubikmeter [l/m 3 ] d/år h/d s/h antal dygn per år antal timmar per dygn antal sekunder per timma För att beräkna hur stor värmemängd som tillförs mediet genom uppvärmning behövs materialets specifika värmekapacitet och förändringen i temperatur, Ekvation (2). Där Q Tillförd värmemängd [kj/s = kw] m Massflöde [kg/s] C p Specifik värmekapacitet [kj/kg C] T 1 Önskad temperatur (bassängvattentemperatur) [ C] T 2 Inkommande temperatur(spädvattentemperatur) [ C] Den tillförda värmemängden kan därefter användas för att beräkna energimängden som tillförs mediet per år (ekvation (3). Där E Energi [kwh/år] Q Tillförd värmemängd [kj/s = kw] d/år h/d Antal dygn per år Antal timmar per dyn Med den tillförda energin är det möjligt att beräkna kostnaden för uppvärmningen av mediet per år, ekvation (4).

22 14

23 15 3. Metod För att undersöka hur mycket energi som kan sparas i badanläggningar kommer arbetet att starta med att en grundläggande litteraturstudie inom området utförs. Litteraturstudien sker via nätet genom att läsa rapporter, artiklar och olika tillverkares hemsidor för produkter. Även litteraturstudier på universitetsbiblioteket kommer ligga till grund för teoridelen, framförallt för beskrivningen av olika värmeväxlare och dess funktion samt allmänt om energi. För att kunna studera hur man minskar energianvändning i simhallar studeras hur värmeväxlare och värmepumpar fungerar. En viktig del är då att kunna beräkna hur mycket energi som kan överföras i en värmeväxlare. Denna typ av beräkningar kommer sedan att ligga till grund för de beräkningar som kommer att utföras på de bassängsystem som skall studeras i detalj i arbetet. Intervjuer med badanläggningens driftansvariga kommer göras. Intervjuerna kommer ligga till grund för förståelse för bassängernas uppbyggnad och ge data för att gå vidare med beräkningarna i resultatet. Statistik över energi- och vattenförbrukning i ishallen och badanläggningen hämtas från kommunens egen mätning, d.v.s. inga egna mätningar för respektive förbrukning ska göras. Ett antal studiebesök kommer att göras i Sunnerbohallen för att få en klarare uppfattning om anläggningens funktion och hur källarplanet, där en eventuellt en ny värmeväxlare ska installeras, är uppbyggt. Genom studiebesöken ska en klarare bild av badvattnets väg från bassäng ut till rening och energiåtervinning att fås. Efter att litteraturstudien gjorts kommer resultatdelen att behandlas. Den tidigare insamlade statistiken används vid beräkningarna för energiåtgången de olika bassängerna. I äventyrsbadet, där hopp- och landningsbassängen samt plask- och lekbassängen finns, redovisas hur stora besparingar som gjorts med hjälp av redan installerade värmeväxlare. För 25-metersbassängen kommer tre olika resultat redovisas; dagens energikostnader då endast värmemängd från kylaggregaten i ishallen tas tillvara, dagens energikostnader då kylaggregaten kombineras med värmeväxlare samt endast värmeväxlare under ett helt år utan tillförd värmemängd från kylaggregaten. Vi valde att göra litteraturstudien före resultatet för att få djupare kunskaper om hur energi kan återvinnas och var den återvunna energin kan placeras. Anledningen till att befintlig statistik på energi- och vattenförbrukning används är för att underlätta arbetet. Dessutom är denna typ av statistik något som görs för varje månad under ett helt år. Siffrorna som används i detta arbete kan jämföras med tidigare års mätningar för att se om de är relevanta förbrukningsmängder för anläggningen.

