OPTIMAL OCH ROBUST DRIFT AV FJÄRRVÄRMECENTRALER AVKYLNING OCH EGENSKAPER VID ELAVBROTT

Transkript

1 OPTIMAL OCH ROBUST DRIFT AV FJÄRRVÄRMECENTRALER AVKYLNING OCH EGENSKAPER VID ELAVBROTT Patrick Ljunggren Augusti 2006 Licentiatavhandling Avdelningen för Energihushållning Institutionen för Energivetenskaper Lunds Tekniska Högskola Lunds Universitet

2 Patrick Ljunggren 2006 ISRN LUTMDN/TMHP--06/7043--SE ISSN Tryckt i Sverige av Media-Tryck, Lund 2006

3 SAMMANFATTNING Fjärrvärme innebär att centralt producerad värme distribueras till kunder via nedgrävda rörledningar. Hela 47 procent av Sveriges bostäder och lokaler värms med fjärrvärme. Ett viktigt teknikområde för fjärrvärmen är avkylningen av vattnet som cirkulerar i nätet. Med detta menas att man för att överföra en viss mängd energi använder en så liten mängd fjärrvärmevatten som möjligt och låter detta svalna av så långt det är möjligt. Fördelarna med en god avkylning är att man kan minska värmeförlusterna i nätet, minska flödet och därmed både minska nödvändig pumpenergi och öka kapaciteten i nätet. Även de flesta produktionsslag gynnas av en god avkylning, till exempel genom högre verkningsgrad i anläggningar med rökgaskondensering, högre värmefaktor för värmepumpar, högre verkningsgrader för många kraftvärmeverk och bättre utnyttjande av spillvärme. Radiatorsystem är nästan alltid överdimensionerade, ofta 100 procent eller mer. I denna avhandling beskrivs hur storleken på överdimensioneringen i ett visst system kan uppskattas och hur val av temperatur och flöde i systemet kan optimeras för att få en så god avkylning som möjligt av fjärrvärmevattnet vid indirekt koppling via en radiatorvärmeväxlare. För varje kombination av radiatorsystem och fjärrvärmecentral, vid varje lastfall och framledningstemperatur, finns ett optimalt flöde i radiatorkretsen som ger optimal (lägst) primär returtemperatur. Det kan visas att om högsta möjliga avkylning av primärvatten eftersträvas så borde kretsens flöde minskas vid dellast samtidigt som framledningstemperaturen borde sänkas något mindre vid ökad utetemperatur än vad som görs vid konstant flöde. Avhandlingen beskriver också hur fjärrvärmeanslutna radiatorsystem fungerar i händelse av ett elavbrott. Vid ett elavbrott stannar ventilen som reglerar fjärrvärmeflödet till radiatorvärmeväxlaren i sitt läge. Förutsatt att fjärrvärmeleverantören kan upprätthålla differenstrycket i nätet kommer då fjärrvärmevatten passera värmeväxlaren. Då pumpen inte fungerar minskar radiatorflödet kraftigt vilket dock får till följd att det kommer att värmas till en relativt hög temperatur i värmeväxlaren. En stor temperaturskillnad mellan fram- och returledning ger en god potential för självcirkulation som baseras på densitetsskillnaden mellan varmt och kallt vatten. Med stöd av beräkningar och praktiska försök har det visat sig att potentialen för att fortsätta ta emot värme tack vare självcirkulation är förvånansvärt god i många byggnader. Resultaten visar att fjärrvärme kan underlätta en krissituation där exempelvis omfattningen av evakueringar kan minskas. Även förutsättningarna för ö-drift vid elavbrott på platser där det finns kraftvärme kan underlättas genom att det finns möjlighet att avge värme till fjärrvärmenätet.

4

5 SUMMARY District heating means centralised heat production where the heat is distributed to the customers via a piping network. In Sweden, 47 per cent of all residence and commercial buildings are heated by district heating. A central question in district heating technology is the degree of cooling of district heating water. This means that, in order to transfer a specific amount of energy, one seeks to achieve that the amount of district heating water is as small as possible, since this corresponds to the highest degree of cooling. The advantages from a high degree of cooling are that heat losses from the network can be reduced, the total water flow will be reduced, thereby reducing the necessary amount of added pumping energy, and the heat transfer capacity of the network will increase. Also, most of the different types of production units are favoured, for example by increased efficiency of boilers with flue gas condensation, increased coefficient of performance in heat pumps, increased efficiency of several types of combined heat and power plants, and added recovery of waste heat. Space heating systems are almost universally oversized, often 100 per cent or more. This thesis describes how the size of oversizing of a specific system can be estimated and how the choice of temperature and flow in the system can be optimized in order to achieve as high a cooling as possible. Assuming that a heat exchanger separates district heating water from water circulating in the space heating system, the following will apply: For every combination of space heating system and substation, in any load situation and at any supply temperature, there is an optimal flow in the space heating circuit that gives the lowest return temperature. It can be shown that if highest possible cooling is aimed at, the circulation flow should be decreased at part load while the supply temperature should be reduced less than is done with a constant circulation flow rate. The thesis also deals with the subject of how space heating systems connected to district heating will function in case of a break-down in electric power supply. Powering such a case, the valve controlling the district heating flow rate to the space heating heat exchanger will stop in its current position. Provided that the main network circulation is maintained, district heating water will pass the heat exchanger. Since the pump is not working, the radiator flow will substantially decrease which, however, will cause the water to be heated to a relatively high temperature in the heat exchanger. A large temperature difference between supply and return pipes of the space heating system provides a good potential for natural circulation which derives from a difference in density between hot and cold water. Calculations and field experiments have shown that this driving force, in the event of a failed power supply, will to continue to transfer heat to a surprisingly high degree. The results show that district heating can alleviate a severe situation where, for example, the need for evacuation of people from buildings can be reduced. Also, the high amount of heat absorbed by the district heating network will be essential in the case of heat supply from a type of combined heat and power plants whose operation depends on such heat absorption.

