UPPVÄRMDA KONSTGRÄSPLANER

Transkript

1 UPPVÄRMDA KONSTGRÄSPLANER Erfarenheter av att driva och anlägga uppvärmda fotbollsplaner av konstgräs i Sverige samt teoretiska beräkningar av pumparbete, effek- och energibehov. BJÖRN LINDGREN Akademin för hållbar samhälls- och teknikutveckling Kurs: Examensarbete Kurskod: ERA200 Ämne: Energiteknik Högskolepoäng: 15 Program: Energiingenjörsprogrammet Handledare: Benny Ekman Examinator: Benny Ekman Uppdragsgivare: Katarina Bååt, Energikontoret, Örebro Datum:

2 ABSTRACT With the high demands on elite soccer players in Sweden today it is required that welldefined outdoor fields are available for play as often as possible. For it to be possible to play football outdoors during the coldest seasons in Sweden it requires that soils under the grass are heated so that ground frost is prevented. If the ground is too hard the risk for injuries would be too high. This has led to that more and more facilities are choosing to build heated artificial fields in Sweden today. The thesis is meant provide insight into how various sport facilitys in Sweden have preformed there soultions to keep the field playable during the winter. The thesis also examines which power and energy required for different geographical locations. With the condition that the location for the facility has normal conditions in the soil, the cost for a complete installation of an unheated artificial turf is about 6 million SEK. The price for just the grass is at million and about for the sviktpad. Then there is 3-4 million for a complete heating system with district heating. Total construction cost for a heated field with artificial turf is thus about 10 million. For power and energy calculations, it is assumed that the power required to keep the field above zero degrees, is equal to the convection and radiation losses along emitted from the field. Convection losses are calculated from averages of outdoor temperature and wind speed. The calculations show that a power of 165 W/m², which corresponds to kw for a normal sized elit football field, is enough to keep a football field playable at an outdoor temperature of -15 degrees. The required energy increases the further north the field is. In Luleå the recuired energy is calculated to about MWh for normal wether conditions. In Västerås the equivalent figure is MWh and 850 MWh in Halmstad. The required energy are greatest in December, January and February. The calculations also show that the required temperature of heat carrier and pump work decreases as the distance between the coils is reduced. This, however, would mean an increased number of coils and thus increased material costs. The conclution of the thesis is that there are many ways to keep a field with artificial turf heated. The traditional systems of district heating works well but can be modernized for instance with an energy store that stores solar energy during the summer. Laying of manifolds can be done either at the short or the long side of the field. In the latter option it may be advantageous to split the field into sections, particulary if parts of the field are more exposed to shadow. i

3 Keyword: required energy, ground heating, heat carrier, coils, heat transfer, excess heat, environmentally friendly, soil structure, granules, sport facilities Nyckelord: energibehov, planvärme, värmebärare, rörslingor, värmeöverföring, överskottsvärme, miljövänligt, markstruktur, granulat, sportanläggningar ii

4 FÖRORD Det här examensarbetet motsvarar 15 högskolepoäng och skrivs som en avslutande del på energiingenjörsprogrammet på Mälardalens högskola i Västerås. Jag vill tacka min handledare Benny Ekman för hjälp och idéer till arbetet. Ett stort tack riktas även till alla som tog sig tid och ställde upp på intervjuer. iii

5 SAMMANFATTNING I och med de höga kraven på elitfotbollsspelare i dagens Sverige krävs också att det finns välfungerande utomhusplaner tillgängliga för spel så ofta som möjligt. För att det ska vara möjligt att spela fotboll utomhus under de kallaste årstiderna krävs det att marken under konstgräsplanerna värms upp så att tjälbildning förhindras. Är marken för hård skulle skaderisken vara allt för hög. Detta har lett till att allt fler väljer att anlägga uppvärmda konstgräsplaner i Sverige idag. Syftet med arbetet är att ge insyn i hur olika sportanläggningar i Sverige har utfört sina lösningar för att hålla konstgräsplanen tillräckligt varm. I arbetet undersöks också vilket effekt- och energibehov som krävs för olika geografiska lägen. Med förutsättning att anläggningsplatsen har normala markförhållanden ligger kostnaderna för en fullständig anläggning av en kall konstgräsplan på runt 6 miljoner kronor. Priset för endast gräset ligger på 1,5 1,7 miljoner kronor och kronor för sviktpad. Sedan tillkommer 3-4 miljoner för ett komplett uppvärmningssystem med fjärrvärme och undercentral. Total anläggningskostnad för en uppvärmd konstgräsplan är således cirka 10 miljoner kronor. För effekt- och energiberäkningarna är det antaget att den effekt som krävs, för att hålla planen över noll grader, är lika stor som de konvektions- och strålningsförluster som tillsammans avges från planen. Konvektionsförlusterna är beräknade utifrån medelvärden av utomhustemperatur och vindhastighet. Beräkningarna visar att en effekt på 165 W/m², vilket motsvarar 1350 kw för en normalstor elvamannaplan, är tillräckligt för att hålla en fotbollsplan spelbar vid en utomhustemperatur på 15 grader. Energibehovet ökar ju längre norrut planen är anlagd. I Luleå beräknas ett årligt energibehov på cirka MWh krävas under normala väderförhållanden. I Västerås landar motsvarande siffra på MWh och i Halmstad 850 MWh. De månader där energibehovet är som störst är december, januari och februari. Beräkningarna visar också att erforderlig temperatur på värmebäraren och pumparbete minskar då avståndet mellan rörslingorna minskar. Detta skulle däremot innebära ett ökat antal rörslingor och på så sätt ökade materialkostnader. Slutsatsen med arbetet blir att det finns många sätt att värma en konstgräsplan på. De traditionella systemen med fjärrvärme fungerar bra men kan moderniseras med exempelvis ett energilager som lagrar solenergi under sommaren. Förläggning av samlings- och fördelningsrör kan ske antingen vid kortsidan eller långsidan. Vid det senare alternativet kan det vara fördelaktigt att dela upp planen i sektioner, speciellt om delar av planen är utsatta för mer skugga. iv

6 INNEHÅLL 1 INLEDNING Bakgrund Problemformulering Syfte Avgränsning METOD LITTERATURSTUDIE Konstgräs som underlag till fotbollsplaner i Sverige Historik Fördelar Nackdelar Uppvärmning Riktlinjer för konstruktion och underhåll Förberedande anläggningsarbete Uppbyggnad Mattan Överbyggnad Dränering Planvärme Underhållsarbete Kostnader Värmeöverföring Värmeledning Konvektion Strålning Flöde i rör ERFARENHETER FRÅN OLIKA SPORTANLÄGGNINGAR Fjärrvärme som värmekälla till Södertälje fotbollsarena Bakgrund Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Styrning och underhåll Kostnader...18 v

7 4.2 Fjärrvärme som värmekälla till Swedbank Park i Västerås Bakgrund Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Styrning och underhåll Kostnader Överskottsvärme på Norrtälje sportcentrum Bakgrund Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Styrning och underhåll Kostnader Uppvärmt energilager på Kungsängens IP i Upplands-Bro Bakgrund Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Styrning och underhåll Kostnader Uppumpat grundvatten till Hallsbergs sportanläggning Bakgrund Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Styrning och underhåll Kostnader TEORETISK BERÄKNING AV EFFEKT-, ENERGIBEHOV OCH PUMPARBETE FÖR UPPVÄRMNINGSSYTEMET Dimensionerande effektbehov Värmeavgivning från rörslingorna Konvektionsförluster Strålningsförluster Rördimensionering och pumparbete Energianvändning RESULTAT Vilka är konsekvenserna med konstgräs och uppvärmning av planen? Vilka riktlinjer finns med avseende på konstruktion och underhåll? Beräkning av dimensionerande effekt- och energibehov Dimensionerande effektbehov Tryckfall och pumparbete Energibehov...37 vi

8 7 DISKUSSION SLUTSATSER FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE BILAGOR BILAGA 1 INTERVJUFRÅGOR NORRTÄLJE BILAGA 2 INTERVJUFRÅGOR UPPLANDS BRO BILAGA 3 INTERVJUFRÅGOR HALLSBERG BILAGA 4 INTERVJUFRÅGOR SÖDERTÄLJE BILAGA 5 INTERVJUFRÅGOR VÄSTERÅS FIGUR- OCH TABELLFÖRTECKNING Figur 1 SBR granulat (Unisport.com, 2013)... 7 Figur 2 Översta lagret på en vanligt konstruerad konstgräsplan med sviktpad (Föredrag Hallsbergs kommun, 2012) Figur 3 Genomskärning av en konstgräsplans alla lager. (SvFF:s råd för skötsel och underhåll, 2012)... 8 Figur 4 Olika dränledningsdragningar. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012)... 9 Figur 5 UC, fördelningsrör, samlingsrör och rörslingor vid förläggning på kortsidan. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) Figur 6 Hastighetsprofil för laminärt och turbulent flöde Figur 7 Flödesschema över planvärmen för Södertälje fotbollsarena (Sammanställning fjärrvärmeförbrukning, 2010) Figur 8 Fördelnings- och samlingsrör från undercentralen till Swedbank Park i Västerås Figur 9 Genomskärning av Norrtäljes konstgräsplan, snitt från kortsidan. (Norrtäljemodellen, 2010) Figur 10 Borrhålen i energilagret (miljonytta.se, 2012) Figur 11 Flödesschema Hallsberg sportanläggning (Föredrag Hallsbergs kommun, 2012) Figur 12 Principskiss för förläggning av rörslingor, fördelnings- och samlingsrör vii

9 Figur 13 Energibalans för bevaring av energi vid markytan Figur 14 Korrigeringsfaktor för en rad horisontella cylinderformade rör Figur 15 Luftens värmeöverföringskoefficient beroende av vindhastigheten vid en utomhustemperatur på -15 C Figur 16 Dimensionerande effektbehov i w/m 2 beroende av vindhastigheten och utomhustemperaturen Tabell 1 Värmeledningstal (Çengel, Turner, Cimbala, 2008) Tabell 2 Egenskaper för 24,5 % Etylalkohol vatten Tabell 3 Egenskaper för luft vid atmosfärstryck Tabell 4 Månadsmedelvärde av vindhastighet m/s år (Alexandersson, 2006) Tabell 5 Månadsmedeltemperatur C år (SMHI, 2013) Tabell 6 Effektbehov i W/m2 beroende på utomhustemperaturen vid vindhastigheten 3,72 m/s Tabell 7 Erforderlig medeltemperatur på rörslingorna för att klara effektbehovet vid olika utomhustemperaturer Tabell 8 Tryckfall för rörslingorna Tabell 9 Tryckfall för fördelnings- och samlingsrör Tabell 10 Tryckfall och pumpeffekt för hela uppvärmningssytemet Tabell 11Totala energibehovet per månad för Luleå, Västerås och Halmstad Tabell 12 Totala energibehovet per år för Luleå, Västerås och Halmstad Tabell 13 Totala årskostnad för uppvärmningen för Luleå, Västerås och Halmstad vid en energikostnad på 60 öre/kwh viii

10 NOMENKLATUR Benämning Tecken Enhet Area A m² Conduction shape factor S m Densitet ρ kg/m³ Effekt q W Emissionstal ε Friktionskoefficient λ Förläggningsdjup z m Hastighet v m/s Hydraulisk diameter d h m Innerdiameter d i m Kinematisk viskositet υ m²/s Längd L m Massflöde kg/s Medelhastighet v m m/s Omgivningstemperatur T omg C Prandtls nummer Pr Relativ ytråhet ε mm Reynolds tal Re Specifik värmekapacitet Cp J/kg, C Stefan-Bolttzmann s konstant σ Temperaturdifferens ΔT C Tjocklek t m Tryck P kpa Tryckfallsförlust ΔP L Pa Tryckgradient R Pa/m Tvärsnittsarea A t m² Volymflöde m³/s Värmeledningsförmåga k W/m, C Värmeöverföringskoefficient h W/m², C Ytarea A y m² Yttemperatur T y C Ytterdiameter d y m FÖRKORTNINGAR OCH BEGREPP SEK SVFF Svensk krona Svenska fotbollsförbundet ix