24 16 4. Genomförande Först och främst bestämdes ett möte med Johan Mansfeld på Ljungby kommun. Uppgiften diskuterades och handlingar av olika slag tilldelades för att kunna utföra själva arbetet. Handlingarna bestod av ritningar för badanläggningen och statistik för varje enskilt bassängsystems vattenförbrukning. För att gå vidare i projektet gjordes en grundläggande litteraturstudie via nätet. Rapporter, artiklar och tidigare studier för energieffektivisering för badanläggningar lästes för att få en tydligare bild av projektets utformning samt vad som mer skulle behövas ta reda som gällde anläggningen i Ljungby. Under tiden litteraturstudien pågick bestämdes handledningsmöten med den tilldelade handledaren på universitetet. Dessa handledningar visade sig vara väldigt viktiga då den vetenskapliga litteraturstudien var begränsad via nätet. Vidare litteraturstudier gjordes på universitetsbiblioteket i Växjö, där kunskaper om värmeväxlare och energiåtervinning ökade. Efter litteraturstudien startade arbetet för just vårt fall, badanläggningen i Ljungby. Ett nytt möte med handledaren på företaget bestämdes och under detta möte gavs det en rundtur av själva badanläggningen. Rundturen leddes av Bernt Gudmundsson, anläggningschef, och Lars Lindgren, projektansvarig för äventyrsbadet då det byggdes. Under rundturen togs det anteckningar för varje enskilt bassängsystem som sen skulle användas för kommande beräkningar. Varje ledningssystem hade temperaturmätare som visade vattnets temperatur vid olika faser av värmeväxlingen. Spädvatten- och spillvattentemperatur antecknades före värmeväxlingen, men också efter att värmeväxlingen skett. Eftersom det redan fanns plattvärmeväxlare installerade i den nya delen av badanläggningen (hopp-, landnings-, plask- och lekbassängen), beräknades energibesparingen först och främst för denna del för att få en uppfattning om energiminskningen. När beräkningarna för den nya delen av badanläggningen var klara, fortsatte arbetet med den äldre delen av badhuset, nämligen 25-metersbassängen. Här behövdes dock mer information och statistik eftersom 25-metersbassängen utnyttjade värmen från kylaggregaten i ishallen. Statistiken fanns tillgänglig på Ljungby kommun i form av en tidigare rapport utförd av en inhyrd konsult som visade hur hela området skulle kunna energieffektiviseras. För beräkningarna av 25-metersbassängen användes den tilldelade statistiken, dock gjordes några antaganden för värmeväxlaren. I den nya delen av badanläggningen kunde den tilldelade förbrukningsstatistiken ligga till grund för beräkningarna. För 25-metersbassängen var det möjligt att utföra en egen mätning av vattenflödet i ledningssystemet. Genom att använda en 20 liters hink och ett rätvinklat avloppsrör kunde vattenflödet för 25-metersbassängen bestämmas. Ganska tidigt i projektet visade det sig att någon energiåtervinning ur duschvattnet inte var möjligt då duschvatten och avloppsvattnet från toaletter rann i samma ledning. Då detta konstaterats, gjordes inga beräkningar för duschvattensystemet.

25 17 Beräkningarna för de tre bassängsystemen utfördes i följande ordning Beräkning av massflöde Beräkningar av tillförd värmemängd Beräkning av energiförbrukningen för ett helt år Kostnadsberäkning gör den tillförda värmemängden under ett helt år Då samtliga beräkningar för varje enskilt bassängsystem var färdiga, gjordes en sammanställning av resultaten och redovisades i en tabell. För 25-metersbassängen redovisades även resultatet i en enskild tabell för de alternativa lösningarna. Den första tabellen visar vilken typ av bassäng som redovisas, energiförbrukningen utan och med värmeväxlare samt hur stor besparingen blir per år tack vare värmeväxlaren. Tabellen för 25-metersbassängen redovisar dagens energiförbrukning och förslag på potentiell energiförbrukning då värme återvinns med värmeväxlare. Denna tabell visar också energiförbrukningen då uppvärmningen från kylaggregaten kombineras ihop med värmeväxlare. Värmeväxlaren kopplas in då kylaggregaten är avstängda. Avslutningsvis kommer tabellen redovisa energiförbrukningen för 25- meterbassängen då värmeväxlaren används året om och värmen från kylaggregaten används till andra ändamål.