6

7 INNEHÅLL INLEDNING 1 BAKGRUND 1 SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNING 1 METOD 1 ERKÄNNANDEN 2 FJÄRRVÄRME OCH HUSINTERNA SYSTEM BESKRIVNING 3 AVKYLNING 5 VÄRMEPRODUKTION 5 FJÄRRVÄRME OCH ELAVBROTT 9 ELAVBROTT 9 UTKYLNING AV BYGGNADER 10 OPTIMAL DRIFT KONTRA ROBUST DRIFT 15 SAMMANFATTNING AV PUBLIKATIONER 17 PUBLIKATIONER I AVHANDLINGEN 17 ANDRA PUBLIKATIONER AV FÖRFATTAREN 17 SLUTSATSER OCH FRAMTIDA ARBETE 19 REFERENSER 21

8

9 INLEDNING BAKGRUND Fjärrvärme står för ungefär 47 procent av uppvärmningen av bostäder och lokaler i Sverige och för hela 77 procent av den uppvärmda ytan i våra flerbostadshus [3]. Tekniken innebär att värme produceras centralt och distribueras till kunderna med hetvatten i nedgrävda rörledningar. Hos kunden överförs värmet via en fjärrvärmecentral till de husinterna systemen. Dessa utgörs främst av ett tappvarmvattensystem och ett vattenburet uppvärmningssystem men kan också bestå av exempelvis ventilationskretsar, vilket ofta förekommer i byggnader med lokaler. En av fjärrvärmens fördelar är dess flexibilitet i utnyttjandet av olika bränslen och spillvärme. År 1980 stod olja för drygt 90 procent av den tillförda energin i kraft- och fjärrvärmeverken [3]. Sedan dess har det skett en omställning mot förnybara alternativ. Biobränslen, avfall och torv svarar för drygt 61 procent av den tillförda energin till fjärrvärmen [3]. Fjärrvärmesystemen gynnas av att avkylningen i nätet är hög, det vill säga att energin i en mängd fjärrvärmevatten utnyttjas så långt det är möjligt, vilket är att tema som kommer att behandlas i den här avhandlingen. Det andra huvudsakliga temat är att analysera hur fjärrvärmen fungerar vid ett elavbrott, med fokus på vad som händer i radiatorsystemen i fjärrvärmeanslutna byggnader. SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNING Syfte med det här arbetet är att studera, och försöka förbättra, driftsegenskaperna för fjärrvärmecentraler med avseende på god avkylning och beteende vid elavbrott. Fjärrvärmecentralen studeras i samverkan med sekundära system, främst radiatorsystem. METOD De flesta beräkningar som utförts i arbetet är baserad på dynamiska simuleringar utförda med hjälp av programvaran Simulink. I Rapport 2 har en antal praktiska försök i utvalda byggnaders fjärrvärmecentraler genomförts. I båda rapporterna har även litteraturstudier genomförts. Att använda simuleringar i den här typen av arbeten medför många fördelar: de är tidsbesparande, ger möjlighet att enkelt kunna variera önskade parametrar och att helt enkelt genomföra försök som kanske inte alls är möjliga att genomföra i praktiken. Även om en modell inte till fulländning efterliknar verkligheten gör fördelarna att datorberäkningar är ett kraftfullt verktyg. Modellerna av värmeväxlare, reglerutrustning, rör etc., finns utförligt beskrivna av ett flertal författare, se exempelvis [7], [8] och [13]. 1

10 ERKÄNNANDEN Arbetet har till en början finansierats av Svensk Fjärrvärme AB, därefter av E.ON Värme Sverige AB. Jag skulle vilja tacka min huvudhandledare Svend Frederiksen, som gav mig chansen att arbeta på institutionen och som delat med sig av sina många idéer och stora kunskap. Ett stort tack till min biträdande handledare Janusz Wollerstrand som hjälpt mig mycket i det dagliga arbetet. Jag tycker att vi har haft ett mycket bra samarbete under den här tiden. Under tiden då Svensk Fjärrvärme var finansiär följdes arbetet av en referensgrupp bestående av Jan Berglund, Lars Ehrlén, Göte Ekström, Christer Forslund, Bertil Jönsson och Rolf Jönsson. Ett tack till dessa personer för värdefulla synpunkter. För den senare delen av avhandlingsarbetet, då E.ON varit finansiär, vill jag rikta ett stort tack till Harald Andersson på E.ON. I en ekonomiskt turbulent period ordnade Harald en lösning för mig. Jag är mycket glad över att ha fått samarbeta med Harald i ett intressant projekt som kommer att fortsätta efter avhandlingsarbetet. Arbetet följs av Jan Berglund, Mikael Toll och Björn Dahlrot som jag vill tacka för värdefulla synpunkter. I arbetet har en del praktiska försök utförts där flera personer har varit till stor hjälpt för att göra dessa möjliga. Tack till Egon Lange på MKB Fastighet AB, Ulf Djurhag på ÅF Infrastruktur och Mats Jolsäter på E.ON. Jag vill rikta ett tack till mina medarbetare på Institutionen för Energivetenskaper, speciellt mina fjärrvärmekollegor Per-Olof Johansson och Wilhelm Mårtensson, som gör institutionen till en trevlig arbetsplats. Ett tack också för hjälp med genomläsning av avhandlingen, Palle. Till sist vill jag tacka min familj, allra mest Sofi, för stöd och uppmuntran. 2

11 FJÄRRVÄRME OCH HUSINTERNA SYSTEM BESKRIVNING Som redan nämnts innebär fjärrvärme att hetvatten produceras centralt och distribueras till anslutna byggnaders fjärrvärmecentraler via ett nät. Detta åskådliggörs i Figur 1. Fjärrvärmecentral Värmeproduktion Framledning Returledning Figur 1 Fjärrvärmesystem med produktion, distribution och anslutna byggnader. Ett exempel på hur en fjärrvärmecentral kan se ut visas i Figur 2. Det inkommande fjärrvärmeflödet passerar radiator- och tappvarmvattenvärmeväxlaren och värmer det avsvalnade radiatorflödet respektive kallvatten, eller återcirkulerat varmvatten, till erforderliga temperaturer. Temperaturgivare mäter temperaturerna och regulatorn jämför dessa med respektive börvärde. Tappvarmvattnets börvärde är normalt C medan radiatorkretsens framledningstemperatur beror på utetemperaturen och ett förprogrammerat temperaturprogram. Fjärrvärmenätets framledningstemperatur är som högst när det är som kallast ute för att avta vid högre utetemperatur. Normalt ligger den maximala temperaturen kring C och den lägsta kring C. Regulatorn bestämmer öppningsgraden hos ventilerna som reglerar fjärrvärmeflödet för att korrekta temperaturer ska uppnås. Utetemperaturgivare Framledning Regulator Varmvatten Radiatorkrets Värmeväxlare Varmvattencirkulation Returledning Reglerventil Kallvatten Figur 2 Principskiss av en fjärrvärmecentral med ansluten radiator- och varmvattenkrets. Både Rapport 1 och Rapport 2 behandlar olika egenskaper hos fjärrvärmeanslutna uppvärmningssystem. Figur 3 visar i detalj principen för hur ett radiatorsystem är uppbyggt. Systemet i figuren består av nio radiatorer fördelat på tre stammar respektive våningar vilket i praktiken är ett väldigt litet system. Avsikten är dock att illustrera principen för hur systemet är uppbyggt. 3