11 1 INLEDNING Sedan den första konstgjorda gräsmattan lanserades år 1965 har utvecklingen gått framåt med stormsteg och idag används konstgräs inom ett väldigt brett område. Allt ifrån gräsbelagda idrotter som fotboll, rugby, tennis och golf, till andra områden som underlag till terrasser, altaner och trädgårdar. (Artificialgrass.info, 2012) I takt med det ökade användandet av konstgräs till fotbollsplaner har också olika tillhörande uppvärmningssystem diskuterats för att kunna förlänga spelsäsongerna ytterligare. Det här examensarbetet är tänkt att visa vilket effekt- och energibehov som krävs för att hålla en plan spelbar under de kallare årstiderna. Det ska även ge en överblick över erfarenheter från olika sportanläggningar i Sverige. Arbetet utförs främst ur ett energiperspektiv, men tar även upp frågor kring kostnader och konstruktion. Fakta och information till examensarbetet har hämtats genom sökningar på internet, skollitteratur och intervjuer med respondenter från olika sportanläggningar. Intervjuerna har gett arbetet en mer fördjupad del med insyn från några sportanläggningars egna erfarenheter. Uppdragsgivaren för examensarbetet är Katarina Bååt, Energikontoret Örebro. 1.1 Bakgrund Behovet av uppvärmda konstgräsplaner kommer från ett ökat utnyttjningsbehov. I dag förväntas fotbollsspelare på elitnivå kunna spela så många timmar som möjligt under ett år. Uppvärmningen är till för att hålla marken mjuk och tjälfri under de kallare årstiderna för att på så sätt minska skaderisken. Konstgräs är också ett mycket tåligare och underhållsfriare underlag och kräver heller ingen viloperiod mellan spelsessionerna som naturgräs gör. Med uppvärmt konstgräs kan alltså utomhusplaner vara tillgängliga för spel i stort sett hela året om. I och med att det krävs en stor mängd energi för att hålla en fotbollsplan uppvärmd under ett år är det viktigt att uppvärmningssystemet hålls så energisnålt som möjligt. Finns det en närliggande ishall kan värme från dess kylanläggning ofta användas till att värma upp en konstgräsplan. Ett annat vanligt uppvärmningsalternativ är att använda fjärrvärme från fjärrvärmenätets returledning. Även andra, mer unika lösningar, finns och kommer att redovisas i senare kapitel. 1

12 1.2 Problemformulering Fokus på detta arbete har varit att få svar på ett antal huvudfrågor om uppvärmning av konstgräsplaner. Svaren på frågorna i problemformuleringen redovisas kontinuerligt genom hela examensarbetet och sammanfattas sedan i resultatkapitlet. Vilka är fördelarna med konstgräs och uppvärmning av planen? Vilka riktlinjer finns med avseende på konstruktion och underhåll? Hur är olika uppvärmningssystem konstruerade i verkliga fall? Hur ser kostnaderna ut för anläggning och drift? Hur stort är effektbehovet för att hålla en plan spelbar? Hur stort är energibehovet per månad? Vilket tryckfall kommer att uppstå i rörslingorna och hur bör dessa vara dimensionerade? 1.3 Syfte Syftet med detta examensarbete är att beräkna dimensionerande effekt och energibehov för att hålla en konstgräsplan spelbar året om. I beräkningarna ska hänsyn till geografiskt läge och utnyttjningstid tas. Syftet är även att med hjälp av intervjuer, där frågorna främst behandlar energi, konstruktion och kostnader, få en överblick över hur olika sportanläggningar med uppvärmt konstgräs drivs i dagsläget. 1.4 Avgränsning Arbetet inriktar sig enbart på konstgräsplaner som är avsedda för fotboll. Arbetet avgränsas genom att endast konstgräsplaner som ligger inom Sveriges gränser studeras. Arbetet fokuseras enbart på det som berör konstgräsplanen och dess uppvärmningssystem. Hänsyn tas alltså inte till belysning och liknande detaljer på själva sportanläggningen. 2

13 2 METOD Examensarbetet består i huvudsak av tre delar, en litteraturstudie, en beräkningsdel och en intervjudel, där erfarenheter från befintliga fall redovisas. Litteraturstudien gjordes i början av arbetet för att få insyn i hur konstgräsplaner ser ut i dagsläget och varför det finns ett behov av dessa. Fakta är främst hämtade från SvFF:s hemsida, övriga hemsidor från till exempel konstgräsleverantörer har också använts. Fakta och beräkningsunderlag är främst hämtade från kurslitteratur och ur andra vetenskapliga rapporter i ämnet. Beräkningarna utfördes sedan i Microsoft Excel. Intervjudelen, där fokus har varit att försöka få erfarenhetsmässiga kunskaper om uppvärmda konstgräsplaner, har skett genom intervjuer med representanter från olika sportanläggningar. Frågorna i intervjuerna behandlar främst områdena kostnader för anläggning och drift, konstruktion av konstgräsplanen och dess uppvärmningssystem. Hela intervjuerna redovisas i kapitlet Bilagor. De personer som intervjuats är: Bo Carlson, Hallsberg Bo Larsson, Upplands-Bro Bo Wedlund, Driftansvarig på Södertäljes fotbollsarena. Lars Björketun, Upplands-Bro Patric Nydahl, DC Norrtälje Sportcentrum AB Stefan Svedlund, Drift- och teknikansvarig Västmanland fastighetsskötsel AB 3

14 3 LITTERATURSTUDIE 3.1 Konstgräs som underlag till fotbollsplaner i Sverige Det här kapitlet är tänkt att kortfattat ta upp historik om konstgräsets utveckling. Vilka föroch nackdelar det finns med användning av konstgräs som underlag till fotbollsplaner. Det tas även upp varför det kan föreligga ett uppvärmningsbehov av planen och vilka konsekvenser det då innebär Historik I Sverige har konstgräs använts till fotbollsplaner sedan mitten av 1970-talet. Vid 2000-talet ökade användningen av konstgräs markant då ett nytt konstgrässystem introducerades. Det nya systemet innebar att längden på stråna ökade och att gummifyllning användes som utfyllningsmaterial i gräsmattan. Det nya konstgräset ansågs fungera betydligt bättre än dess föregångare. Innan introduktionen av det nya gräset fanns det i slutet på 1990-talet sammanlagt cirka 70 planer med konstgräs i Sverige. I dagsläget finns det nästan 500 (493) elvamannaplaner som använder konstgräs som underlag. 69 av dessa planer är anslutna till ett uppvärmningssystem. (Fogis.se, 2013) Fördelar En stor fördel som konstgräs har gentemot naturgräs är att konstgräset är ett mycket tåligare och starkare material. Planer med naturgräs slits alltså ut mycket fortare och kan inte användas lika intensivt. Antalet speltimmar för en naturgräsplan brukar i genomsnitt ligga på timmar medan konstgräsplaner kan brukas i stort sett hur mycket som helst. Konstgräset är mer utrymmeseffektivt än naturgräs. Detta eftersom en naturgräsplan behöver en återhämtningsperiod mellan matcher och träningar för att slitningar av planen inte ska bli för stor. Behovet av antal planer blir därför lägre vid användning av konstgräs om ett intensivt utnyttjandebehov finns. En konstgräsplan kräver inte lika stort underhållsarbete som en plan med naturgräs. De är dock inte helt underhållsfria, vilket är en vanlig uppfattning bland personer som inte är insatta. Om det dessutom krävs färre planer i och med att dem är mer utrymmeseffektiva, blir skillnaderna för underhållsarbetet ännu större. Kvalitén på fotbollspelet håller en mycket jämnare nivå än på naturgräs. Detta eftersom konstgräset bevarar i stort sett samma kvalité på planens underlag oberoende av hur mycket det utnyttjas. Dessutom påverkas inte konstgräsplaner lika mycket av dåligt väder. (Artificialgrass.info, 2012) 4

15 3.1.3 Nackdelar Granulatet som används som fyllnadsmaterial i konstgräsplaner är tillverkade av gummi från återvunna däck vilket kan medföra lokala miljörisker. Mätningar och beräkningar som gjorts indikerar att det sannolikt innebär en liten hälsorisk att vistas och spela på konstgräsplaner med gummi från återvunna däck. (Kemikalieinspektionen, 2006) En nackdel enligt vissa är det snabbare spelet och bättre studs på bollen som konstgräs medför. Med dagens teknik konstrueras dock konstgräsplaner på ett sådant sätt att de ska efterlikna naturgräs i spelkänsla så mycket som möjligt. (Artificialgrass.info, 2012) Investeringskostnaden för en konstgräsplan är högre. En investering till konstgräs kan dock bli lönsamt i längden i och med de lägre underhållskostnaderna. Både de minskade underhållskostnaderna och det ökade antalet möjliga speltimmar medför att kostnaden per speltimme minskas kraftigt Uppvärmning En ouppvärmd konstgräsplan, har liksom en naturgräsplan, ett begränsat antal speltimmar per år om det blir för kallt, vilket är vanligt vissa perioder under året i Sverige. Trots att en idrottsförening har flera planer så kan det innebära att spel ändå inte kan utföras då temperaturen blir för låg. För att förhindra att planerna ska bli obrukbara under en viss tid av året kan ett uppvärmningssystem installeras. Uppvärmda konstgräsplaner ger fotbollspelare i Sverige liknande förutsättningar som i övriga världen där utomhusträning och matcher kan ske året runt. Uppvärmningssystemets uppgift är att hålla marken under planen tillräckligt varm för att motverka tjälbildning. För att spara energi används inte värmen för att smälta snö och is och därför kan lågtempererad värme användas. (Artificialgrass.info, 2012) Konsekvenserna av uppvärmningen blir ökade investerings- och driftskostnader. Även underhållsarbetet blir högre då snöplogning krävs för att hålla planen i spelskick. Den totala snöplogningen varje vinter innebär också en genomsnittlig förlust av granulat på cirka 5-8 ton. (Söderqvist, 2011) Priset för granulat ligger på mellan och kronor per ton beroende på vilken typ som används. (konstgrasexperten.se, 2013) 3.2 Riktlinjer för konstruktion och underhåll Följande kapitel är tänkt att ge en inledande överblick över hur konstgräsplaner bör anläggas, hur de är uppbyggda, vilket underhållsarbete de behöver och hur mycket de kostar att anlägga och driva. 5

16 3.2.1 Förberedande anläggningsarbete Innan en konstgräsplan anläggs är det viktigt att genomföra en grundlig geotermisk undersökning för att fastställa vilka jordarter den befintliga marken består av. Detta har betydelse för markens bärighet och dräneringsförmåga vilka är viktiga parametrar för en fotbollsplan. Val av planens placering är också en viktig del vid projekteringen av en konstgräsplan. Intilliggande skogsområden och höga träd är till nackdel för en konstgräsplan eftersom löv och grenar från träden kan förmultna och ge grund för oönskad vegetation på planen. Vid planer med uppvärmningssystem är en annan nackdel den minskade gratisenergin från solinstrålning. Detta gäller speciellt planer med svart granulat som lätt absorberar solstrålning. (Wedlund, 2013) En fullstor fotbollsplan ska vara mellan 65 och 68 meter bred och 105 meter lång. Planer som är avsedda för elitfotboll bör eftersträva måtten 68 x 105 meter. Konstgräset bör anläggas 3 meter extra på varje sida vilket ger totalmåtten 74 x 111 som motsvarar en gräsyta på 8214 kvadratmeter. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) Uppbyggnad Mattan En konstgräsplan är uppbyggd av flera olika lager. De olika lagren fyller var för sig sin egen funktion men helheten styr planens idrottstekniska kvalité. Det översta lagret, själva konstgräsmattan ser ut som en vanlig gräsmatta, men istället för naturligt gräs består stråna av konstfibrer. Gräsfiberstrånas rötter binds ihop i ett underlag av fiberduk. Materialet i gräset består vanligtvis av polypropylen eller polyetylen. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) Konstgräset fylls ut med ett tunt lager granulat och ett tunt lager sand. Lagren med fyllnadsmaterial är till för att ge stadga till gräset så att det lättare står upp och att ge fäste för fotbollsskorna och bör därför vara mins 15 millimeter djupt. Sanden fungerar också som en tyngd för att hålla mattan på plats. Granulat, en typ av gummikulor, används för att göra planen mjukare och får på så sätt bollen att studsa bättre. Svart SBR granulat är det vanligaste och billigaste alternativet till konstgräsplaner och är tillverkat av återvunna biloch maskindäck. (Unisport.com, 2013) 6

17 Figur 1 SBR granulat (Unisport.com, 2013) Det finns två typer av konstgräsmattor, en med sviktpad som underlag och en utan. Paden består av ett vattengenomsläppligt material och har ungefär samma egenskaper som gummigranulatet, fördelen är att den inte kompakteras och behåller därför sin sviktande karaktär bättre. För att efterlikna en naturlig gräsplan brukar grässtråna sticka upp ungefär 20 millimeter ovanför fyllnadsmaterialen. Den totala längden på konstgrässtråna blir då oftast millimeter på planer utan pad. Mattor med pad har ett minskat behov av granulatfyllning och kan därför ha en total stråhöjd på cirka 40 millimeter. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) Eftersom gräsmattan ändrar storlek beroende på väder och temperatur fästs den inte i paden. Mattan måste kunna röra sig fritt när eventuella storleksförändringar sker annars finns det en risk att sprickor och skrynklor bildas. (Artificialgrass.info, 2012) Figur 2 visar det översta lagret, själva mattan, på en vanligt konstruerad konstgräsplan med sviktpad. Fyllnadsmaterial består av granulat och sand, mängden fyllnadsmaterial bestäms utifrån planens önskade egenskaper. Figur 2 Översta lagret på en vanligt konstruerad konstgräsplan med sviktpad (Föredrag Hallsbergs kommun, 2012) Överbyggnad Marklagret under gräset är en viktig del av en konstgräsplans uppbyggnad. Planen måste ha en god vattengenomsläpplighet och vara tillräckligt stabil för att inte ojämnheter i planen ska uppstå vid spel och underhållsarbete. I figur 3 visas vilka lager en konstgräsplan består av. Under mattan ligger ett bärlager av stenmjöl, kornstorlek 0-32 millimeter. Sedan följer ett förstärkningslager bestående av 7