26 18 5. De olika bassängsystemen I detta kapitel kommer de tre helt från varandra skilda bassängsystemen att beskrivas. Varje bassängsystem har varsitt uppvärmningssystem där värmeväxling med toppvärmning sker i äventyrsbadet, medan 25-metersbassängen värms upp av värmen från kylaggregaten under åtta och en halv månader om året. De resterande tre och en halv månaderna sker uppvärmningen endast med fjärrvärme, ingen energiåtervinning sker under denna period. I den här simhallen tillsätts spädvattnet med den temperatur som bassängvattnet har och inte 4 C varmare som beskrivits i kapitel Vattnets väg från att det rinner ut från bassängen och ska värmeväxlas, till att det ska renas och pumpas ut i bassängen igen kommer förklaras i detta kapitel. För att se planritning på simhallen, se Bilaga A. Figur visar hur miljön kring bassängerna ser ut. Figur 12. Hopp- och landningsbassäng. Figur 13. Plask- och lekbassäng.

27 19 Figur metersbassäng Vatten- och energiförbrukningen för de olika bassängerna redovisas i Tabell 1. Siffrorna är hämtade från tidigare statistik från Ljungby kommun. Tabellen visar vatten- och energiförbrukning för år Tabell 1. Vatten- och energiförbrukning för de olika bassängerna. Bassängtyp Vattenförbrukning (m 3 /år) Energiförbrukning för uppvärmning av vattnet (kwh) Hopp- och landningsbassäng Plask- och lekbassäng metersbassäng Hopp- och landningsbassäng Figur 15 visar ett schema över hur vattnet i hopp- och landningsbassängen värms och renas. I Figur 15 finns det givare som registrerar vattentemperaturen i ledningssystemet. Det finns en pump som pumpar vattnet till bassängen. Vid pumpen så blandas inkommande spädvatten med återgående bassängvatten. Bassängvattnet har renats med hjälp av sandfilter. Strypventiler finns utplacerade i ledningssystemet och reglerar vattenmängden i ledningen. I figuren finns också två värmeväxlare. I värmeväxlare ett sker värmeväxlingen mellan inkommande bassängvatten (spädvatten och renat bassängvatten) och utgående spillvatten. Skulle värmeväxlingen inte vara tillräcklig och det inkommande bassängvattnet ha för låg temperatur, kopplas värmeväxlare två in. Värmeväxlare två utför en toppvärmning genom fjärrvärme innan vattnet kan ledas tillbaka till huvudledningen och sedan ut i bassängen.

28 20 Figur 15. Beskrivning av ledningssystemet för hopp- och landningsbassäng. Ett schema för vattenflödet kan ses i Figur 15. Bassängvattnet pumpas in från det kommunala vattenledningsnätet med hjälp av en pump. Därefter rinner vattnet igenom Givare 1 som registrerar temperaturen på vattnet. Vattnet fortsätter sedan till en Strypventil som reglerar mängden vatten som rinner igenom. Huvuddelen av det inkommande spädvattnet fortsätter sedan ner till Värmeväxlare 1 där det förvärms med hjälp av utgående spillvatten från bassängen. Därefter rinner vattnet igenom Givare 2 som registrerar temperaturen innan vattnet leds tillbaka till huvudledningen och vidare till bassängen. Skulle Givare 1 registrera för låg temperatur, kopplas Värmeväxlare 2 in för att ytterligare värmeväxla vattnet med hjälp av fjärrvärme, d.v.s. toppvärmning sker. Där toppvärms vattnet för att sedan ledas tillbaka till huvudledningen. Innan vattnet når huvudledningen, rinner det igenom Givare 4 som registrerar temperaturen. Därefter leds vattnet igenom Givare 3 innan det når bassängen. Det utgående spillvattnet leds senare vidare tillbaka till Värmeväxlare 1 för att förvärma det nya inkommande spädvattnet. Spillvattnet fortsätter sedan vidare till ett sandfilter som renar vattnet innan det ska tillbaka till pumpen. Samtidigt som det renade vattnet rinner till pumpen fylls det på med nytt inkommande spädvatten med temperaturen 10 C från det kommunala ledningsnätet. Vid bassängerna sitter det skvalprännor som byter ut bassängvattnet när bassängerna blir överfyllda. Det inkommande spädvattnet ersätter spillvattnet som rinner ut i skvalprännorna. Spillvattnet leds senare vidare till ett reningsverk. 5.2 Plask- och lekbassäng Figur 16 visar vattensystemet för plask- och lekbassängen som är uppbyggt på samma sätt som för hopp- och landningsbassängen. Det finns en pump som pumpar vattnet till bassängen. Vid pumpen blandas inkommande spädvatten med