12 För att cirkulera flödet i systemet används en pump. Mycket gamla system, 50 år eller äldre, byggdes för att fungera genom självcirkulation, som bygger på att varmt vatten har lägre densitet än kallt vatten och på så sätt kan stiga uppåt i systemet. På varje stam finns en injusteringsventil som ser till att varje stam får ett lika stort flöde. Utan dessa hade en oproportionerligt stor andel gått till den första stammen och förorsakat en för hög inomhustemperatur medan den sista stammen hade fått för lågt flöde och inomhustemperatur. I figuren finns även ett expansionskärl markerat, detta är nödvändigt för att kunna utjämna volymändringar hos vattnet i radiatorsystemet orsakade av temperaturförändringar. Radiator +(termostat)ventil Radiatorvärmeväxlare Expansionskärl Pump Radiatorflöde Injusteringsventil Figur 3 Ett tvårörsradiatorsystem. I Figur 3 visas ett så kallat tvårörssystem, vilket är den vanligaste typen och som behandlas i Rapport 1. I Rapport 2 berörs även så kallade ettrörssystem vilka förekommer i viss utsträckning, speciellt i hus byggda under 70-talet. I dessa har radiatorerna inte individuell matning av flöde utan radiatorerna i varje lägenhet (ibland flera) är seriekopplade i en slinga där avsvalnat returflöde från en radiator blandas med inkommande flöde till nästa radiator. Figur 4 illustrerar skillnaden mellan ett två- och ettrörssystem. Tvårörssystem Ettrörssystem Figur 4 Skillnaden mellan två- och ettrörssystem. Figuren visar principen för hur radiatorerna är kopplade i en förgrening från en stam. 4

13 AVKYLNING De husinterna systemen (även refererade till som sekundärsida) är i Sverige nästan uteslutande hydrauliskt separerade från fjärrvärmenätet (primärsida). Detta innebär att man i fjärrvärmecentralen överför värmeenergin via värmeväxlare. Någon betydande energiförlust sker normalt inte i en fjärrvärmecentral, däremot kan man tala om en exergiförlust. Med detta menas att det sker ett visst temperaturfall vid värmeväxlingen. Man kan tänka sig två extremfall för att illustrera detta: Vi kan tänka oss ett flöde av kallvatten som ska värmas från 10 C till varmvatten på 55 C. För att värma detta flöde kan man använda ett mycket stort primärflöde med en given framledningstemperatur (som självfallet måste vara varmare än 55 C) som vid värmeväxlingen endast sjunker marginellt. Alternativt kan primärflödet göras mycket litet vilket resulterar i att returtemperaturen blir så låg som möjligt, vilket i detta fall innebär ner till 10 C. Observera att det i båda fallen överförs lika mycket energi från primärtill sekundärsidan. Skillnaden mellan de två fallen består i hur effektivt värmeväxlingen sker. I det första fallet är värmeväxlingen mycket ineffektiv, medan den i det andra är mycket effektiv. För att kunna kyla primärflödet ända ner till det inkommande kallvattnets temperatur (10 C) skulle emellertid värmeväxlaren behöva vara oändligt stor (eller oändligt effektiv). Vi har nu sett ett exempel på vad som menas med begreppet avkylning av primärflöde. I ett fjärrvärmenät med många fjärrvärmecentraler som fungerar likt det första fallet skulle man behöva pumpa runt ett mycket högt flöde, det vill säga hålla ett mycket högt differenstryck, något som självfallet är energikrävande. Vattnets temperatur skulle dessutom vara hög även i returledningen vilket innebär att värmeförlusterna från denna blir höga. Det andra fallet innebär däremot att man använder minsta möjliga primärflöde genom att sänka dess temperatur så mycket som möjligt. Således minskar man värmeförlusterna och pumparbetet i nätet. Dessutom medför ett minskat fjärrvärmeflöde att kapaciteten i nätet ökar. Ibland talas det om vikten av en låg returtemperatur. I exemplet ovan sjönk returtemperaturen i det andra fallet, utan att framledningstemperaturen ändrades. Ett annat sätt att utnyttja en förbättrad avkylning är att sänka framledningstemperaturen, förutsatt att detta är möjligt. På så sätt minskar inte fjärrvärmeflödet, men värmeförlusterna från nätet kommer däremot att minska ytterligare då temperaturen blir lägre även i framledningen. Det är dock inte bara själva driften av fjärrvärmenätet som gynnas av en förbättrad avkylning utan även de flesta produktionsanläggningar gynnas av en god avkylning. VÄRMEPRODUKTION Vattnet som cirkulerar i ett fjärrvärmenät värms i ett fjärrvärmeverk som kan använda sig av en mängd olika energislag. Ofta används så kallade hetvattenpannor där olika bränslen kan eldas, exempelvis någon form av biobränsle, avfall, olja eller naturgas. Bränslets energi tillgodogörs genom att de heta förbränningsgaserna värmer returflödet i fjärrvärmenätet. Det är vanligt att dessa förbränningsanläggningar är utrustade med så kallad rökgaskondensering 5