18 stenkross, kornstorlek 0-63 millimeter. Underst ligger dräneringslagret som ofta fylls ut med makadam. Figur 3 Genomskärning av en konstgräsplans alla lager. (SvFF:s råd för skötsel och underhåll, 2012) Dimensionerna på de olika lagren beror på hur den ursprungliga marken ser ut där planen anlades. (SvFF:s råd för skötsel och underhåll, 2012) Normalt är förstärkningslager på cirka millimeter och bärlager på cirka 150 millimeter. För att planen ska bli jämnare justeras bärlaget med ett mer finfördelat stenmjöl av kornstorlek 0-4 millimeter. (sportsbygg.se, 2013) För att undvika att vattengenomsläppligheten blir för dålig är det väldigt viktigt att hålla avjämningslagret tillräckligt tunt, max 20 millimeter. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) Dränering För att undvika bildning av vattensamlingar på planen är det viktigt att en välfungerande dränering finns. Dräneringsrör med en diameter på cirka 100 millimeter läggs under planens förstärkningslager. Vanligtvis används makadam som fyllnad runtom rören då det har en mycket bra vattengenomsläpplighet. Rören kan läggas på två olika sätt, antingen i planens längdriktning eller som ett fiskbensmönster. 8

19 Figur 4 Olika dränledningsdragningar. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) Då rören läggs i planens längdriktning har de en högpunkt under mittlinjen och en lutning på 0,5 procent mot kortsidorna. Vid planens kortsida ansluts ofta dräneringsrören med ett grenrör där ena änden ansluts till en dagvattenledning eller annat utlopp. Den andra änden dras upp till ytan för att underlätta spolning och rengöring av ledningen. Rensbrunnar placeras vid planens kortsidor. För att få en ännu bättre ytvattenavrinning kan planen anläggas med en lutning på 1-1,3 procent i tvärled. Högsta punkten är placerad i planens mitt med en lika stor lutning mot vardera långsidan. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) Vid väldigt kraftig nederbörd kan överskottsvattnet lagras i underlagren vilket medför att vattenflödet saktas ner. Har planen ett väl fungerande dräneringssystem och en bra konstruktion kan den få en bättre vattengenomrinning än en naturgräsplan. (Artificialgrass.info, 2012) Planvärme I och med användning av planvärme för en konstgräsplan går det att förlänga spelsäsongen så att planen i stort sett blir spelbar året runt. Målet med uppvärmningen är inte att smälta nedfallen snö utan att hålla marken tillräckligt mjuk och tjälfri. Uppvärmningen sker genom att låta ett värmebärande medium cirkulera i rörslingor förlagda under gräsmattan. Vanligen läggs slingorna i bärlagret. Det måste finnas tillräckligt med material mellan rörslingorna och ytan för att dessa inte ska ta skada eller förskjutas vid belastningar på planen. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) Numera finns det en speciell spårad sviktpad som är tillverkad för att rörslingorna ska kunna ligga i den utan risk att ta skada. (Spentab.se, 2013) Rörslingorna består av ett värmetåligt material, vanligtvis polyeten och har en diameter på cirka 25 millimeter. Dessa är förlagda med ett centrum till centrum avstånd på centimeter. Fördelnings- och samlingsrör är oftast placerade vid planens ena kortsida och är anslutna till en undercentral där uppvärmningen av värmebäraren sker via en värmeväxlare. 9

20 Tilloppet går då från fördelningsröret längs med planens långsida och vänder vid planens bortre kortsida och går tillbaka till samlingsröret. Figur 5 UC, fördelningsrör, samlingsrör och rörslingor vid förläggning på kortsidan. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) I rörslingorna används ett värmebärarmedium som består av vatten med ett tillsatt fryspunktsnedsättande ämne. Detta för att inte mediet ska frysa och orsaka skador på rören vid avbrott av uppvärmningen under kalla årstider. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) Då det inte erfordras så höga temperaturer för uppvärmning av en konstgräsplan används ofta energi från en sekundär energikälla eller någon typ av överskottsvärme. I Sverige är fjärrvärme det vanligaste alternativet. (SvFF:s riktlinjer och rekommendationer, 2012) I vissa fall kan överskottsvärme täcka hela energibehovet och kostnaderna för uppvärmningen blir då bara driften av cirkulationspumpen. 10

21 3.2.3 Underhållsarbete En god omvårdnad av konstgräsplanen är viktig för att planen ska behålla sina egenskaper och livslängd på bästa sätt. Det är en del faktorer som påverkar hur mycket underhållsarbete som erfordras för att uppfylla kraven på planens egenskaper. Faktorerna som vädrets inverkan, vilka material planen är uppbyggd av, antalet speltimmar på planen och antalet träd i närheten. Har en gräsplan blivit misskött kan följderna bli att planen blir mer ojämn och hård, vilket gör att skaderisken ökar och att planens spelegenskaper blir sämre. En plan som blivit misskött förväntas också få en förkortad livslängd. Borstning av planen bör ske minst en gång i veckan. Används planen varje dag bör borstningen istället ske mer frekvent. Genom att borsta gräset reser sig fiberstråna vilket ger en mer naturlig spelkänsla. Det hjälper även till att fördela ut gummigranulatet över hela planen. För att undvika att det bildas mönster efter borstningsmaskinerna i gräset bör körmönstret varieras. Till exempel först efter längdriktningen, sedan breddriktningen och slutligen diagonalen. Vissa områden på planen som är speciellt utsatta, framförallt straffområdet och målgården, kan behöva borstas extra och i sin tur fyllas på med kompletterande granulat. Skräpplockning från planen bör ske regelbundet. Om planen är omgiven av träd är det av stor vikt att löv och dylikt avlägsnas så att dessa inte multnar och skapar grund för mossa och gräs att växa i. För att planen inte ska bli för hård och ojämn behövs granulat- och sandskiktet med jämna mellanrum ytluftas eller djupluckras. Då är det särskilt viktigt att planen är ren så att inte smuts följer med ner i konstgräset. Vissa konstgräsplaner, främst de som finns på elitarenor, är utrustade med konstbevattningssystem. Bevattning av planen resulterar i att bollfriktionen blir lägre och genererar på så sätt ett snabbare spel. Det minskar även risken för friktionsbrännskador vid kontakt med gräset. Under sommaren kan planen bli väldigt varm på grund av solstrålning, speciellt då svart granulat används. Svart färg absorberar solstrålning väldigt bra och bevattning av planen gör så att den blir svalare. Även en uppvärmd konstgräsplan är i behov av att snöplogas eftersom värmen från rörslingorna inte är avsedd för att smälta snö. För att inte planen ska riskera att ta skada av snöplogningsarbetet kan det sista centimetertjocka snölagret borstas bort istället. Saltning är en effektiv åtgärd vid frost- och töväder. Vid kallare temperaturer än -5 C ger däremot saltning väldigt liten effekt och större mängder salt kan ha en negativ inverkan på planens vattengenomsläpplighet. (SvFF:s råd för skötsel och underhåll, 2012) Om en konstgräsplan sköts på ett omsorgsfullt och noggrant sätt kan den hålla i upp till 15 år. (Artificialgrass.info, 2012) För fotboll på elitnivå byts gräset dock ut ungefär vart femte år. Istället för att kassera gräset kan det användas på en annan arena där fotboll spelas på en lägre nivå. (Wedlund, 2013) 11

22 3.2.4 Kostnader I rapporten Drift och energiundersökning redovisas de genomsnittliga kostnaderna för investering och underhåll för Glysisvallen i Hudiksvall. Byggår 2007 med investering på 9,2 miljoner kronor. Byggnation av omklädningsbyggnad med fyra ombytesrum, ett driftsrum, ett domarrum, toaletter och förråd för 4,1 miljoner kronor. Fjärrvärme för kronor per år, februari till november. El för pumpar och belysning för kronor per år. Tillförsel av miljögodkänt granulat för kronor per år. Skötsel av planen så som borstning, städning och snöplogning inklusive hyrning av maskiner för kronor per år. Planen nyttjar fjärvärme från värmeverkets returledning som energikälla för uppvärmning av konstgräsplanen. Tidigare var Glysisvallen öppen för spel året runt. På grund av de höga drift- och underhållskostnaderna under perioden december till januari beslutades det att en förkortning av utnyttjningstiden under den perioden var nödvändig. (Söderqvist, 2011) 3.3 Värmeöverföring Enkelt sagt är värmeöverföring en transport av energi på grund av temperaturskillnader. Värmeenergi kan överföras genom tre processer, ledning, konvektion och strålning. (Çengel, Turner, Cimbala, 2008) Värmeledning Ledning av värmeenergi kan förekomma i fasta ämnen, vätskor och gaser. Värmeledning uppstår då en temperaturskillnad finns vid angränsade material. Kinetisk energi överförs från det varmare materialet till det kallare genom molekylrörelser. Värmeledningen genom ett fast ämne kan beräknas med formeln: (Fourier s law of heat conduction) Där: q = Ledningseffekten [W] k = Materialets värmeledningsförmåga [W/m, C] A = Area på värmeledande ytan [m²] 12

23 ΔT = Temperaturskillnad [ C] L = Längd [m] (Çengel, Turner, Cimbala, 2008) Hur god värmeledningsförmågan materialet har beror på dess densitet, porositet, temperatur och fuktighet. (Berg, 2007) Nedan visas en tabell över värmeledningsförmågan för de material som ofta används i konstgräsplaner. Tabell 1 Värmeledningstal (Çengel, Turner, Cimbala, 2008). Värmeledningstal W/m², C Sand Gummi Grus ,27 0,13 0,70 Konvektion Konvektion kan förekomma som naturlig egenkonvektion eller påtvingad konvektion. Konvektion uppkommer då energi överförs mellan en fast yta och en angränsande vätska eller gas i rörelse. Vid naturlig konvektion uppkommer rörelser i fluiderna genom densitetsskillnader som beror av skillnader i temperaturen. Påtvingad konvektion sker då fluiderna tvingas flyta över ytan genom yttre påverkan som skapats av till exempel en fläkt, pump eller vind. Konvektion kan beräknas med formeln: (Newton s law of cooling) Där: q = Konvektionseffekten [W] h = Värmeöverföringsförmåga [W/m², C] Ay = Ytans area [m²] ΔT = Temperaturskillnad mellan yta och fluid[ C] (Çengel, Turner, Cimbala, 2008) Strålning Strålning är energi som avges från materia i form av elektromagnetiska vågor. Olikt ledning och konvektion kräver energiöverföring genom strålning inget intilliggande medium. 13

24 Termisk strålning avges från kroppar på grund av deras temperaturer, alla kroppar med högre temperatur än absoluta nollpunkten avger termisk strålning. Den högsta nivån för strålning sker från en så kallad svartkropp och kan beräknas med formeln: (Stefan-Boltzmann law) Där: q max = Svartkroppsstrålning [W] σ = Stefan-Boltzmann konstant = 5,670*10-8 A y = Ytans area [m²] T y = Ytans temperatur [K] Alla verkliga ytor avger däremot lägre strålning än en svartkropp och formeln korrigeras därför med en konstant, ε, som anger ytans emissivitet. Värdet på ε ligger mellan 0 och 1 och anger hur nära en yta är en svartkropp som har emissiviteten 1. Ytor absorberar även energi från andra ytor och skillnaden mellan avgiven och absorberad strålning för en yta är intressant. Är absorptionen större än emissionen säger man att ytan erhåller energi och på samma sätt avger den energi om emissionen är större än absorptionen. Är en yta omgiven av en mycket större yta med temperaturen T omg och ytorna inte separeras av ett medium som inverkar på strålningen mellan dem kan nettostrålningen mellan de två ytorna beräknas med formeln: Där: T omg = Omgivande ytans temperatur [K] (Çengel, Turner, Cimbala, 2008) 3.4 Flöde i rör Vätskor som strömmar i rör används ofta vid uppvärmnings- eller kylsystem. Vätskan sätts i rörelse av en pump eller fläkt och kan uppstå som laminärt eller turbulent flöde. Effekten som krävs för att få det önskade flödet beror på friktionen som uppstår mellan vätskan och rörets insida. Vid friktionsberäkningar används ofta empiriska formler och svaren ska inte anses som helt exakta. I Thermal-Fluid Scienses skriver författarna att en felmarginal på 10 % eller mer är regel snarare än undantag. 14

25 I rör är vätskans hastighet närmast väggen noll på grund av no-slip condition och som störst i rörets centrum. Se figur 6. Figur 6 Hastighetsprofil för laminärt och turbulent flöde. Vid beräkningar används därför en medelhastighet på vätskeflödet. I värme och kylsystem där temperaturen inte är konstant ändras också medelhastigheten något på grund av att densiteten är beroende av temperaturen. Även här går det i vanliga fall bra att räkna på egenskaper vid en medeltemperatur. Tryckfallsförluster i en rörslinga kan beräknas med formeln: Där: ΔP L = Tryckfallsförlust [Pa] λ = Friktionskoefficient L = Längd [m] d i = Innerdiameter [m] ρ = Densitet [kg/m³] v m = Medelhastighet [m/s] Friktionskoefficienten, λ, för cirkulära rör är vid laminärt flöde: För turbulent flöde kan Colebrook s ekvation användas: Där: 15