29 21 återgående bassängvatten. Precis som för hopp- och landningsbassängen har det återgående bassängvattnet renats med hjälp av sandfilter. Strypventiler finns utplacerade i ledningssystemet och reglerar vattenmängden i ledningen. I figuren finns också två värmeväxlare. Figur 16. Beskrivning av ledningssystemet för plask- och lekbassäng. Ett schema för vattenflödet i plask- och lekbassängen kan ses i Figur 16. Systemet är uppbyggt på samma sätt som hopp- och landningsbassängen. Bassängvattnet pumpas in från det kommunala vattenledningsnätet med hjälp av en pump. Därefter rinner vattnet igenom Givare 1 som registrerar temperaturen. Vattnet fortsätter sedan vidare till en strypventil som reglerar mängden vatten som ska igenom. Huvuddelen av vattnet fortsätter sedan vidare till Värmeväxlare 1 där det förvärms av utgående spillvatten. Därefter rinner vattnet igenom Givare 2 som registrerar temperaturen innan det leds tillbaka till huvudledningen. Skillnaden mellan plask- och lekbassängen och hopp- och landningsbassängen är att toppvärmningen alltid är inkopplad här. Anledningen är att temperaturen i plaskoch lekbassängen ligger på ca 34 C och den temperaturen klarar inte Värmeväxlare 1 att komma upp i med det utgående spillvattnet. Därför leds även vatten från huvudledningen till Värmeväxlare 2 där vattnet förvärms med hjälp av fjärrvärme. Därefter rinner vattnet igenom Givare 4 som registrerar temperaturen innan det leds tillbaka till huvudledningen. Temperaturen i Givare 4 är lite högre än den önskade temperaturen i bassängen. Den brukar ligga på ca 39 C för att inkommande bassängvatten ska hamna på 34 C då det blandas med huvudledningen. Precis som i hopp- och landningsbassängen så sitter Givare 3 vid huvudledningen och registrerar temperaturen en sista gång innan det leds in i bassängen. Utgående spillvatten leds senare vidare till Värmeväxlare 1 för att förvärma det inkommande spädvattnet. Därefter leds vattnet till ett sandfilter för att renas innan

30 22 det återvänder till pumpen. Samtidigt som det renade vattnet leds till pumpen leds även nytt 10 C inkommande spädvatten. Vid bassängerna sitter det skvalprännor som byter ut vattnet när bassängerna blir överfyllda. Det inkommande spädvattnet ersätter spillvattnet som rinner ut i skvalprännorna. Spillvattnet leds sedan vidare till ett reningsverk metersbassäng Figur 17 visar vattensystemet för 25-metersbassängen vilket skiljer sig något från de andra två bassängsystemen i Figur Precis som för Figur finns det givare om registrerar vattentemperaturen i ledningssystemet. Det finns en pump som pumpar vattnet till bassängen. Vid pumpen blandas det inkommande spädvattnet med återgående bassängvatten. Reningsprocessen av det återgående bassängvattnet sker via ett diatomitfilter. Det inkommande spädvattnet förvärms med hjälp av tillförd värme från ishallens kylaggregat under åtta och en halv månader om året. De resterande tre och en halv månaderna har spädvattnet temperaturen 10 C. Strypventiler finns utplacerade i ledningssystemet och reglerar vattenmängden i ledningen. I figuren finns två värmeväxlare, en som återvinner värme från kylaggregaten och en som toppvärmer vattnet innan det leds ut i bassängen. För denna bassäng så leds spillvattnet till ishallens smältningsgrop för att hjälpa till att smälta den is som skrapas bort från isbanan. Snösmältningen kräver 70 MWh/år. Figur 17. Beskrivning av ledningssystemet för 25-metersbassäng. Ett schema för vattenflödet i 25-metersbassängen kan ses i Figur 17. Bassängvatten pumpas in från det kommunala vattenledningsnätet med hjälp av en pump. Därefter rinner vattnet igenom Givare 1 som registrerar temperaturen. Därefter leds vattnet igenom en strypventil som släpper igenom en viss mängd vatten. Huvuddelen av det inkommande spädvatten leds vidare till Värmeväxlare 1 där det förvärms med hjälp av energi från kylaggregaten i ishallen. Ut kommer det förvärmda vattnet till