14 vilket innebär att man genom att kondensera vattenånga ur rökgaserna från förbränningen utvinner ytterligare värme och på så sätt höjer verkningsgraden. Förbränningsbaserade anläggningar som producerar el är ofta så kallade kondenskraftverk. Principen för dessa är att man producerar ånga av värmeenergin från rökgaserna och sedan låter denna expandera i en turbin som i sin tur driver en elgenerator. Ångan kan endast tillåtas att kondensera i viss utsträckning för att inte skada turbinen, resterande kondensation sker i en kondensor som är en värmeväxlare där ångan kyls mot exempelvis havsvatten. Istället för en kondensor kan ett kyltorn användas där restvärmet kyls mot omgivande luft. I samband med fjärrvärme, särskilt internationellt, är det vanligt värme produceras i ett kraftvärmeverk. En förenklad bild av principen för ett sådant visas i Figur 5. Till skillnad mot kondenskraftverket låter man ångan kondensera mot fjärrvärmenätet. Bränsle Panna Turbin Generator Kondensor Framledning Fjärrvärmenät Returledning Figur 5 Principskiss av ett kraftvärmeverk. Normalt är verkningsgraden på ett kondenskraftverk relativt låg (kring 40 procent [1]) men genom att ta tillvara restvärmen från ångcykeln och kondensera den genom värmeväxling mot ett fjärrvärmenät kan man få ett mycket högt resursutnyttjande. Till skillnad mot kondenskraftverket så låter man ångan kondensera vid en högre temperatur (fjärrvärmevattnets temperatur istället för havets eller luftens) och därmed även vid ett högre tryck. Därför talas ibland även om mottrycksproduktion. Genom kraftvärmetekniken kan man säga att fjärrvärmen möjliggör användande av spillvärme eftersom det är svårt att hitta något annat användningsområde för denna värme. Även om kraftvärmen fortfarande har en begränsad utbredning i Sverige så är det dock mycket vanligt att man för fjärrvärmeproduktion använder andra sorters spillvärme. Många industrier har processer som genererar överskottsvärme som tillvaratas i närliggande fjärrvärmenät. Värmepumpar är en annan energiprocess med stor betydelse för fjärrvärmen. Ofta kombineras industriell spillvärme med värmepumpar för att höja värmen till erforderlig temperatur. Värmepumpar används också exempelvis för geotermi och för att utvinna värme ur avloppsvatten. De olika produktionsanläggningar som nämnts ovan har gemensamt att de alla kan gynnas av en god avkylning i fjärrvärmenätet. Rökgaskondensering blir effektivare då rökgaserna kan kylas längre mot en sänkt returtemperatur. En kraftvärmeanläggning tjänar på att få ett högre så kallat elutbyte, det vill säga att om temperaturnivån i kondensorn är lägre, kan ångan expanderas i större utsträckning i turbinen och en större del av bränslet kan därmed omsättas till elektricitet, vilket i regel är önskvärt. Vinsten blir större framför allt om en förbättrad 6

15 avkylning används för att sänka framledningstemperaturen. Sänkt framledningstemperatur gynnar även möjligheterna att använda värmekällor med lägre temperatur. Spillvärme behöver då inte spetsas i samma utsträckning och värmepumpar får bättre värmefaktor (lägre elförbrukning per avgiven energimängd) då skillnaden minskar mellan den temperatur där värme hämtas och avges. Werner har uppskattat att temperaturnivåerna i svenska fjärrvärmenät är ungefär 30 procent högre än vad som är nödvändigt med modern tillgänglig teknik, [19] och [20]. En sänkning av dessa temperaturer till teoretiskt möjlig nivå uppskattas motsvara miljoner kronor per år. Det har också genomförts en del arbete i riktning mot förbättrad avkylning. Till exempel har man i Göteborg genomfört omfattande arbete där 18,5 miljoner investerades mellan åren 1995 och Uppskattningen är att man har gjort besparingar på drygt 8 miljoner per år. Arbetet Grundläggande faktorer för lyckosamma avkylningsprojekt, [18], konstaterar dock att fjärrvärmesystemens temperaturnivåer i stort sett är oförändrade över en tioårsperiod, sett över hela landet. Endast ett fåtal enskilda företag bedriver systematiska avkylningsprojekt. I studien undersöks varför det är på detta viset trots att avkylningsprojekt ofta framstår som lönsamma. Bland annat identifieras problem med brist på resurser och kompetens i företagen samt svårigheter med organisation och kundrelationer. 7

16

17 FJÄRRVÄRME OCH ELAVBROTT Vårt samhälle är i väldigt hög utsträckning beroende av energi. De flesta av oss har upplevt elavbrott i olika omfattning och märkt av att många funktioner i vår omgivning som vi tar för givet upphör att fungera. Oftast är avbrotten så korta att vi främst märker av att belysning, datorer och kanske kyl och frys inte fungerar. Att värmesystemen slutar fungera hinner vi kanske inte alls märka av på grund av den tröghet som finns i våra huskonstruktioner genom att de är uppladdade med värme. Rapport 2 behandlar driftsegenskaperna i fjärrvärmecentraler och radiatorsystem vid ett elavbrott. Produktions- och distributionssidan eller andra typer av driftsstörningar i fjärrvärmecentraler behandlas inte. I Värdet av icke levererad fjärrvärme till kunder fjärrvärmecentralens felfrekvenser i fjärrvärmesystem [12] har dessa områden studerats närmare och slutsatserna är att fjärrvärmens totalleveranssäkerhet är mycket bra. ELAVBROTT I samband med stormen Gudrun den 8 januari 2005, synliggjordes sårbarheten i många uppvärmningssystem kunder drabbades av elavbrott, efter tre dygn var fortfarande kunder utan el och kunder var utan el i mer än tjugo dygn [2]. Problemen mildrades något av att väderleken var ganska varm för årstiden. Områden som omfattas av fjärrvärme drabbades endast kortvarigt av elavbrott. De elavbrott som har drabbat störst antal kunder i Sverige har varit relativt kortvariga. I elavbrottet i december 1983 var 4,5 miljoner kunder utan elektricitet i 5,5 timmar och i september 2003 var fem miljoner människor utan el i sju timmar [11]. Under så här kort tid hinner inte konsekvenserna för uppvärmningen bli omfattande. I Akalla, Kista, inträffade i maj 2002 ett elavbrott som omfattade hushåll och arbetsplatser i två dygn [11]. Här underlättade dock den milda årstiden situationen för uppvärmningen. Erfarenheter från omvärlden visar dock att elavbrott både kan vara omfattande och långvariga och kan inträffa vid mycket kall väderlek, exempelvis var 1,4 miljoner kunder utan el i en månad i Quebec, Kanada, vintern 1998 och så sent som i november 2005 var personer utan el i fyra dygn i tyska Nordrhein-Westfalen [11]. Den typ av störningar som ger konsekvenser för uppvärmningen är alltså inte särskilt vanliga. Dock visar historien att elavbrott både kan vara långvariga och drabba många människor. Är det dessutom riktigt kallt kan uppvärmningssituationen bli allvarlig. Det finns många exempel på att man tar riskerna vid ett eventuellt elavbrott på allvar. I beredskapsarbetet inom Malmö stad identifieras värmen som det största problemet vid ett elavbrott vintertid [16]. Man räknar med att inom vård och omsorg behöva förtäta boenden och eventuellt evakuera. I en rapport från Totalförsvarets Forskningsinstitut, FOI, [6], bedöms uppvärmningen bli ett problem för bostäder, vård och omsorg efter ett dygns elavbrott. 9