26 ε = Relativ ytråhet [mm] (Çengel, Turner, Cimbala, 2008) 4 ERFARENHETER FRÅN OLIKA SPORTANLÄGGNINGAR I det här kapitlet har fem olika sportanläggningar studerats. Syftet är att ge en bild över erfarenheter från verkliga fall och se i hur stor omfattning riktlinjerna som nämnts i tidigare kapitel följs. Material är främst hämtat från intervjuer med representanter från de olika sportanläggningarna. Av de fem anläggningarna som beskrivs använder sig två av fjärrvärme till uppvärmningen av konstgräsplanen och de tre andra använder sig av lite mer ovanliga alternativ. 4.1 Fjärrvärme som värmekälla till Södertälje fotbollsarena Bakgrund Södertäljes fotbollsarena består av en uppvärmd konstgräsplan som ligger intill inomhusarenan Axa Sport Center, tidigare kallad Scaniarinken. Planen invigdes i november 2005 och är klassad för fotbollsspel på elitnivå. Idag har två lag i herrarnas allsvenska arenan som hemmaplan och bedriver sin träning där. Planen är tillgänglig för spel i stort sett under hela året med undantag för december då verksamheten ändå inte är så stor. (Wedlund, 2013) Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Konstgräsmattan på Södertäljes fotbollsarena har en gräslängd på 40 millimeter. Under gräset ligger en 12 millimeter tjock sviktpad och som fyllnadsmaterial i gräset används ett 8-10 millimeter tjockt lager tvättad kvartssand och ett 10 millimeter lager med svart SBRgranulat. Planens mått är 68x105 meter och 3 meter extra på varje sida värms upp, den totala uppvärmningsarean är alltså 8214 m 2. Överbyggnaden är enligt standard och dräneringsrören är förlagda i ett fiskbensmönster. Ingen isolering används i planen. I och med att planen används för elitspel byts konstgräset ut efter cirka fem år för att uppehålla en hög kvalité. Sedan invigningen har de enda förändringarna av arenan varit att gräset bytts ut två gånger, 2008 och Mattorna slängs inte efter dem bytts ut utan 16

27 återanvänds som gräsmattor till andra breddfotbollsplaner. Pumpar beräknas hålla i cirka 15 år. Värmen till uppvärmningssystemet hämtas från fjärrvärmenätets tilloppsledning. Då arenan är den näst sista kunden på fjärrvärmenätet skulle returen vara för låg för att använda. Eftersom inomhusarenan använder sin överskottsvärme till uppvärmning av sitt tappvarmvatten och sina omklädningsrum kan inte heller den användas. Rörslingorna är tillverkade av polyeten. Dessa är förlagda 6-8 centimeter under sviktpaden med ett centrum till centrum avstånd på 200 millimeter. Slingorna plöjdes ner i stenmjölet för att hamna på en jämn nivå och med rätt avstånd från varandra. Fördelnings- och samlingsrören är placerade vid planens ena kortsida. Dessa är anslutna till en undercentral där värmebäraren värms upp av fjärrvärme via en värmeväxlare. Värmebärarmediet består av en blandning av vatten och glykol. Maxtemperaturen på tillopp är 49 grader. Figur 7 Flödesschema över planvärmen för Södertälje fotbollsarena (Sammanställning fjärrvärmeförbrukning, 2010). Uppvärmningssystemet är anpassat för att kunna leverera 1600 kw vilket alltså kan ge en maximal effekt på cirka 200 W/m 2. Behovet av uppvärmningssystemet är störst under januari, februari och mars och då inget befintligt uppvärmningsbehov finns stängs flödet av. (Wedlund, 2013) Styrning och underhåll Regleringen av uppvärmningssystemet är internetbaserat och kan skötas manuellt eller automatiskt. Erfarenheter visar dock att driftskostnaderna blir märkbart lägre vid manuell styrning men då är den lokala väderprognosen av stor vikt för att kunna förbereda mängden effekt som behövs till uppvärmning. Marktemperaturen kan avläsas från 4 temperaturgivare som är placerade mellan rörslingorna och sviktpaden (GT41-GT44). Det finns även en temperaturgivare placerad i 17

28 kvartssanden (GT49) och en i marken utanför planen (GT46). Även givare som läser av tillopps- och returtemperatur på värmebäraren i slingorna, nederbörd samt utomhustemperatur finns. En fuktmätare planeras också att installeras. Under sommaren borstas planen 1-2 gånger per vecka. Borstning och bevattning av planen sker också före varje match. Snöplogning sker efter behov, snöplogningsarbetet påbörjas efter det att snön har slutat falla och det tar mellan tre till fem timmar att få planen spelklar efter ett snöfall. För att påverkan på planen inte ska bli allt för stor plogas en liten mängd snö i taget bort. (Wedlund, 2013) Kostnader Investeringskostnaden för Södertäljes fotbollsarena har inte gått att få fram. Kostnaden för underhållsarbetet är en fast kostnad på kr per år. Fjärrvärmekostnaden ligger på kr per år beroende på väderförhållanden. (Wedlund, 2013) 4.2 Fjärrvärme som värmekälla till Swedbank Park i Västerås Bakgrund Swedbank Park är den enda uppvärmda konstgräsplanen i Västmanland (fogis.se). Den är en del av Rocklundaområdet i Västerås. Planen anlades och är spelbar i stort sett året runt. Publikkapaciteten är cirka 7000 och cirka 4000 av dessa är sittplatser. Västerås saknar lag i högsta divisionen. (Svedlund, 2013) Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Ritningar över planen saknas i och med att byggföretaget som anlade planen gick i konkursen. Exakta mått finns därför inte. Planen använder en sviktpad och har sand och SBR granulat som fyllnadsmaterial och använder ingen isolering. Värmen till uppvärmningen hämtas från fjärrvärmens returledning som används till hela Rocklundaområdet. Det finns planer att i framtiden installera en värmepump på 300 kw som ska hjälpa till med uppvärmningsbehovet. Rörslingorna är vanliga plastslingor med en diameter på 25 millimeter. Rörslingorna är förlagda strax under sviktpaden med ett centrum till centrum avstånd på 30 millimeter. Fördelnings- och samlingsrör har en diameter på 200 millimeter och är placerade via planens ena kortsida med anslutning till en undercentral där värmen hämtas från två värmeväxlare. Värmebäraren består av 30 % glykol och 70 % vatten. Maxtemperaturen på tillopp är 35 grader. Flödet är 27,3 liter per sekund. Uppvärmningen är igång vid behov och 18

29 stängs av vid dåliga väderförhållanden. Vid kraftig blåst förloras mycket värme på grund av de ökade konvektionsförlusterna. Figur 8 Fördelnings- och samlingsrör från undercentralen till Swedbank Park i Västerås Styrning och underhåll Regleringen av uppvärmningssystemet är internetbaserat och temperaturgivare finns på tillopps- och returledningen i rörslingorna. Planer på att installera givare i markytan finns också. Borstning och bevattning sker före matchstarter och bevattning kan även ske under halvtid. I övrigt borstas planen i genomsnitt en gång per dag. Snöplogning sker vid behov och utförs efter det har snöat klart. Ingen saltning av planen utförs. (Svedlund, 2013) Kostnader Inga kostnadsuppgifter för Swedbank Arena har gått att få fram. 4.3 Överskottsvärme på Norrtälje sportcentrum Bakgrund Sportcentret i Norrtälje invigdes I juni 2009 invigdes den nya konstgräsplanen som är avsedd att vara tillgänglig för spel året runt. Konstgräsplanen uppfyller det svenska fotbollsförbundets rekommendationer för spel på både tävlings- och elitnivå. På Sportcentret 19

30 kan flera olika sporter bedrivas som bland annat fotboll, friidrott, ishockey, bandy och brottning. (norrtaljesportcentrum.se) Sportcentret har en totalyta på kvadratmeter och besöks årligen av cirka personer. (Kretz, 2011) Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Till skillnad från många andra planer där rörslingorna är placerade strax under gräsytan har Norrtäljes plan istället konstruerat ett lager under mattan som ska fungera som ett värmemagasin. Grässtråhöjden är 40 millimeter och gräset är utfyllt med gummigranulat. Markvärmelagret under konstgräsplanen har ett djup på 60 millimeter och består av packat bergkross med en vikt på 9000 ton. 40 centimeter under konstgräset finns rörslingans tilloppsledning med en temperatur på cirka 15 grader. Returledningen ligger strax under gräsytan, alltså ovanför tilloppsledningen istället för horisontellt som i vanliga fall. (Norrtäljemodellen, 2010) Rörslingans värmebärare består av ammoniakvatten med 15 % ammoniak (NH 3) och resterande 85 % vatten. (Kretz, 2011) Fördelnings- och samlingsrören är placerade vid ena kortsidan och centrum till centrum avståndet på rörslingorna är 250 millimeter. För att reducera värmeförlusterna i markvärmelagret är samtliga kanter och hörn under planen isolerade, inklusive en del av bottnen. (Norrtäljemodellen, 2010) Figur 9 Genomskärning av Norrtäljes konstgräsplan, snitt från kortsidan. (Norrtäljemodellen, 2010) Norrtälje använder överskottsvärme för uppvärmning av sin konstgräsplan. Överskottsvärmen produceras av kolvkompressorerna i den intilliggande ishallens kylanläggningssystem och ger på så sätt gratisenergi till planen. Att nyttja lågtempererad överskottsvärme för uppvärmning av konstgräsplanen fungerar bra då endast markvärmelagret under planen behöver värmas så pass att tjälbildning undviks. (Kretz, 2011) 20

31 Om ett extra värmebehov skulle föreligga så tillsätter inte Norrtälje Sportcentrum kompletterande energi från en annan energikälla, istället kan riktningen på flödet av värmebäraren ändras. Flödet strömmar på så vis via de ytbelagda slingorna först. Övrig tid strömmar värmebärarmediet via bottenslingorna först för att på så vis ackumulera värmen i marken. (Nydahl, 2013) Styrning och underhåll Norrtälje sportcentrum använder drifts- och styrutrustning från ClimaCheck. Detta möjliggör mätningar, kontroller och uppföljningar av kylanläggnings- och uppvärmningssystemet för att optimera driftsinställningarna. Temperaturerna i konstgräsplanen mäts på fyra olika ställen cirka sex centimeter ner i lagret och även precis under konstgrässvålen. (Kretz, 2011) Något annat som installerats för att optimera driften är elektriskt styrda shuntventiler som är avsedda för värmeåtervinning. De stänger flödet till kondensorn på kylcontainern vid lägre temperaturer än +10 grader. Detta förhindrar onödig avkylning av returvärmen som är avsedd för uppvärmningen av konstgräsplanen. Uppvärmningssystemets olika komponenter behöver i stort sett aldrig någon service och underhåll utan bara en grundläggande tillsyn. Denna utförs med jämna mellanrum för att säkerställa att korrekta värden erhålls. (Nydahl, 2013) Kostnader Investeringskostnaden för Norrtäljes konstgräsplan uppgick till cirka 10 miljoner kronor. (Norrtäljemodellen, 2010) De enda kostnaderna för uppvärmningen av konstgräsplanen är driften av cirkulationspumpen på 10 kw. Mängden värme som används beror på hur mycket kylkompressorena arbetar. (Nydahl, 2013)Från september uppgick den totala energianvändningen för uppvärmningen av konstgräsplanen till kwh. (Norrtäljemodellen, 2010) 4.4 Uppvärmt energilager på Kungsängens IP i Upplands-Bro Bakgrund Idrottsplatsen i Upplands-Bro kommun invigdes den tredje december Idrottsplatsen består av tre gräsplaner som främst är avsedda för fotboll och friidrott. Huvudplanen har naturgräs som underlag och de två andra planerna har konstgräs. Vid huvudplanen finns en läktare som rymmer några tusen åskådare. Av de två konstgräsplanerna är den ena uppvärmd och kan därför vara tillgänglig för spel året runt. Den andra planen spolas och används som en bandyplan under vintern. Detta gör 21