31 23 Givare 2 som registrerar temperaturen efter att det värmeväxlats innan det leds tillbaka till huvudledningen och vidare till bassängen. Skulle Givare 1 registrera för låg temperatur, kopplas även Värmeväxlare 2 in för att ytterligare värmeväxla vattnet med hjälp av fjärrvärme. Där toppvärms vattnet innan det rinner förbi Givare 4 som registrerar temperaturen innan det leds tillbaka till huvudledningen. Innan bassängvattnet leds in i bassängen rinner det igenom ytterligare en givare, Givare 3, som registrerar temperaturen en sista gång. Efter att vattnet varit i bassängen leds en viss mängd vidare till smältgropen samtidigt som en resterande mängd rinner tillbaka till pumpen. Innan det når pumpen renas vattnet med hjälp av ett diatomitfilter. Sedan rinner det tillbaka till pumpen samtidigt som nytt inkommande spädvatten fylls på. Vid bassängerna sitter det skvalprännor som byter ut vattnet när bassängerna blir överfyllda. Det inkommande spädvattnet ersätter spillvattnet som rinner ut i skvalprännorna. Spillvattnet leds senare vidare till ett reningsverk. I nästa kapitel redovisas energiförbrukningen för hopp- och landningsbassäng samt plask- och lekbassäng. Det sker värmeväxling mellan inkommande spädvatten och utgående spillvatten i båda bassängsystemen. Resultatet för de båda systemen kommer redovisa energiförbrukning utan värmeväxlare och med värmeväxlare samt hur stora besparingarna är i MWh och kronor. Eftersom ingen värmeväxling sker mellan inkommande spädvatten och utgående spillvatten för 25-metersbassängen, kommer följande tre alternativ redovisas Dagens energiförbrukning då uppvärmningen är gratis åtta och en halv månad om året och kostar under tre och en halv månader då kylaggregaten är avstängda. Energiförbrukningen då uppvärmningen är gratis åtta och en halv månad och en värmeväxlare används under tre och en halv månader då kylaggregaten är avstängda. Energiförbrukningen utan tillförd värme från kylaggregat och endast värmeväxlare som används året om.

32 24 6. Resultat och analys Resultatet kommer redovisa de tre helt från varandra skilda bassängsystemen Hopp- och landningsbassäng Plask- och lekbassäng 25-metersbassäng Anledningen till denna uppdelning är att i de två övre punkterna, som omfattar äventyrsbadet, återvinner man redan energi ur spillvattnet via värmeväxlare. 25- metersbassängen som finns i den gamla delen av badanläggningen återvinner ingen energi för att förvärma det inkommande bassängvattnet och det är eventuellt här en värmeväxlare ska placeras. Resultatet baseras på ett konstant vattenflöde i ledningarna, d.v.s. att anläggningen byter spädvattnet 24 timmar om dygnet, året om. Det bör uppmärksammas att 2012 är ett skottår, vilket gör att det är 366 dagar jämfört med 365 dagar för ett normalår. Resultatet baseras på år 2012:s vattenförbrukning och då skottår gäller räknar vi med 366 dagar. 6.1 Hopp- och landningsbassäng Hopp- och landningsbassängen i äventyrsbadet håller en temperatur på 28 C. För att hålla vattennivå förbrukade man år 2012 ca m 3 spädvatten för bassängen. Det inkommande spädvattnet tas direkt från kommunens ledningsnät och har en medeltemperatur på strax under 10 C och måste värmas upp till 28 C innan det leds ut i bassängen. Det inkommande spädvattnet och det utgående bassängvattnet värmeväxlas i en plattvärmeväxlare, se Figur 18 vilket gör att spädvattnet blir förvärmt. Flödesschema för hopp- och landningsbassängen, se Figur 19. Temperaturen som spädvattnet har efter att det lämnat värmeväxlingen ligger på ca 24 C. Nu behövs endast en toppvärmning på 4 C göras för att uppnå önskad temperatur på spädvattnet innan det kan ledas ut i bassängen. Toppvärmningen sker med hjälp av fjärrvärme. Figur 18. Befintlig plattvärmeväxlare för hopp- och landningsbassängen.