18 Svenska Kraftnät är den myndighet som har systemansvar i Sverige. Det innebär, förutom att balansera elproduktionen mot förbrukningen, att de ska ansvara för en driftsäker sammansättning av systemet. I arbetet att trygga elförsörjningen arbetar Svenska Kraftnät med att förbättra möjligheterna till ö-drift på olika platser i landet. Genom ö-drift kan man vid ett mycket omfattande elavbrott utnyttja lokal elproduktion för att upprätta drift av ett lokalt nät. Med hjälp av flera olika öar kan också uppstarten av stamnätet underlättas. Svenska Kraftnät finansierar olika projekt för att produktionsanläggningar ska klara av spännings- och frekvenshållning, vilket är svårare utan tillgång till stamnätets utjämnande egenskaper, och i Göteborg har man hjälpt till att finansiera ett köp av en så kallad återkylare [4] som gör att ett kraftverk kan fortsätta leverera el även om inte fjärrvärmenätet är tillgängligt som värmesänka. Det kan finnas olika anledningar till att nätet inte är tillgängligt. På sommaren kan värmelasten vara relativt låg och vid ett elavbrott kanske inte leverantören har tillgång till reservkraft för att driva pumparna i nätet. Rapport 2 visar dock på goda möjligheter för fjärrvärmenätet att i stor utsträckning behålla sin värmelast även vid ett elavbrott. UTKYLNING AV BYGGNADER Vid ett bortfall av värmetillförseln till en byggnad sjunker inomhustemperaturen. Hur snabbt temperaturen sjunker beror bland annat på byggnadens tidskonstant, som är ett mått på byggnadens värmetröghet. En byggnads tidskonstant anger alltså hur lång tid det tar för en byggnad att reagera på en hastig förändring i utetemperatur eller ett bortfall av värmetillförseln. I Svensk Standard [17] definieras tidskonstanten som förhållandet mellan byggnadens värmekapacitet och värmeförluster. Där beskrivs även hur tidskonstanten tillsammans med data för dimensionerande utetemperaturer på olika orter används för att beräkna en byggnads maximala uppvärmningsbehov. Flerbostadshus har oftast en tidskonstant på timmar beroende på hur tung konstruktion de har. Småhus, som i regel har lättare konstruktioner, har tidskonstanter kring timmar [14]. Avsvalningen hos byggnaden följer en exponentiellt avtagande funktion enligt: T = T + ( T T ) e i u i,0 u där T i är inomhustemperaturen (index 0 indikerar startvärdet), T u är utetemperaturen, t är tid och τ är tidskonstanten. Efter en tid motsvarande tidskonstanten har innetemperaturen uppnått 63 procent av förändringen (1-1/e = 0,63), alltså skillnaden mellan starttemperaturen inne och utetemperaturen. Sambandet för byggnadens avsvalning säger också hur mycket inomhustemperaturen har sjunkit efter en viss tid. I de flesta hus, även lättare, har temperaturen endast sjunkit några grader efter exempelvis 8 timmar. Om ett avbrott skulle hålla i sig efter ett dygn kan temperaturen gå under 15 C och situationen för många kan bli bekymmersam. För ett lätt hus vid mycket kall väderlek kan temperaturfallet bli 1 C per timme. I samband med elavbrottet i Quebec 1998 visade undersökningar [15] att procent av befolkningen (beroende på region) tvingades lämna sin bostad. Då datormodellerna som användes Rapport 1 utvecklades kunde noteras att om inte ytterväggarnas temperaturprofil beskrevs tillräckligt noggrant kunde snabba förändringar av inomhustemperaturen noteras vid en förändrad radiatoreffekt. Först modellerades väggen med en homogen temperatur vilket gav resultatet att inomhustemperaturen sjönk mycket t / τ 10

19 snabbt till denna nivå, som ligger mitt emellan inne- och utetemperaturen, om värmetillförseln avbryts. Väggmodellen förbättrades genom att dela upp väggen i olika sektioner bestående av olika material, det vill säga betong, isolering etc. Temperaturfallet genom ett material är olika stort beroende på dess isolerande egenskaper. Den inre yttemperaturen av väggen ligger någon eller några grader under luftens temperatur. Vid fortsatta simuleringar kunde emellertid noteras att då värmetillförseln avbröts skedde fortfarande en relativt snabb anpassning av inomhustemperaturen till väggtemperaturen. Det föreföll därmed som att resonemanget med byggnaders tidskonstant inte var helt rättvist för att bedöma innetemperaturens förändring. För att närmare undersöka dessa mekanismer så gjordes ett praktiskt försök på fjärrvärmeavdelningen i ett rum i M-huset på LTH. Resultaten från försöket är ännu inte publicerade men med tillstånd av mina kollegor [10] som utförde försöket återges här vissa resultat. Ett mindre arbetsrum som stod tomt utrustades med en mängd temperaturgivare, i luften, på väggarna, i ytterväggen och på utsidan av densamma. Radiatorn stängdes av och ventilationen täpptes till så gott det gick och en elradiator, som kunde styras med timer, placerades i rummet. Figur 6 nedan visar förloppet från ett försök då värmetillförseln avbryts. Den översta (gröna) linjen visar temperaturförloppet på rummets innerväggar. Den understa (blå) linjen visar temperaturförloppet på ytterväggens insida. Denna ligger drygt tre grader under innerväggarnas temperatur och inomhusluftens initiala temperatur. I mitten (röd linje) visas inomhusluftens temperaturförlopp. Båda väggtemperaturerna följer samma, väntade, exponentiellt avtagande temperaturförlopp. Inomhusluftens temperatur sjunker dock inledningsvis ganska kraftigt, precis som simuleringarna indikerade. Enligt vedertagna resonemang med byggnaders tidskonstanter så skulle inomhustemperaturen ha sjunkit tre grader efter ungefär 18 timmar. Vi ser dock att det endast är innerväggarna som följer detta förlopp, luften kyls snabbare. Efter ungefär sex timmar har innetemperaturen sjunkit tre grader, alltså tre gånger snabbare än för innerväggen. 11

20 Ti Tinnervägg Tyttervägg,insida Temperatur [ C] : : : : :00 Tid Figur 6 Test av innetemperaturens tidskonstant. Linjerna visar temperaturförloppen för innerväggarna (grön), luften (röd) och ytterväggens insida (blå) vid avbrott i värmetillförseln. Utetemperaturen var under testet cirka 5 C. I Figur 7 visas åter inomhusluftens temperaturförlopp. Här illustreras tydligare att luften inte kan beskrivas korrekt endast med en tidskonstant. Detta visas av den nedersta tunna linjen i diagrammet som är anpassad efter väggarnas temperaturförlopp. Den mellersta tunna linjen är skapad genom att slå samman två tidskonstanter, den längre motsvarande byggnadens tidskonstant och en kortare beroende på massan av rummets interiör. Den översta tunna linjen, som väl beskriver rumsluftens temperaturförlopp är sammansatt av ytterligare en tidskonstant som tar hänsyn till luftens massa. De här mekanismerna behandlas även av Isfält och Bröms [9] där inverkan av olika tidskonstanter analyseras. 12