32 att den planen kan brukas året runt istället för att, som en vanlig isbana, stå tom under sommaren. (IDG Creative Media, 2012) Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Konstgräset på den uppvärmda planen har en strålängd på 50 millimeter och är utfyllt med kvartssand och SBR granulat, ingen sviktpad finns. Hittills har inga ändringar på planen har skett sedan invigningen. (Björketun, Larsson, 2013) Med inspiration från Katrineholms arena har Upplands-Bro kunnat bygga en mycket energieffektiv idrottsanläggning. Konstruktionen är än så länge ganska unik i Sverige. För att dra ner på energiförbrukningen har ett enormt energilager installerats. Lagret består av en mängd borrhål i marken som tillsammans utgör en längd på sex kilometer. Under sommaren, då ingen uppvärmning av planen behövs, vänds flödesriktningen på värmebäraren i värmeslingorna. Planen fungerar då som en stor solfångare och solvärmen kan ackumuleras i energilagret. Även på vintern när bandyplanen spolas kan överskottsenergi tas tillvara på från spolingsarbetet och därmed fortsätta ladda upp lagret. Energin i lagret används sedan till att värma konstgräsplanen under kallare årstider och även för att hjälpa till att hålla en behaglig temperatur i till exempel omklädningsrum. (IDG Creative Media, 2012) För att energilagret ska fungera krävs det att mer energi tillförs lagret än vad som bortförs. Temperaturvariationerna i lagret beror i sin tur på energibalansen. Blir temperaturen för låg indikerar det på att energilagret börjar sina och bör då fyllas på innan mer energi laddas ur. Lagret får också bättre verkningsgrad ju mer energi det innehåller. (miljonytta.se, 2012) Figur 10 Borrhålen i energilagret (miljonytta.se, 2012). Vid normalt väderläge behöver värmesystemet vara på från november-december till och med april. Under sommaren stängs det ner men laddningen till borrhålen är på kontinuerligt. Rörslingorna som är förlagda under gräsmattan består av materialet PEX med dimensionen 25x2,3 millimeter. De är förlagda med ett centrum till centrum avstånd på 200 millimeter. Fördelnings- och samlingsrör är placerade på ena kortsidan av planen. I rörslingorna cirkulerar en värmebärare som består av 28 % etanol och resterande 72 % av rent vatten. Maxtemperaturen på tilloppet är 28 grader. (Björketun, Larsson, 2013) 22

33 4.4.3 Styrning och underhåll För att hålla reda på hur mycket energi som kan tas ut ur lagret görs kontinuerliga mätningar av temperaturerna i borrhålen. Även mätningar på energiuttag och energitillförsel görs för att hålla reda på det totala energiinnehållet. (Miljonytta.se) Driftsövervakningen av idrottsplatsen sköts av vaktmästare/arbetsledare. Vid eventuella fel i systemet larmas personalen. Uppvärmningssystemet behöver endast service cirka två gånger per år. Sladdning och borstning sker en till två gånger per vecka och snöplogning sker efter behov. Ofta används bara en konstgräsplog men då planen är i behov att snabbt bli helt snöfri borstas den också. Underhållsarbetet är beräknat att ta cirka 4 timmar per vecka under december till februari och cirka 2 timmar per vecka under resten av året. (Björketun, Larsson, 2013) Kostnader Investeringskostnaderna för konstgräsplanen inklusive uppvärmningen uppgick till cirka kronor. Efter invigningen har en kostnad på cirka kronor tillkommit för nya mål och avbytarbås. Inga separata mätningar över energiförbrukningen har gjorts för den uppvärmda planen. (Björketun, Larsson, 2013) I och med möjligheten att spara energi i energilagret och på så sätt få lägre driftskostnader, är tanken att investeringen ska bli mycket lönsam i längden. Längre fram i tiden finns det också visioner om att bygga ut energilagret så pass mycket att det kan lagra mer energi än vad som behövs till sportanläggningen, det vill säga skapa en större buffert. (IDG Creative Media, 2012) 4.5 Uppumpat grundvatten till Hallsbergs sportanläggning Bakgrund Hallsbergs fotbollsplan med tillhörande uppvärmningssystem anlades hösten Fotbollsplanen är tänkt att vara tillgänglig för spel 12 månader per år. (Carlson, 2013) Konstgräsplanen och uppvärmningssystemet Konstgräsplanen i Hallsberg har en total gräslängd på 40 millimeter. Fyllnadsmaterial är sand och granulat cirka 10 respektive 15 millimeter lager. Under gräset ligger en 17 millimeter tjock sviktpad. Marklagret består av ett 130 millimeter tjockt lager stenmjöl, där 23

34 rörslingorna är förlagda, ett lite tunnare bärgruslager och ett utfyllningslager med varierande tjocklek. (Föredrag Hallsbergs kommun, 2012) Gräset beräknas hålla i 8 år och inga ändringar har ännu utförts på planen sedan invigningen. (Carlson, 2013) Hallsbergs fotbollsplan utnyttjar uppumpat grundvatten till uppvärmning av planen. Grundvattnet hämtas från en av tre grundvattenpumpsstationer som ligger i närheten av fotbollsplanen. Stationerna används till att upprätthålla vattennivån på en lämplig höjd nere i marken för att närliggande fastigheter inte ska riskera att drabbas av vattenskador. Grundvattnets temperatur från pumpstationen ligger kontinuerligt på cirka 8 grader. Variationerna i temperatur är alltså i stort sätt minimal under olika rådande utomhustemperaturer. Från pumpstationen strömmar ett vattenflöde på 14 liter per sekund till sportanläggningen. Grundvattnet går först till anläggningens ishall där det hämtar upp den överskottsvärme som bildas när ishallens kylmaskin är i bruk. Efter det att grundvattnet har upptagit värme från kylmaskinen höjs vattentemperaturen till ca 14 grader. Om behov föreligger kan sedan grundvattnet används i en värmepump med syfte att värma upp tappvarmvattnet i ishallen och också för att kunna värma ishallen. Efter värmepumpen sjunker temperaturen på grundvattnet från 14 till ca 8 grader. I vissa fall när inget kylbehov finns, kylmaskinen är ej i drift men värmebehov av ishallen finns, kyls grundvattnet till 5 grader. Grundvattnet som tillslut lämnar ishallen ligger således i ett växlande temperaturintervall mellan 5 och 14 grader. Medeltemperaturen ut från ishallen är då ungefär 10 grader. Slutligen leds vattnet till en värmeväxlare som förser rörslingor, förlagda cirka 6 centimeter under sviktpaden, med värme. Rörslingorna är tillverkade av plast och har ett centrum till centrum avstånd på 200 millimeter. Den låga temperaturen på vattnet är tillräcklig, då uppvärmningen endast är till för att hålla marken tjälfri och inte smälta eventuell snö. För att undvika frostskador i rörslingorna har ett miljögodkänt frostskyddsmedel som består av propylenglykol tillsatts. Skulle det föreligga ett extra uppvärmningsbehov kan till exempel fjärrvärme användas som en kompletterande värmekälla. Cirkulationspumpen är placerad före värmeväxlaren i värmekretsen. Detta genererar att cirka 50 procent av pumpens tillförda elenergi omvandlas till värmeenergi. Värmen kan i sin tur användas i värmeväxlaren som ett extra värmetillskott och höjer på så sätt grundvattentemperaturen på ett effektivt sätt. (Föredrag Hallsbergs kommun, 2012) Värmesystemet är igång under årstiden då det är nollgradigt och kallare utomhus. (Carlson, 2013) 24

35 Figur 11 Flödesschema Hallsberg sportanläggning (Föredrag Hallsbergs kommun, 2012) Styrning och underhåll En manuell kontroll av planen utförs av kommunens vaktmästare dagligen för att se att allt fungerar som det ska. På sommaren borstas planen regelbundet. Snöplogning och borstning av snö sker efter behov på vintern. Granulat fylls på en gång per år. (Carlson, 2013) Kostnader Den största investeringskostnaden vid installationen av grundvattensystemet var att anlägga rören mellan ishallen och fotbollsplanen men också en mindre investeringskostnad för en cirkulationspump. (Föredrag Hallsbergs kommun, 2012) Investeringskostnaden landade på cirka kronor för uppvärmningssystemet. Totala investeringskostnaden för hela planen blev kronor. (Carlson, 2013) 25

36 5 TEORETISK BERÄKNING AV PUMPARBETE, EFFEKT- OCH ENERGIBEHOV FÖR UPPVÄRMNINGSSYTEMET Det som undersöks i det här kapitlet är vilken effekt uppvärmningssystemet ska dimensioneras för, vilket pumparbete som behövs och hur mycket energi som förbrukas under ett år. Målet med uppvärmningen är att temperaturen på planens yta inte understiger noll grader. Planen ska vara tillgänglig för spel vid utomhustemperaturer varmare än -15 grader. För beräkningarna har måtten på planen valts till 105 x 68 meter, med uppvärmning tre meter extra på vardera sidan. Vilket ger en total yta på 8214 kvadratmeter som ska värmas. Mattan består av en 1 centimeter tjock gummipad och som fyllnadsmaterial används sand och gummigranulat på vardera 1 centimeter. Rörslingorna är förlagda i ett bärlager av grus, 8 centimeter under ytan, alltså 5 centimeter under paden. Rörslingorna är polyetenslang med en ytterdiameter på 25 millimeter och 2,3 millimeter i tjocklek. Som värmebärare används en blandning av vatten och 24,5 % etanol för att få ner fryspunkten till -15 grader. Dess egenskaper vid olika temperaturer framgår av tabell 2. Tabell 2 Egenskaper för 24,5 % Etylalkohol vatten Temperatur C Densitet kg/m³ Värmeledningsförmåga J/kg K Kinematisk viskositet 10-6 m²/s , , , , , , , , , ,8 Vid dimensioneringen av cirkulationspump, fördelnings- och samlingsrör har beräkningar utförts för två fall, ett där fördelningsröret är lagt vid planens kortsida och ett där fördelningsröret är lagt efter långsidan uppdelat i tre lika stora sektioner, enligt figur

37 Figur 12 Principskiss för förläggning av rörslingor, fördelnings- och samlingsrör. Under beräkningarna gjordes följande antagningar och förenklingar: Effekten som behövs för uppvärmningen av planen är lika stor som konvektions- och strålningsförlusterna tillsammans. En sammanslagen värmeledningsförmåga för bärlager, gummipad, sand och gummigranulat har använts. Randeffekter har försummats. Värmemotståndet i rörslingorna har försummats. En medeltemperatur på värmebäraren har använts och avkylningen är satt till 5 grader. Ingen hänsyn har tagits till om marken är våt vilket bör leda värme bättre. Temperaturen på atmosfären har antagits till 255 Kelvin och emissionstalet från planen är satt till 0,8. Ytråheten på rörslingorna är satt till 0,005 millimeter. Pumpverkningsgraden är antagen till 80 %. Energibehovet som strålningen orsakar har beräknats till 50 % av det maximala nettostrålningsutbytet. 27

38 5.1 Dimensionerande effektbehov För att bevara en bestämd temperatur på gräsytan krävs det att värmeledningen från rörslingorna till markytan är lika stor som både konvektions- och strålningsförlusterna från markytan är tillsammans. Följande ekvation ska alltså uppfyllas. (Incropera, DeWitt, 1996) Figur 13 Energibalans för bevaring av energi vid markytan Värmeavgivning från rörslingorna I och med att uppvärmningen sker med en rad horisontella cylinderformade rör kommer rören att påverka varandra termiskt. Det finns teoretiskt härledda formler för tvådimensionella elementarfall av olika geometrier. Formeln för ledningseffekten korrigeras i detta fall med en faktor, S. Korrigeringsfaktorn kallas conduction shape factor och uttrycks som en längd. Figur 14 Korrigeringsfaktor för en rad horisontella cylinderformade rör. Formeln för ledningseffekten blir istället: 28

39 Där S beräknas med formeln: ( ) S = Conduction shape factor [m] w = Centrum till centrum avstånd [m] d y = Rörets ytterdiameter [m] z = Förläggningsdjupet [m] (Çengel, Turner, Cimbala, 2008) Eftersom marken ovanför rörslingorna inte består av ett enda homogent material har ett medelvärde av de olika materialens värmeledningsförmåga använts. På grund av att rörslingorna är så tunna i jämförelse med övriga material har värmeledningen genom dessa försummats. Rörets utsida antas alltså ha samma temperatur som värmebäraren i röret. Värmeledning till omgivande mark har inte tagits med i beräkningen då denna antas vara relativt liten då systemet antas vara igång nästan kontinuerligt vid låga utomhustemperaturer Konvektionsförluster En uppvärmd fotbollsplan avger värme i form av konvektion då temperaturen på luften är lägre än planen. Då det är vindstilla uppkommer naturlig konvektion och i övrigt uppkommer påtvingad konvektion. Vindhastigheten och utomhustemperaturen har därför stor inverkan på konvektionseffekten. Högre vindhastighet medför att värmeöverföringskoefficienten blir högre och mer värme avger planen. Konvektionsförlusterna från planen beräknas med ekvation 2. För att få reda på luftens värmeöverföringskoefficient är det i beräkningen antaget att vinden kan ses som ett parallellt flöde över en plan yta. Luftens värmeöverföringskoefficient kan då beräknas med formeln: (Çengel, Turner, Cimbala, 2008) Där: Nu = Nussels tal 29

40 Re = Reynolds tal Pr = Prantls tal L = Längden [m] k = Värmeledningstal [W/m, C] v = Vindhastigheten [m/s] ν = Kinematisk viskositet [m²/s] Vilket ger värmeöverföringskoefficienten, h: Då temperaturen på luften närmast planen kommer att gå mot noll grader har luftens egenskaper bestämts utifrån ett medelvärde på -7,5 grader. Tabell 3 visar luftens egenskaper vid 0 och -10 grader vid atmosfärstryck. Tabell 3 Egenskaper för luft vid atmosfärstryck T C 0-10 k W/m, C 0,0236 0,0229 ν m2/s 1,338 1,252 Pr 0,7362 0,7383 (Çengel, Turner, Cimbala, 2008) Figur 12 visar hur stor luftens värmeöverföringskoefficient är vid olika vindhastigheter vid 15 grader. Alltså hur mycket effekt som avges per kvadratmeter för varje gradskillnad mellan planens yta och utomhustemperaturen. 30