33 25 Figur 19. Flödesschema inklusive flöden och vattentemperatur för hopp- och landningsbassäng. Efter värmeväxlingen rinner spillvattnet ut till avloppssystemet och har temperaturen ca C. Genom att använda sig utav en plattvärmeväxlare har ungefär 50 % av energin i spillvattnet återanvänts till föruppvärmning av inkommande spädvatten. Det medför minskade energikostnader för uppvärmning av bassängvattnet. För att visa på hur mycket energi som sparas på detta sätt visas i de följande avsnitten energiförbrukning utan värmeväxlare och med värmeväxlare. Därefter kommer att visas hur stor besparingen blir i MWh och kronor Energiförbrukning för vattenuppvärmning utan värmeväxlare Genom den statistik som tagits del av från Ljungby kommun vet vi att spädvattenmängden år 2012 var m 3 för hopp- och landningsbassängen. För att få ett konstant massflöde m, använder vi ekvation (1) (se kapitel 2). Massflödet är 0,367 kg/s och temperaturen för det inkommande vattnet är 10 C och den önskade bassängtemperaturen är 28 C. Genom att använda ekvation (2) (se kapitel 2) blir den tillförda värmemängden utan någon värmeväxlare. Den tillförda värmemängden för att värma det inkommande spädvattnet som har temperaturen 10 C till den önskade temperaturen 28 C är 27,613 kj/s. Vi vet att värmemängden tillförs 24 timmar om dygnet i 366 dagar år Genom att använda ekvation (3) (se kapitel 2) blir energiförbrukningen utan någon värmeväxling. (1) (2)

34 26 (3) Energiförbrukningen för den tillförda värmemängden år 2012 är 242,553 MWh. Fjärrvärmen kostar idag 335,60 kr/mwh och för att beräkna kostnaderna för den tillförda värmemängden använder vi ekvation (4) (se kapitel 2). Ekvation (4) visar kostnaden för att värma spädvattnet utan någon värmeväxling Energiförbrukning för vattenuppvärmning med värmeväxlare Samma massflöde för spädvattnet gäller fortfarande för kommande beräkningar, d.v.s. m = 0,367 kg/s. Det som skiljer sig i följande beräkningar är att en del av uppvärmningen av spädvattnet sker i värmeväxlaren. Spädvattnet har fortfarande temperaturen 10 C innan det ska värmeväxlas. Efter värmeväxlingen har spädvattnet temperaturen ca 24 C. Ekvation (2) visar den tillförda värmemängd som behövs för toppvärmningen av spädvattnet efter värmeväxling. För att temperaturen hos spädvattnet ska öka från 24 C till 28 C genom fjärrvärme måste 6,136 kj/s tillföras. Precis som tidigare så tillförs denna värmemängd 24 timmar om dygnet i 366 dagar under år Ekvation (3) visar energiförbrukningen med värmeväxling. Den tillförda värmemängden för toppvärmningen av spädvattnet från 24 C till 28 C är 53,899 MWh/år. Fjärrvärmen kostar 335,60 kr/mwh och genom att använda ekvation (4) blir kostnaden för uppvärmningen av spädvattnet från 24 C till 28 C med värmeväxling Energibesparing i MWh och kronor Utan värmeväxlare var energiförbrukningen 242,553 MWh/år och med energiåtervinning, genom värmeväxling, var den 53,899 MWh/år. Detta gör att den totala värmeförbrukningen är betydligt mindre. Genom att förvärma spädvattnet från 10 C till 24 C med värmeväxling har energiförbrukningen minskat med 188,654MWh för år Tack vare värmeväxlingen har den totala energiförbrukningen minskat med ca 78 %. Genom att använda ekvation (4) ser vi hur stor besparingen blir rent kostnadsmässigt. (4) (2) (3) (4) (5) (4)