21 Figur 7 Temperaturförloppet för inomhusluften (fet kurva). Nedersta tunna linjen är baserad på en tidskonstant motsvarande byggnadens, den mellersta tunna består förutom byggnadens även av interiörens tidskonstant och den översta av de två tidigare samt luftens tidskonstant. Inverkan av dessa faktorer illustreras även av de skuggade fälten som sträcker sig över den tid som domineras av dessa faktorer. Avslutningsvis kan man konstatera att resultaten pekar på att inomhusluften kyls av snabbare än vad man tror utifrån uppskattningar baserade på byggnaders tidskonstanter. 13

22

23 OPTIMAL DRIFT KONTRA ROBUST DRIFT De finns två huvudteman för den här avhandlingen, god avkylning och egenskaper vid elavbrott för radiatorsystem och fjärrvärmecentraler. Har då dessa två något mer gemensamt förutom att de båda berör samma teknikområden? I Rapport 1 framkommer en del idéer om hur man med något mer avancerade regleralgoritmer skulle kunna driva radiatorsystem mer optimalt med avseende på god avkylning av primärvatten. Man kan tänka sig att det finns en risk med att alltför ihärdig strävan att hamna så nära ett optimalt driftsfall som möjligt medför att man samtidigt får ett mindre robust driftsfall. Ett mycket smalt optimum kan medföra att driftsfallet blir känsligt för ändrade förutsättningar och lätt kan få sämre egenskaper. På så sätt kan ett driftsfall som ligger nära ett optimum ha bäst långtidsegenskaper. För att undvika sådant kan utförande av praktiska försök undersöka hur varierande radiatorflöden, som beskrivs i Rapport 1, påverkar driftegenskaperna. Till exempel kan undersökas hur pass små radiatorflöden som fortfarande ger robust drift. I beräkningarna i rapporten användes 20 procent av ursprungsflödet som nedre gräns i beräkningarna. Resultaten i Rapport 2 visar i korthet att fjärrvärmeanslutna radiatorsystem verkar klara av att under elavbrott fortsätta att leverera värme i hög utsträckning. Det kan konstateras att de optimeringar av radiatorsystem som beskrivs i Rapport 1 inte äventyrar egenskaperna vid ett elavbrott. I fjärrvärmecentralen är det primärventilens position när avbrottet infaller som påverkar det självcirkulerande radiatorflödets temperatur. Andra driftsstrategier (optimering) av radiatorsystemet kan förvisso innebära en annan position på reglerventilen för ett givet driftsfall men skillnaden torde inte bli så stor att det påverkar förutsättningarna för att få god självcirkulation. Från resultaten i Rapport 2 framkommer att det speciella driftfallet med självcirkulation i samtliga undersökta fall ger en högre primär returtemperatur (och därmed sämre avkylning) jämfört med normal drift (med pump). Även om detta, tillsammans med en troligtvis något minskad värmelast, påverkar fjärrvärmesystemet negativt måste nackdelarna i sammanhanget betraktas som obetydliga. Sådana avbrottssituationer har mycket kort varaktighet i förhållande till normal drift och att systemet kan drivas vidare någorlunda normalt under ett elavbrott måste i sig betraktas som ett gott resultat. 15

24

25 SAMMANFATTNING AV PUBLIKATIONER PUBLIKATIONER I AVHANDLINGEN Rapport 1: Ljunggren, P Wollerstrand, J, Optimal radiatorreglering för att nå låg fjärrvärmereturtemperatur. Rapport FoU 2005:142, Svensk Fjärrvärme, Rapporten behandlar i huvudsak radiatorsystem och hur man kan optimera dessa utifrån graden av överdimensionering. För varje kombination av radiatorsystem och fjärrvärmecentral, vid varje lastfall och framledningstemperatur, finns ett optimalt flöde i radiatorkretsen som ger optimal primär returtemperatur. Det kan visas att om högsta möjliga avkylning av primärvatten eftersträvas så borde kretsens flöde minskas vid dellast samtidigt som framledningstemperaturen borde sänkas i något mindre utsträckning än vad som görs vid konstant flöde. De genomförda beräkningarna och simuleringarna har visat att man, utifrån mätning av temperaturer och energianvändning i en radiatorkrets, kan uppskatta radiatorkretsens överdimensionering och utifrån det fastställa ett temperaturprogram som passar kretsens faktiska prestanda bäst. Rapport 2: Ljunggren, P, Fjärrvärmelast vid elavbrott Förstudie. Lunds Tekniska Högskola, Rapporten behandlar vad som händer i fjärrvärmeanslutna uppvärmningssystem i olika typer av byggnader vid ett elavbrott. Vid ett elavbrott stannar ventilen som reglerar fjärrvärmeflödet till radiatorvärmeväxlaren i sitt läge. Förutsatt att fjärrvärmeleverantören kan upprätthålla differenstrycket i nätet kommer då fjärrvärmevatten passera värmeväxlaren. Då pumpen inte fungerar minskar radiatorflödet kraftigt vilket dock får till följd att det kommer att värmas till en relativt hög temperatur i värmeväxlaren. En stor temperaturskillnad mellan fram- och returledning ger en god potential för självcirkulation som baseras på densitetsskillnaden mellan varmt och kallt vatten. Med hjälp av datorsimuleringar och praktiska försök kunde konstateras att värmelasten i mycket hög utsträckning kan bibehållas under ett elavbrott. Detta är möjligt, trots ett kraftigt minskat radiatorflöde, genom att skillnaden mellan inkommande och utgående temperaturer på vattnet i radiatorkretsen ökar kraftigt. ANDRA PUBLIKATIONER AV FÖRFATTAREN Ljunggren, P, Primärvattenavkylning i fjärrvärmecentraler beroende på inkoppling av VVCretur, Examensarbete, Institutionen för Värme- och Kraftteknik, LTH, Ljunggren, P Wollerstrand, J Frederiksen, S. Cascading in District Heating Substations In Pursuit of Low Return Temperatures. Proceedings 9 th International Symposium on District Heating and Cooling, Espoo, Finland, 2004 Ljunggren, P Wollerstrand, J. Cascading and Radiator Flow Optimization in District Heating Substations and Advanced Customer Accounting In Pursuit of Improved Cooling. Proceedings ECOS Conference, Trondheim, Norge,