41 Luftens värmeöverföringskoefficient 25,00 h W/m²,K 20,00 15,00 h 10,00 5,00 0, Vindhastighet m/s Figur 15 Luftens värmeöverföringskoefficient utomhustemperatur på -15 C beroende av vindhastigheten vid en Strålningsförluster Nettostrålningen mellan planen och atmosfären har beräknats enligt ekvation 3. Atmosfären anses som en yta där strålningsutbyte med planens yta sker. Atmosfärens temperatur är antagen till 255 Kelvin och planens emissionstal till 0, Rördimensionering och pumparbete För att ta fram ett erforderligt flöde har avkylningen på värmebäraren satts till 5 grader. Mediet är 24,5 procentigt etanolvatten. Ytråheten på rörslingorna är antagna till 0,005 millimeter. Längden på samlings- och fördelningsrör har beräknats vara 10 meter längre än planen. Dimensionen på samlings- och fördelningsrören är beräknade så att trycket vid sista rörslingan inte ska bli för litet. Fördelningsfelet ska inte överskrida 5 % mellan första och sista rörslingan. Den formel som har använts, används också vid dimensionering för hockeyoch bandyrinkar. (Ekman, 2013) Där: D = Innerdiameter på samlings- och fördelningsrör [m] 31

42 di = Rörslingans innerdiameter [m] L = Längden på samlings- och fördelningsrör [m] l = Rörslingans längd [m] n = Antal rörslingor Erfoderligt pumparbete bestäms med formeln: Där: q = Tillförd effekt [W] = Volymflöde [m³/s] ΔP = Tryckfall [Pa] η = Pumpens verkningsgrad Som engångsförluster har två 90 böjar räknats med för varje rörslinga. 5.3 Energianvändning För att ta hänsyn till geografiskt läge har beräkningar utförts för planer på tre olika ställen, norra, mellan och södra Sverige. Medelvärden för utomhustemperatur och vindhastighet per månad har använts för de olika städerna. Se tabell 4 och 5. Tabell 4 Månadsmedelvärde av vindhastighet m/s år (Alexandersson, 2006) Luleå Västerås Halmstad Jan 3,0 3,8 3,7 Feb 3,0 3,5 3,3 Mar 3,2 3,6 3,7 Nov 3,5 3,9 3,7 Dec 3,3 3,8 3,7 Tabell 5 Månadsmedeltemperatur C år (SMHI, 2013) Luleå Västerås Halmstad Jan 11,5 4,0 1,5 Feb 10,7 4,1 1,3 Mar 6,0 0,5 1,5 Nov 4,0 1,6 3,8 Dec 9,0 2,3 0,2 För de månader där medeltemperaturen är högre än noll grader har dygnsstatistik från 2012 och 2013 använts. November i Västerås hade 3 dygn under noll grader, under dessa dygn var medeltemperaturen -1,2 C. Halmstad hade 18 dygn i mars med en medeltemperatur på -3,1 32

43 C, endast 1 dygn i november med temperaturen -1,29 C och -4,9 under 20 dygn i december. (klart.se, 2013) Strålningens bidrag till energibehovet är svårt att bestämma då bland annat solens instrålning, molnighet och nederbörd har inverkan på nettostrålningsutbytet mellan atmosfären och planen. Därför beräknas strålningen bidra med 50 % av den maximala strålningen under november till mars. 6 RESULTAT I de två följande kapitlen sammanfattas och diskuteras frågeställningen som togs fram vid arbetests början. 6.1 Vilka är konsekvenserna med konstgräs och uppvärmning av planen? I och med motverkan av tjäle i marken kan planen bli tillgänglig för spel året om, oberoende av årstid. Tåligare och starkare material som inte slits lika lätt vilket leder till lägre underhållskostnader. Behöver ingen viloperiod mellan spelsessioner vilket kan innebära ett minskat behov av antal planer för att upprätthålla samma nyttjningstid. Bättre upprätthållning av underlagets kvalité oberoende av hur mycket det använts respektive väderer, vilket leder till en jämnare kvalitetsnivå på fotbollsspelet. Kostnader för uppvärmningssystemet. Ökade kostnader för snöplogningsarbete då konstgräsplanen ska hållas spelbar även under vintern. Ökade återinköpskostnader av granulat i och med den ökade behovet av snöplogning som bortför en del av granulatet. 6.2 Vilka riktlinjer finns med avseende på konstruktion och underhåll? Nedan följer några riktlinjer och rekommendationer som ges av svenska fotbollsförbundet angående anläggning och underhåll av en konstgräsplan. 33

44 Rörslingor med 25 millimeters diameter och ett centrum till centrum avstånd på millimeter. Ett dräneringslager utförs om det inte är uppenbart att sådant ej erfordras. Läggningsdjup på minst 150 millimeter under markyta och 100 millimeter i diameter på dränrör. En god vattengenomsläpplighet måste behållas genom alla lager i konstruktionen av konstgräsplanen. För att få bättre vattenavrinning kan planens med fördel ha en lutning med 1-1,3 procent från planens mitt mot vardera långsidan. Skräp och löv bör avlägsnas från planen regelbundet och skarpa föremål som annars kan skada planen bör plockas bort omedelbart. Sladdning/borstning av planen bör ske minst en till två gånger i veckan. Ytluftning eller djupluckring bör ske med jämna mellanrum. Den sista centimetern snö bör borstas bort vid snöplogning för att minska skador på konstgräset. Saltning av planen kan med fördel utföras vid tö- och frostväder men ger ingen större verkan vid kallare utomhustemperaturer. 6.3 Beräkning av dimensionerande effekt- och energibehov Dimensionerande effektbehov Utomhustemperaturen och vindhastigheten är två parametrar som har stor inverkan på vilket effektbehov som krävs för att inte temperaturen på planens yta ska understiga noll grader. Vilken effekt som uppvärmningssystemet bör dimensioneras för beror alltså på vilken utomhustemperatur och högsta vindhastighet som tolereras att spela i. Effektbehovet blir lika stort oberoende av om slingorna är lagda efter kort- eller långsidan. Däremot spelar förläggningsavståndet på rörslingorna roll för vilken temperatur värmebärarmediet erfordrar. De maximala strålningsförlusterna är beräknade till 60,2 W/m². Figur 16 visar hur effektbehovet vid olika vindhastigheter varierar med utomhustemperaturen. Där både konvektions- och strålningsförluster ingår. 34

45 Dimensionerande effektbehov Effekt W/m v = 5 m/s v = 4 m/s v = 3 m/s v = 2 m/s , , , ,5 Utomhustemperatur C Figur 16 Dimensionerande effektbehov i w/m 2 beroende av vindhastigheten och utomhustemperaturen Medelvindhastigheten i Västerås mellan november och mars var under ,72 meter per sekund. Tabell 6 visar vilket effektbehov som erfordras vid medelvindhastigheten då utomhustemperaturer varierar mellan -10 och -20 grader. 35

46 Tabell 6 Effektbehov i W/m2 beroende på utomhustemperaturen vid vindhastigheten 3,72 m/s 2 Utomhustemperatur C Konvektion W/m 68, ,4-12,5 104, ,6-17,5 139,4-20 Strålning W/m2 60,2 60,2 60,2 60,2 60,2 Total effekt W/m Temperaturen som krävs för att klara av att ge den effekt som behövs beror på hur tätt rörslingorna är lagda. Tabell 7 visar vilken temperatur som krävs vid slingor förlagda med centrum till centrum avstånd på 200 respektive 100 millimeter. Tabell 7 Erforderlig medeltemperatur på rörslingorna för att klara effektbehovet vid olika utomhustemperaturer Utomhustemperatur C C/C 200 mm C C/C 100 C ,1 21,5-12,5 31,9 24, ,8 27,4-17,5 39,5 30, ,4 33, Tryckfall och pumparbete Nedan följer tabeller över tryckfallet och erfoderlig pumpeffekt som uppkommer vid de olika förläggningsalternativen då avkylningen på värmebäraren är 5 C. Tabell 8 Tryckfall för rörslingorna kg/s v m/s Re R Pa/m λ Kortsida CC200 CC100 62,8 62,8 1,08 0, ,032 0,033 ΔPe Pa ΔP kpa , ,1 Långsida/sektion CC200 CC100 20,9 20,9 0,72 0, ,036 0, , ,3 36

47 Tabell 9 Tryckfall för fördelnings- och samlingsrör Kortsida CC200 CC100 62,8 62,8 kg/s di m v m/s Re λ R Pa/m ΔP kpa 0,16 3, , ,1 41,6 0,21 1, , ,1 11,2 Långsida/sektion CC200 CC100 20,9 20,9 0,11 2, , ,1 21,7 0,16 1, ,019 68,1 3,2 Pumpeffekten beräknades genom att multiplicera volymflödet med det totala tryckfallet och sedan dividera det med pumpens verkningsgrad, som i beräkningen antogs vara 80 %. Tabell 10 Tryckfall och pumpeffekt för hela uppvärmningssytemet Kortsida CC200 CC100 Långsida/sektion CC200 CC100 ΔPtot kpa 280,4 82,4 109,5 26,7 qpump kw 22,9 6,7 3,4 0,8 qpump W/m2 2,79 0,82 1,24 0, Energibehov I tabell 11 redovisas resultatet av energibehovet per månad för Luleå, Västerås och Halmstad. Resultatet togs fram genom att lägga ihop konvektions- och strålningsförlusterna per månad och multiplicera dessa med antalet timmar med lägre utomhustemperatur än noll grader. Konvektionsförlusterna beräknades med medelvärdet för temperatur och vindhastigheten för den aktulla månaden och stålningsförlusterna antogs vara 50 % av det maximala nettostrålningsutbytet. I och med att pumparbetet tillför nyttig effekt till uppvärmningen har detta tagits med i beräkningen. Erfoderligt pumparbete varierar med effektbehovet för uppvärmningen, en effekt på 2 W/m² valdes därför att subtraherats från konvektions- och strålningsförluster. 37

48 Tabell 11Totala energibehovet per månad för Luleå, Västerås och Halmstad Luleå Jan Feb Mar Nov Dec W/m² 95,2 90,6 65,0 54,6 84,9 kwh/m² 70,8 60,9 48,4 39,3 63,2 MWh Västerås W/m² 56,4 55,3 31,5 36,8 44,4 kwh/m² 42,0 37,2 23,4 2,6 33,0 MWh Halmstad W/m² 38,5 36,3 48,9 37,0 62,1 kwh/m² 28,6 24,4 21,1 0,9 29,8 MWh Summeras värderna per månad blir det årliga energibehovet för uppvärmningen: Tabell 12 Totala energibehovet per år för Luleå, Västerås och Halmstad Årligt energibehov MWh Luleå Västerås Halmstad 861 Priset för en kwh kan variera beroende på energikälla och ortens energipris. Antas priset till 60 öre/kwh skulle kostanderna för ett år bli: Tabell 13 Totala årskostnad för uppvärmningen för Luleå, Västerås och Halmstad vid en energikostnad på 60 öre/kwh Årskostnad uppvärmning kr Luleå Västerås Halmstad DISKUSSION Konstgräsplaner används eftersom de klarar av påverkan från fotbollsspel bättre och dessutom inte behöver lika mycket underhållsarbete som en naturgräsplan gör. Uppvärmning av planen möjliggör att spel kan utföras även under de kallaste månaderna. 38

49 Detta gör att behovet av inomhusarenor minskar och svenska klubbar kan få liknande träningsförutsättningar som klubbar i övriga, varmare, länder. Av de konstgräsplaner som undersökts under arbetet gång ser alla i stort sett likadana ut. Det som skiljer är att några använder sviktpad, vilket gör att en mindre mängd granulat behövs för att uppnå önskade sviktegenskaper. Används svart SBR granulat kan detta ses som en fördel, då granulatet anses kunna orsaka lokala miljörisker. De stora skillnaderna för arenorna ligger i de olika lösningarna för uppvärmningen av planen. Resultaten på de dimensionerande effektbehovsberäkningarna verkar vara rimliga. Då det antogs att planen skulle vara spelbar vid utomhustemperaturer på -15 C eller högre och vindhastigheten antogs till 3,72 m/s uppgick effektbehovet till kw vilket motsvarar 165 W/m². Ett normalt värde att dimensionera planen för är 200 W/m². Detta skulle enligt beräkningarna betyda att planen kan hållas över noll grader vid -15 C och en vindhastighet på 5,3 m/s. Att anta dimensionerande utomhustemparatur till -15 C är gjort utifrån hur troligt det är att planen kommer att utnyttjas vid lägre temperaturer. Resultatet ger ett tämligen stort flöde vilket medför att tryckfallet per meter också blir högt. Detta kan motverkas genom att antingen välja en större dimension på rörslingorna eller låta avkylningen vara större än 5 C. En låg avkylning valdes för att temperaturskillnader i planen inte ska bli allt för utmärkande. Hur viktigt detta är för en fotbollsplan är inte säkert. Vid kylning av isbanor, som fungerar på liknande sätt, har temperaturskillnader större betydelse då det är viktigt att isen inte blir allt för ojämn. Genom att lägga rörslingorna med ett kortare centrum-till-centrum-avstånd, kan temperaturen på värmebäraren minskas. Detta kan vara ett alternativ att överväga eftersom en värmekälla med en begränsad temperatur då kan användas. En annan fördel är att tryckfallet per meter också minskar. Anledningen till det är att flödet per rörslinga blir lägre vilket resulterar i en lägre hastighet på värmebäraren. Däremot dubbleras antalet rörslingor och fördelnings- och samlingsrör behöver en större dimension. Genom att lägga rören i sektioner delas flödet upp och kräver på så sätt mindre men fler pumpar. Detta skulle vara en fördel då sektionerna inte har samma effektbehov, till exempel om en del ligger i skugga, då effektuttaget kan ökas för bara den sektionen, istället för att öka effekten för hela planen. Energiberäkningarna visar att det största energibehovet finns under december, januari och februari. Stängs planen av under någon av dessa månader kan mycket energi sparas. Inte bara genom det uteblivna uppvärmningsbehovet utan också för att inget plogningsarbete av planen behövs. Är planen avstängd kan ett snötäcke ses som en fördel, då det hjälper till att isolera planen. Energibehovet ökar som förväntat ju längre norrut man förflyttar sig i landet. Enligt beräkningarna är energibehovet mer än dubbelt så stort i Luleå än i både Västerås och Halmstad, dessutom är det troligt att det i Luleå även finns ett uppvärmningsbehov vissa dagar i april. Årsbehovet för Halmstad är troligen i högsta laget då utomhustemperaturen i mars 2013 och december 2012 var väldigt låg. 39

50 Eftersom en del antaganden gjordes under beräkningarna ska inte resultaten anses som exakta. Uppvärmningssystemet har kontinuerlig drift vilket minskar värmeledningen till omgivande mark, detta försummades dock helt i beräkningarna. Vindhastigheterna som användes i beräkningarna är uppmätta på 10 meters höjd, vilket borde ge ett litet högre värde på konvektionsförlusterna än vad som är riktigt. Det som känns mest osäkert är hur stor nettostrålningen mellan planen och atmosfären bidrar till energiförlusterna. Kostnaderna för anläggning av själva planen går det inte att göra så mycket åt, vill man göra besparingar är det i första hand för drift och underhåll det går att hitta lösningar. Den viktigaste faktorn, som bestämmer drifts- och underhållskostnaderna av uppvärmda konstgräsplaner, är själva drifttiden. Om bestämmelserna är att låta planerna vara tillgängliga alla dagar under året, blir det givetvis en större kostnad. Genom att ta bort en månads spel under den kallaste perioden kan energibehovet minskas med en betydlig andel. I rapporten Drift och energiundersökningar nämns en lösning, att vid projekteringen av en konstgräsplan lägga ut ett asfaltsområde som löper runt hela planen, vilket gör det lättare att samla ihop bortplogade snömassor. När snön sedan smälter ges en bättre möjlighet att kunna ta tillvara på all granulat som följt med under snöröjningsarbetet. Granulatet går i sin tur att återanvända och på detta sätt reduceras återinköpskostnaderna. 8 SLUTSATSER Slutsatsen med arbetet blir att det finns många sätt att värma en konstgräsplan på. De traditionella systemen med fjärrvärme fungerar bra men kan moderniseras med exempelvis ett energilager som lagrar solenergi under sommaren. En effekt på 165 W/m 2 borde vara tillräckligt för att hålla planen nollgradig vid en utomhustemperatur på -15 C och normala väderförhållanden. Det årliga energibehovet i Luleå beräknas uppgå till drygt 2000 MWh, i Västerås drygt 1000 MWh och i Halmstad knappt 1000 MWh. Förläggning av samlings- och fördelningsrör kan ske antingen vid kortsidan eller långsidan, där det senare alternativet kan vara att föredra om delar av planen är utsatta för mer skugga. 9 FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE En möjlig uppföljning på detta arbete kan vara undersöka en eller två arenor närmare med syfte att optimera uppvärmningssytemen ur energisynpunkt. Detta skulle till exempel kunna ske genom att optimera dimensioner och förläggningen av rörslingorna. Resultaten skulle 40

51 också kunna simuleras och analyseras för att se hur värmen sprider sig från slingorna. Detta kan sedan ligga som grund för andra arenor som vill hitta sätt att effektivisera sina uppvärmningssystem. 41

52 KÄLLFÖRTECKNING Skriftliga referenser Alexandersson H. (2006) Vindstatestik för Sverige artificialgrass.info (Hämtad ) Carlson B. Föredrag Hallsbergs kommun. (Hämtad ) Çengel Y, Turner R, Cimbala J. (2008) Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences, Third edition. climacheck.com (Hämtad ) fogis.se (2012) Inventering av konstgräsplaner, fotbollshallar och kulan-anläggningar i Sverige. (Hämtad ) fogis.se. (2010) Norrtäljemodellen. (Hämtad ) fogis.se. Sammanställning fjärrvärmeförbrukning (Hämtad ) fogis.se. Svenskafotbollsförbundets råd för skötsel och underhåll av konstgräsplaner. (Hämtad ) IDG Creative Media (2012) Upplands-Bro har byggt framtidens idrotsplats. (Hämtad ) Incropera F, DeWitt D. (1996) Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Fourth edition. Kemikalieinspektionen Konstgräs ur ett kemikalieperspektiv klart.se (Hämtad ) konstgras.se. Svenskafotbollsförbundets riktlinjer och rekommendationer för anläggning av konstgräsplaner. (Hämtad ) av_konstgrasplaner.pdf konstgrasexperten.se (Hämtad ) Kretz M. (2011) Energi & Miljö nr 11 sid miljonytta.se (2011) Energilager lagrar värme och kyla. (Hämtad ) 42

53 norrtaljesportcentrum.se (Hämtad ) smhi.se (Hämtad ) spentab.se. Planvärme. (Hämtad ) sportbygg.se. Gräsuppbyggnad. (Hämtad ) Söderqvist C. (2011) Drift och energiundersökning. unisport.se. Ifyllnadsmaterial. (Hämtad ) Personliga referenser Benny Ekman, Mälardalens högskola, Bo Carlson, Bo Larsson, Bo Wedlund, Driftansvarig på Södertäljes fotbollsarena. Lars Björketun, Patric Nydahl, DC Norrtälje Sportcentrum AB, Stefan Svedlund, Drift och teknik ansvarig Västmanlandfastighetsskötsel AB, 43

54 BILAGA 1 Intervjufrågor Norrtälje Datum svar/patric Nydahl 1. Hur ofta behöver själva uppvärmningssystemet service och underhåll? Svar: I princip aldrig, bara översyn för att konstatera att alla värden är ok vilket görs kontinuerligt! 2. Hur mycket energi per år går det i genomsnitt åt till uppvärmningen? Vilken maxeffekt är systemet dimensionerat för? Svar: Se Norrtäljemodellen för energiåtgång. Maxeffekt styrs av hur mycket returvärme vi kan ta ut. Ju mer kompressorerna går desto mer värme till gräset! D.v.s. det finns ingen övre gräns för det här systemet. 3. Hur stora är drift- och uppvärmningskostnaderna av konstgräsplanen per år. Svar: Kostnaden för drift av en 10 kw:s pump! 4. Eventuella nackdelar och problem ni upptäckt med ert system? Svar: Nej, inte för vad det är avsett att göra! D.v.s. systemet är avsett att tina gräset till ett mjukt underlag, inte att smälta snö! 5. Har ni jämn temperaturfördelning i marken under konstgräset eller skapar tryckförluster problem för detta? Svar: Ja, vi har jämn temperaturfördelning! Vi kan ändra riktning på flödet av värmebäraren (Ammoniakvatten). D.v.s. under vintersäsong när mycket kallt ändras flödet till att gå via ytrören först. Övrig tid går flödet via bottenrören först för att ackumulera värme i backen! 6. Har ni gjort några förbättringar av systemet ur energi- och miljösynpunkt efter invigningen? Eller har ni några planer till detta? Svar: Vi har precis låtit installera nya elektriskt styrda skjutventiler som stänger flödet till kondensorn (ovanpå kylcontainern) vid kallare utomhustemperatur än +10c. För att förhindra onödig avkylning av returvärmen som är avsedd för uppvärmning av konstgräset bl.a. 7. Vilken utbildning krävs för att arbeta inom driftsområdet av konstgräsplanen? Svar: Ingen speciell kurs krävs. Men rekommenderar Ammoniak kurs samt kurs i skötsel av konstgräsplan. Naturligtvis även kurs avsedd för den unika anläggningen! 1

55 8. Om ett extra värmebehov föreligger så står det att ni inte kommer tillsätta kompletterande energi från annat håll. Varför inte och vilka följder får detta i sådana fall? Svar: Se svar på fråga 5-6! 2

56 BILAGA 2 Intervjufrågor Upplands Bro svar/lars Björketun, Bo Larsson 1. När anlades er uppvärmda konstgräsplan? Svar: December Hur lång är spelperioden i genomsnitt per år? Svar: Planen används året om. 3. Vad består konstgräsplanen av för material och vilka dimensioner är det på dessa? Svar: Konstgräset är levererat av Sportbyggarna Entreprenad AB (Spentab) och av typen Decco Soccergrass Pro 50 (strålängd 50 mm) dressat med kvartssand och SBRgranulat. 4. Hur lång livslängd har de olika komponenterna tillhörande konstgräsplanen? Svar: När det gäller själva konstgräset räknar man med 8-10 år för breddfotboll och kortare tid för elitfotboll. När själva konstgräset ska bytas är det vanligt att den gamla mattan kan återanvändas på planer för spontanaktivitet. 5. Har ni gjort några ändringar av planen sedan dess? Svar: Nej 6. Vilken värmekälla hämtar ni energi ifrån? Använder ni en kompletterande värmekälla om behov föreligger? Svar: Spillvärme från spolning av bandyplan samt lagrad solvärme. Dessutom värme från värmeväxlare. 7. Vilka material är värmeslingorna tillverkade av? Vilka dimensioner, c/c avstånd och förläggningsdjup har slingorna? Svar: PEX 25x2,3 c/c 200 mm. Djupet är under gräsmattan. 8. Vilka material och dimensioner är det på fördelnings- och samlingsrör? Är de placerade på kortsidan eller långsidan? Varför är de placerade så? Svar: Kortsidan 9. Vilken värmebärare är det i värmeslingorna? Vilken temperatur på värmebäraren har tillopp och retur i genomsnitt under årsdriften? Svar: 28 % etanol och 72 % vatten. Max temp. på tillopp 28 C. 1

57 10. Hur lång drifttid per år har uppvärmningssystemet i genomsnitt? Under vilka perioder är det igång? Svar: Värmesystemet är på från nov-dec till april. Bestäms av väderläget och erfarenhet. Värmesystemet stängs av under sommaren. Laddningen till borrhålen är på hela tiden. 11. Hur styrs och övervakas uppvärmningssystemet så att det ska fungerar så optimalt som möjligt? Svar: Genom idrottsplatsens vaktmästare/arbetsledare samt larm vid ev. fel. 12. Hur ofta behöver själva uppvärmningssystemet service och underhåll? Svar: Cirka 2 ggr/år 13. Hur ser skötseln av planen ut och i vilken omfattning? Svar: Sladdning/borstning 1-2 ggr/vecka samt snöröjning december-mars efter behov. Oftast räcker det med att vi använder konstgräsplogen, men vi har även möjlighet att köra med snöslunga. För att snabbare få planen helt snöfri brukar vi ibland även borsta planen 14. Hur stor var investeringskostnaden vid anläggningstillfället? Hur var investeringskostnaden fördelad? Svar: :- Vi har ingen ytterligare fördelning av investeringskostnaden för kostgräsplanen. Peab som uppförde anläggningen på totalentreprenad har säkert en mer detaljerad kostnadsredovisning. 15. Har det tillkommit några övriga investeringskostnader sedan invigningen? Svar: De är bara kostnaden för mål och avbytarbås som tillkommit efter invigningen. Totalt cirka :- 16. Hur stora är underhållskostnaderna i genomsnitt per år? Hur är kostnaderna fördelade? Svar: Vi har inte fyllt på med något ytterligare granulat. De driftinsatser som görs regelbundet är snöplogning, borstning och harvning. Under december-februari cirka 4 timmar/vecka och under resten av året cirka 2 timmar/vecka 17. Hur stora är driftskostnaderna i genomsnitt per år? Hur är kostnaderna fördelade? Svar: Den totala driftkostnaden för köpt elenergi till Kungsängens IP uppgick 2012 till SKR. Detta inkluderar utöver den uppvärmda planen även isbanan, planbelysning uppvärmning mm för byggnaderna, dvs. hela idrottsplatsens elkostnader. Tyvärr har vi inte separata mätningar men planerar ev. för detta. 2