26 Ljunggren, P Wollerstrand, J, Optimum Performance of Radiator Space Heating Systems Connected to Achieve Lowest Possible District Heating Return Temperature. Proceedings 10 th International Symposium on District Heating and Cooling, Hannover, Tyskland,

27 SLUTSATSER OCH FRAMTIDA ARBETE Arbetet med den här avhandlingen har visat att det, med stöd av teoretiska undersökningar, finns potential att förbättra avkylningen i fjärrvärmecentraler genom att optimera radiatorsystem, dels genom korrekt injustering, men i ännu större omfattning genom mer avancerad reglering av temperaturer och flöden. Det är önskvärt att i framtida arbete testa och utvärdera resultaten genom praktiska försök. Med stöd av beräkningar och praktiska försök har arbetet visat att fjärrvärmeanslutna byggnader har god potential att fortsätta ta emot värme under ett elavbrott. I litteraturen råder den allmänna uppfattningen att alla typer av uppvärmningssystem, inklusive fjärrvärme, upphör att fungera vid ett elavbrott. Resultaten visar att fjärrvärme kan underlätta en krissituation där exempelvis omfattningen av evakueringar kan minskas. Även förutsättningarna för ö-drift på platser där det finns kraftvärme kan underlättas då dessa är beroende av fjärrvärmenätet som värmesänka. Med dessa resultat finns en möjlighet att lyfta fram ett starkt argument för fjärrvärmeanslutning eller rent av möjligheten att ge en leveransgaranti för värmen i vissa byggnader. Detta arbete bör kompletteras med undersökningar av fler byggnadstyper för att kunna skapa en bild av (i första hand Malmös) hela fjärrvärmesystem. 19

28

29 REFERENSER [1] Alvarez, H, Energiteknik, Del 2. Studentlitteratur, Lund, [2] Energimyndigheten, Energimarknad 2005, Rapport ET 2005:21, [3] Energimyndigheten, Energiläget 2005, Rapport ET 2005:23, [4] Eriksson, L, Öar ska klara elavbrott. Artikel i Ny Teknik, , hämtad [5] Fransson, A, Avkylningsarbete på Göteborg Energi AB Rapport FoU 2005:132, Svensk Fjärrvärme, [6] Frost, C Barck-Holst, S Ånäs, P Lövkvist Andersen, A-L, Acceptabla elavbrott? Fyra strategier för säker elförsörjning. Totalförsvarets Forskningsinstitut, [7] Gummérus, P Analys av konventionella abonnentcentraler i fjärrvärmesystem. Doktorsavhandling, Institutionen för Energiteknik, Chalmers tekniska högskola, Göteborg, 1989, ISBN [8] Hjorthol, E. M. Optimization of design values in district heating substations by system simulation. Doktorsavhandling, Institutt for Varme-, Ventilasjons- og Sanitaerteknikk, Norges tekniska högskole, Trondheim, Norge, 1990, ISBN [9] Isfält, E Bröms, G, Effekt- och energibesparing genom förenklad styrning och drift av installationssystem i byggnader Beräkningar. Institutionen för Installationsteknik, KTH, [10] Johansson, P-O Wollerstrand, J, Ännu ej publicerade studier, personlig kommunikation. [11] Karlsson, D, Gothia Power, föredrag [12] Loustarinen, Tero, Värdet av icke levererad fjärrvärme till kunder fjärrvärmecentralens felfrekvenser i fjärrvärmesystem. Rapport FoU 2005:11, Svensk Fjärrvärme, [13] Persson, T., District Heating for Residential Areas with Single-Family Housing, doktorsavhandling, Institutionen för Värme- och Kraftteknik, Lunds tekniska högskola, 2005, ISBN [14] Selinder, P Zinko, H. Marginaler i fjärrvärmesystem. Rapport FoU 2003:85, Svensk Fjärrvärme, Stockholm, [15] Socialstyrelsen, Isstormen i östra Kanada januari SoS-rapport 2000:09,

30 [16] Ståhl, J-P, Beredskapssamordnare, Malmö stad, föredrag [17] Svensk Standard, SS , Dimensionerande utetemperatur Byggnaders effektbehov [18] Wallentun, H Johnsson, J, Grundläggande faktorer för lyckosamma avkylningsprojekt. Rapport FoU 2005:137, Svensk Fjärrvärme, [19] Werner, S, Artikel i FVB-Nytt nr 6, Fjärrvärmebyrån AB, [20] Werner, S, Stor besparingspotential i fjärrvärmesystemen, Fjärrvärmetidningen, 2000:2, p

31 Rapport I

32

33 OPTIMAL RADIATORREGLERING FÖR ATT NÅ LÅG FJÄRRVÄRMERETURTEMPERATUR Forskning och Utveckling P5-003 Patrick Ljunggren och Janusz Wollerstrand Institutionen för Energivetenskaper, LTH ISSN Svensk Fjärrvärme AB Art nr FOU 2005:142

34

35 SAMMANFATTNING Fördelarna med en förbättrad avkylning av primärvatten i fjärrvärmesystem är välkända inom fjärrvärmetekniken. Bland annat kan värmeförluster och pumparbete i näten minskas och kapaciteten öka. Många produktionsslag såsom kraftvärme, värmepumpar, spillvärme och rökgaskondensering gynnas. Den använda kopplingsprincipen i fjärrvärmecentralen anses numera ha underordnad betydelse för avkylningen och påverkar fjärrvärmekostnaden endast marginellt. Minst lika avgörande för avkylningen, och fjärrvärmekostnaden då flödesavgift förekommer, är temperaturnivåerna i de sekundära kretsarna som är anslutna till fjärrvärmecentralen. Under förutsättning att radiatorkretsen är ansluten indirekt, det vill säga via en värmeväxlare, gäller följande: För varje kombination av radiatorsystem och fjärrvärmecentral, vid varje lastfall och framledningstemperatur, finns ett optimalt flöde i radiatorkretsen som ger optimal primär returtemperatur. Det kan visas att om största möjliga avkylning av primärvatten eftersträvas så bör kretsens flöde minskas vid dellast samtidigt som framledningstemperaturen borde sänkas i något mindre utsträckning än vad som görs vid konstant flöde. Man kan då tala om en flytande övergång, med minskande last, från ett högflödessystem till ett lågflödessystem. Dessa från litteraturen i sig delvis kända förhållanden har i detta arbete studerats kvantitativt under en rad förutsättningar. Överdimensionering av radiatorsystem och dess tillhörande komponenter är snarare regel än undantag och medför möjlighet att avsevärt förbättra avkylningen. De genomförda beräkningarna och simuleringarna har visat att man, utifrån mätning av temperaturer och energianvändning i en radiatorkrets, kan uppskatta radiatorkretsens överdimensionering och utifrån detta fastställa ett temperaturprogram som passar kretsens faktiska prestanda bäst. Den mest fördelaktiga lösningen är att optimera både framledningstemperaturen och cirkulationsflödet. Fullständig optimering är möjlig om man mäter inomhustemperaturen. Onlineoptimering försvåras av hysteres hos termostatventiler om radiatorerna är utrustade med sådana. Man kan av beräkningarna se att både lågflödesinjustering och lågtemperaturinjustering av ett 100 procent överdimensionerat radiatorsystem kan ge kraftigt förbättrad avkylning (upp till 12 C) av primärvattnet. Det är emellertid svårt att säga hur stor förbättringen blir, beroende på i vilken mån det har kompenserats för överdimensionering av ett specifikt system. Genom temperatur- och flödesoptimering av ett system kan 3-4 C ytterligare förbättrad avkylning uppnås. Det är intressant att se att även ett perfekt dimensionerat system kan optimeras, med nästan 2 C förbättrad avkylning av primärvattnet som resultat.

36 Är radiatorvärmeväxlaren 100 procent överdimensionerad så sjunker returtemperaturen ytterligare med upp till 1,5 C. En majoritet, 61 procent, av den sålda fjärrvärmen i Sverige omfattas av någon form av flödesavgift. För många byggnader kan man konstatera att det finns ekonomiskt utrymme för investeringar som förbättrar avkylningen i större fjärrvärmecentraler. Även tappvarmvattenkretsen i fjärrvärmecentralen kan modifieras för bästa möjliga avkylning. En av de möjliga lösningarna är behovsstyrd reglering av tappvarmvattentemperaturen och implementering av flödesbegränsning i tappvarmvattenberedaren. Det visas att beredarens värmeväxlare kan överbelastas med minst 20 procent, utan att tappvarmvattentemperaturen sjunker under komfortnivå (45 C), samtidigt som primärvattnets avkylning förbättras.

37 SUMMARY The advantages with an improved cooling of primary water in district heating systems are well-known to district heating engineers. For example, heat losses and pumping energy in the network can be reduced and the network capacity can by this be increased. Many types of heat production, such as combined heat and power plants, heat pumps, waste heat recovery, and flue gas condensation, will operate in a more energy-economical way. The choice of connection scheme of district heating substations is nowadays considered to be of rather minor significance to the cooling, thereby affecting heating costs only marginally. The temperature levels in the secondary (radiator) systems tend to affect return temperatures more. Accordingly, when a tariff favouring a high degree of district heating water cooling applies, secondary temperatures will be of greater importance to heating costs as well. Provided the radiator system is connected indirectly (via a heat exchanger) to the network, the following applies: For every combination of space heating system and substation, at a given load and supply temperature, there is an optimal size of the flow in the space heating circuit, resulting in an optimal (i.e. lowest) primary return temperature. It can be shown that, if highest possible cooling of primary water is aimed at, the magnitude of the flow in the circuit should be reduced at part load while the supply temperature should be reduced less than is done with a constant circulation flow rate. One can then speak of a moving transition, with decreasing load, from a high flow balanced system to a low flow balanced system. In this work these observations, partly per se known from literature, were studied quantitatively under various assumptions. In practice, oversizing of space heating systems and its components is a rule rather than an exception and implies a possibility to substantially improve primary water cooling. The performed calculations and simulations in this work show that it is possible, with measurements of temperatures and energy consumption in a space heating system, to estimate the existing oversizing and, having derived this information, to establish a temperature program that best fits the system s characteristics. The most favourable solution is to optimize both the supply temperature and the circulation flow rate. Complete optimization is possible with measurement of the indoor temperature. Such online optimization, however, in practise will become less efficient due to hysteresis in thermostatic valves, if the radiators are equipped with such valves. Both low flow balancing and low temperature adjustment of a 100 per cent oversized space heating system can significantly improve the degree of primary water cooling (up to 12 C). It is, however, difficult in general terms to predict how large improvement that can be made, depending on to what degree the oversizing has been compensated in a specific system.

38 Temperature and flow optimization of a system can give another 3-4 C improved cooling. It is interesting to see that even a perfectly designed system can be flow optimized; with almost 2 C improved cooling as a result. If the radiator heat exchanger in the substation is 100 per cent oversized, the primary return temperature will be lowered by up to 1.5 C. The majority, 61 per cent, of the amount of the district heating supplied in Sweden is sold according to a tariff including some kind of incentive to minimize flow rates. It turns out that for most buildings there is economic room for investments aiming at improving the cooling. Even the control of the domestic hot water circuit in the substation can generally be modified to provide a better degree of cooling. One possible measure to attain this is to apply demand side control of domestic hot water temperature and implementation of flow limitation at the domestic hot water heater. It can be shown that the heat exchanger generally can be overloaded by at least 20 per cent, without resulting in a decrease of hot water temperature below comfortable level (45 C), and at the same time improve the cooling of primary water.

39 INNEHÅLL INLEDNING 1 BAKGRUND 1 SYFTE 1 METOD 2 BEGRÄNSNINGAR 2 FJÄRRVÄRMECENTRALEN 3 AVKYLNING OCH FUNKTION 3 OPTIMALT VAL AV KOPPLINGSPRINCIP 4 RADIATORKRETSEN 9 BAKGRUND 9 MODELLERING 10 ÖVERDIMENSIONERING AV RADIATORYTA 13 KOMPENSERING AV RADIATORPROGRAM 19 JÄMFÖRELSE AV TEMPERATURPROGRAM 22 JÄMFÖRELSE MED FÄLTMÄTNINGAR 26 ONLINEOPTIMERING MANUELL OPTIMERING 27 DISKUSSION OCH FÖRSLAG TILL VIDARE FORSKNING 29 TAPPVARMVATTENREGLERING OCH DESS INVERKAN PÅ AVKYLNING AV PRIMÄRVATTEN 31 EKONOMISK UTVÄRDERING 35 KUNDENS PERSPEKTIV 35 FJÄRRVÄRMEBOLAGETS PERSPEKTIV 37 SLUTSATSER 39 REFERENSER 41