58 18. Vilken utbildning krävs för att arbeta inom driftsområdet av konstgräsplanen? Svar: Traditionell utbildning/erfarenhet som idrottsplatsvaktmästare samt specialkompetens för energieffektiv uppvärmning av planen. 3

59 BILAGA 3 Intervjufrågor Hallsbergs konstgräsplan svar/bo Carlson När anlades er uppvärmda konstgräsplan? Svar: Hösten Hur lång är spelperioden i genomsnitt per år? Svar: 12 månader/år 3. Vad består konstgräsplanen av för material och vilka dimensioner är det på dessa? Svar: Ritningar från rapporten Föredrag Hallsbergs kommun 4. Används isolering under planen? I så fall vilken typ, dimensioner och hur är den placerad? Svar: Se Ritningar från rapporten Föredrag Hallsbergs kommun 5. Hur lång livslängd har de olika komponenterna tillhörande konstgräsplanen? Svar: Vi har räknat med 8 år avskrivningstid för gräset och 20 år för tekniska installationer 6. Har ni gjort några ändringar av planen sedan dess? Svar: Nej 7. Vilken värmekälla hämtar ni energi ifrån? Använder ni en kompletterande värmekälla om behov föreligger? Svar: Grundvatten som värmts upp av spillvärme från intilliggande ishall. 8. Vilka dimensioner, c/c avstånd och förläggningsdjup har slingorna? (både djup för tillopp och returledningar) Svar: c/c 200 mm 9. Vilka material och dimensioner är det på fördelnings- och samlingsrör? Är de placerade på kortsidan eller långsidan? Varför är de placerade så? Svar: Slingorna är utformade enligt den så kallade Teichmann-principen, dvs. lika långa individuella slingor 10. Vilken värmebärare är det i värmeslingorna? Vilken temperatur på värmebäraren har tillopp och retur i genomsnitt under årsdriften? Svar: Dowcal 20 propylenglykolbaserat. Tillopp ca 7-8 grader och retur ca 5-6 grader 1

60 11. Hur lång drifttid per år har uppvärmningssystemet i genomsnitt? Under vilka perioder är det igång? Svar: Primärt är systemet igång under den årstiden då det är nollgradigt och kallare för att förhindra tjäle i planen. 12. Har ni ett flödesschema på uppvärmningssystemet som vi kan ta del av? Svar: Bild från Föredrag Hallsbergs kommun 13. Hur styrs och övervakas uppvärmningssystemet så att det ska fungerar så optimalt som möjligt? Svar: Daglig manuell kontroll av kommunens vaktmästare 14. Hur ser skötseln av planen ut och i vilken omfattning utförs underhållsarbetet? Svar: Snöröjning, plogning och borstning av snö. På sommaren harvar man regelbundet. Påfyllning av granulat 1 gång per år. 15. Hur stor var investeringskostnaden vid anläggningstillfället? Hur var investeringskostnaden fördelad? Svar: för installation av uppvärmningssystemet. Övriga investeringskostnader för planen? Total investering :- exkl. moms. 16. Hur mycket värmeenergi går till markvärmelagret vid uppvärmning av konstgräsplanen i genomsnitt per år? Svar: Drift av cirkulationspump ca :-/år. 17. Hur står sig denna energianvändning jämfört med andra konstgräsplaner i Sverige? Svar: Motsvarande uppvärmning där man använder fjärrvärme ligger mellan :-/år. 18. Vilken genomsnittlig temperatur bör markvärmelagret och planytan ha för fullgod effekt och fullständiga spelegenskaper? Svar: Det primära är att hålla planen fri från tjäle så några plusgrader är det som gäller. 19. Hur mycket effekt, alltså W/m 2 eller W/m värmeslinga, erfordrar uppvärmningen som medelvärde per år? Svar: Effekten är ca 60 W/m 2. 2

61 BILAGA 4 Intervjufrågor Södertälje Intervjun gjordes vid ett platsbesök hos Bo Wedlund, driftansvarig på Södertäljes fotbollsarena. 1. När anlades Södertäljes fotbollsarena? Svar: I november Hur lång är spelperioden i genomsnitt per år? Svar: I stort sett 11 månader per år, eftersom det i december är så liten verksamhet. Vissa undantag då spel på planen måste ställas in på grund av kraftigt snönedfall. 3. Vad består konstgräsplanen av för material och vilka dimensioner är det på dessa? Svar: Markstrukturering enligt standard. Slingor 6-8 centimeter ner i stenmjölet. Gräslängd ca 40 millimeter, millimeter fri höjd. Gräsmatta med en sviktpad på 12 mm mm tvättad kvartssand som fungerar som tyngd för att hålla den på plats. Svart SBR granulat ca 10 mm. 4. Används isolering under planen? I så fall vilken typ och vilka dimensioner och hur är den placerad? Svar: Ingen isolering används. 5. Hur lång livslängd har de olika komponenterna tillhörande konstgräsplanen? Svar: Konstgräset för en elitarena har en garantitid på 5 år år för breddfotbollsplaner. Elitgräset kan användas till planer med lägre standard efter det bytts ut. Pumpar beräknas hålla i ca 15 år. 6. Har ni gjort några ändringar av planen sedan dess? Svar: Bytt ut gräset två gånger, 2008 och Mattorna kan sedan återanvändas till andra breddfotbollsplaner där inte lika höga krav ställs på gräset. 7. Vilken värmekälla hämtar ni energi ifrån? Svar: Fjärrvärme från primärledning, näst sista kunden på fjärrvärmenätet. 8. Vilka material är värmeslingorna tillverkade av? Vilka dimensioner, c/c avstånd och förläggningsdjup har slingorna? Svar: Standard slingor, polyetenslang. c/c 200 millimeter, 6-8 centimeter under sviktpaden. Retur och tillopp på samma höjd. Slingorna plöjs ner för att hamna på jämn nivå och avstånd. 1

62 9. Vilka material och dimensioner är det på fördelnings- och samlingsrör? Är de placerade på kortsidan eller långsidan? Varför är de placerade så? Svar: Fördelnings- och samlingsrör är placerade vid ena kortsidan. På så sätt blir sträckan så lång som möjlig och kan ge mer värmeöverföring till marken. 10. Vilken värmebärare är det i värmeslingorna? Vilken temperatur på värmebäraren har tillopp och retur i genomsnitt under årsdriften? Svar: Glykolbaserat medium. Max temperaturen på tillopp är 49 C. 11. Vilken typ och storlek av värmeväxlare och cirkulationspump använder ni? Svar: Cirkulationspumpen är anpassad för att kunna leverera 1600 kw. Vilket ger en effekt på ca 200 W/m Hur lång drifttid per år har uppvärmningssystemet i genomsnitt? Under vilka perioder är det igång? Svar: Används vid behov, främst under Jan, Feb och Mars. 13. Vilket flöde har ni på värmebärarmediet i värmeslingorna? Är flödet kontinuerligt eller varierar det under årsdriften beroende på det varierade värmebehovet till marken? Svar: Flödet stängs av när det inte finns något befintligt uppvärmningsbehov. 14. Hur styrs och övervakas uppvärmningssystemet så att det ska fungerar så optimalt som möjligt? Svar: 4 stycken temperaturgivare sitter mellan värmeslingorna och sviktpaden. Även en temperaturgivare i sanden och en i marken utanför planen. Internetbaserad reglering som kan skötas manuellt eller automatiskt, men erfarenheterna visar att det blir lägre driftskostnader med manuell styrning. Även givare för tillopps- och returtemperatur på värmebäraren i slingorna, nederbörd samt utomhustemperatur finns. En fuktmätare planeras också att installeras. Den lokala väderprognosen är av stor vikt vid manuell styrning för att kunna förbereda mängden effekt som behövs för uppvärmning. 15. Hur ser skötseln av planen ut och i vilken omfattning utförs underhållsarbetet? Svar: Under sommaren: borstning 1-2 gånger i veckan och även borstning och bevattning innan elitmatcher. Snöplogning efter behov, ungefär tre till fem timmars arbete efter varje snöfall. Varierat plogmönster för att få så liten inverkan på planen som möjligt. 2

63 16. Hur stor var investeringskostnaden vid anläggningstillfället? Hur var investeringskostnaden fördelad? Svar: Uppgifter för investering av Södertäljes fotbollsarena är svårt att ta reda på. Normalt ligger kostnaderna för en fullständig anläggning av en kall konstgräsplan på runt 6 miljoner kronor. Med förutsättning att anläggningsplatsen har ganska normala markförhållanden eftersom priset beror mycket på hur den ursprungliga marken ser ut. Priset för endast gräset ligger på 1,5 1,7 miljoner och kr för sviktpad. Sedan tillkommer cirka 3 miljoner för ett komplett uppvärmningssystem med fjärrvärme och undercentral. Totalkostnad alltså cirka 9-10 miljoner för en uppvärmd konstgräsplan. 17. Hur stora är underhållskostnader i genomsnitt per år? Hur är kostnaderna fördelade? Svar: En fast kostnad för inhyrt underhållsarbete på kr per år. 18. Hur stora är driftskostnaderna i genomsnitt per år? Hur är kostnaderna fördelade? Svar: Fjärrvärmekostnad på kr per år. Maxeffekt 3 MW med en tilloppstemperatur på 49 C på värmebäraren ger en kostnad på ca kr per dygn. 19. Vilken genomsnittlig temperatur bör markvärmelagret och planytan ha för fullgod effekt och fullständiga spelegenskaper? Svar: 3-5 grader. 20. Vad ska man tänka på om man ska anlägga och driva en ny uppvärmd konstgräsplan? Vilka förberedelser och planeringar måste göras innan? Svar: Geotermisk undersökning. Tänka på val av placering av planen för att få så mycket solvärme som möjligt. Bra om det inte är mycket träd i närheten som ger skugga och även för att slippa att löv och dylikt ska falla ner på planen. 3

64 BILAGA 5 Intervjufrågor Västerås Intervjun gjordes vid ett platsbesök hos Stefan Svedlund. 1. När anlades er uppvärmda konstgräsplan? Svar: Hur lång är spelperioden i genomsnitt per år? Svar: Året runt i stort sett, i den mån vädret tillåter. 3. Vad består konstgräsplanen av för material och vilka dimensioner är det på dessa? Svar: Ritningar saknas. Standard normer enligt fotbollsförbundet. Grövre stenkross i marklagret, sviktpad, sand och svart SBR granulat som fyllnadsmaterial. 4. Används isolering under planen? I så fall vilken typ, dimensioner och hur är den placerad? Svar: Ingen isolering används. 5. Har ni gjort några ändringar av planen eller bytt ut några material sedan dess? Svar: Nej 6. Vilken värmekälla hämtar ni energi ifrån? Svar: Fjärrvärme via returledning som används till hela Rocklundaområdet. En värmepump på 300 kw planeras också att installeras till uppvärmning av konstgräsplanen. 7. Vilka material är värmeslingorna tillverkade av? Vilka dimensioner, c/c avstånd och förläggningsdjup har slingorna? Svar: Vanliga plastslingor, 25 mm diameter, ca 30 mm c/c, förlagda under sviktpaden. 8. Vilka material och dimensioner är det på fördelnings- och samlingsrör? Är de placerade på kortsidan eller långsidan? Är de placerade på samma sida eller mittemot varandra? Varför är de placerade så? Svar: 200 mm i diameter. Placerade vid ena kortsidan. 9. Vilken värmebärare är det i värmeslingorna? Vilken temperatur på värmebäraren har tillopp och retur i genomsnitt under årsdriften? Eller inom vilka temperaturintervall ligger de på? Svar: Cirka 30 % glykol. Maxtemperatur på tillopp 35 C i värmeslingan. 1

65 10. Vilken storlek är det på cirkulationspump och värmeväxlare? Svar: Cirkulationspump 2,2 kw. 2 st. 500 kw värmeväxlare. 11. Hur lång drifttid per år har uppvärmningssystemet i genomsnitt? Under vilka perioder är det igång? Svar: Beror på väder och utomhustemperatur. Exempelvis vid kraftig blåst tappas cirka 60 % av värmekapaciteten. 12. Vilket flöde har ni på värmebärarmediet i värmeslingorna? Är flödet kontinuerligt eller varierar det under årsdriften beroende på det varierade värmebehovet till marken? Svar: 27,3 liter per sekund. 13. Hur styrs och övervakas uppvärmningssystemet så att det ska fungerar så optimalt som möjligt? Svar: Internetbaserad reglering, temperaturgivare på tillopp och retur i värmeslingorna. Planer på att också installera temperaturgivare i planytan. 14. Hur ser skötseln av planen ut och i vilken omfattning? Svar: Borstning och bevattning av planen före matchstart och även bevattning under halvtid. Borstning en gång per dag i genomsnitt under ett år, ibland också två gånger per dag. Plogning görs vid behov och utförs efter det har snöat klart. Ingen saltning av planen utförs. 15. Blir det några skillnader i plantemperaturen på grund av tryckskillnader i värmeslingorna? Svar: Ja. Det syns en skillnad på planen ju längre ifrån fördelningsrören man kommer. 2

66

67 Box 883, Västerås Tfn: Box 325, Eskilstuna Tfn: E-post: Webb: