Energieffektiviseringskalkyl för Landstingshuset i Luleå

Transkript

1 2006:049 HIP EXAMENSARBETE Energieffektiviseringskalkyl för Landstingshuset i Luleå DAVID NYMAN BACKMAN CARINA OLOFSSON HÖGSKOLEINGENJÖRSPROGRAMMET Maskinteknik Luleå tekniska universitet Institutionen för Tillämpad fysik, maskin- och materialteknik Avdelningen för Energiteknik 2006:049 HIP ISSN: ISRN: LTU - HIP - EX / SE

2 Sammanfattning Bravida driver ett projekt på landstingshuset i Luleå, där en kraftig energieffektivisering har inletts. Denna rapport behandlar värmebehovet för byggnaden både utifrån total elförbrukning och förluster för byggnaden. Utrustning före och efter energieffektiviseringen jämförs och utifrån detta görs en kostnadskalkyl. Totala energibesparingen efter ombyggnaden för fastigheten utifrån beräkningar är 415 MWh årligen. Den totala kostnaden för detta projekt är 12.5 Mkr men investeringskostnaden för landstingsfastigheter är 4 Mkr och resterande 8.5 Mkr beräknas vara löpande underhåll för byggnaden. Den totala årliga kostnadsbesparingen efter ombyggnaden utifrån beräkningar är SEK. En avbetalningstid för denna investering skulle enligt nuvärdesmetoden som i detta fall används bli ungefär 14.5 år. Ett el besparingsförslag för motorvärmarna som tillhör byggnaden presenteras.

3

4 Innehållsförteckning INTRODUKTION... 5 BESKRIVNING AV LANDSTINGSHUSET I LULEÅ... 6 BESKRIVNING AV ENERGIEFFEKTIVISERING... 7 FASTIGHETENS TOTALA VÄRMEBEHOV... 8 VÄRMEBEHOVET UTIFRÅN TOTALA ELFÖRBRUKNINGEN... 8 Teknisk utrustning... 9 Fläktar (Ventilation) Värmebatteri (Ventilation) Belysning Tappvarmvatten Sammanställning av Värmebehovet utifrån total elförbrukning TEORETISKT BERÄKNAT VÄRMEBEHOV Transmissionsförluster Infiltrationsförluster Transmission och infiltration, garage Ventilation Intern värmeproduktion Solenergi SAMMANSTÄLLNING AV DE TEORETISKA BERÄKNINGARNA JÄMFÖRELSE AV VÄRMEBEHOVEN TOTAL ENERGIANVÄNDNING FÖRE EFFEKTIVISERING ENERGIFÖRBRUKNING EFTER ENERGIEFFEKTIVISERING ELFÖRBRUKNING Belysning Teknisk utrustning FJÄRRVÄRMEFÖRBRUKNING Ventilation Radiatorer Tappvarmvatten TOTAL ENERGIANVÄNDNING EFTER EFFEKTIVISERING TOTAL ENERGIBESPARING KOSTNADSBESPARINGAR INVESTERINGS OCH ÅTERBETALNINGSKALKYL BESPARING MED ÄNDRADE MOTORVÄRMARTIDER SLUTSATS DISKUSSION REFERENSER BILAGA LANDSTINGSHUSET TOTALA AREA OCH ELFÖRBRUKNING MOTORVÄRMARE... 2

5 3.0 TAPPVARMVATTENFÖRBRUKNING TRANSMISSION UTRÄKNING AV TRANSMISSION FÖR VÄGG UTRÄKNING AV TRANSMISSION FÖR GRUND UTRÄKNING AV TRANSMISSION FÖR TAK UTRÄKNING AV TRANSMISSION FÖR DÖRRAR OCH FÖNSTER TRANSMISSION, GARAGE GAMMAL VENTILATION SPECIFIK DATA FÖR GAMMAL VENTILATION ÅRLIG ELFÖRBRUKNING FÖR SAMTLIGA VÄRMEBATTERIER (GAMLA VENTILATIONSAGGREGAT) UPPVÄRMNING AV VENTILATIONSLUFT VIA RADIATORER ÅRLIG ELFÖRBRUKNING FÖR FLÄKTMOTORER ÅRLIG ELFÖRBRUKNING FÖR NYA FLÄKTMOTORER DRIFTTID FÖR VENTILATIONEN HEL OCH HALVFARTSDRIFTTID SAMT FLÖDEN FÖR VENTILATIONEN GAMMAL BELYSNING KONTOR, PAUSRUM OCH KOPIERING KORRIDORER INTILL KONTOREN BELYSNING FÖR KORRIDOR TVÄRS (GHI) BELYSNING FÖR GARAGE OCH FLÄKTRUM BELYSNING I ENTRÉN AKTUELL BRINNTID FÖR RESPEKTIVE LOKALER NY VENTILATION SPECIFIK DATA FÖR NY VENTILATION ÅRLIG ELFÖRBRUKNING FÖR SAMTLIGA VÄRMEBATTERIER (NYA VENTILATIONSAGGREGAT) INFILTRATION FÖR BYGGNAD B-E OCH GARAGE SOLENERGI INTERN VÄRMEPRODUKTION SAMMANSTÄLLNING TEORETISK BERÄKNINGAR JÄMFÖRELSE MELLAN ENERGIFÖRBRUKNINGARNA FÖR MOTORVÄRMARSTOLPARNA NY BELYSNING ELFÖRBRUKNING PUMPAR TABELLER ÅRSVÄRME OCH VARAKTIGHETSTID UTIFRÅN MEDELUTOMHUSTEMPERATUR OCH INOMHUSTEMPERATUR ÅRLIGT SPECIFIKT VÄRMEBEHOV ( h V12 ) FÖR VÄRMEBATTERIER ENERGIKVOT FÖR VÄRMEVÄXLARE SÅ MYCKET STRÖMFÖRBRUKAR VÅRA VANLIGASTE APPARATER:... 26

6 Introduktion När en energieffektivisering genomförs för en fastighet är det intressant att göra en ekonomisk kalkyl för att se om det är en lönande investering. I denna rapport genomförs en sådan analys där tidigare utrustning jämförs med ny utrustning. Bravida i Luleå kommer att genomföra denna energieffektivisering åt Landstingshuset i Luleå. De områden man kommer att göra förändringar på är belysning, ventilation och konvertering till fjärrvärme vilket även behandlas i denna rapport. Denna energieffektivisering blev aktuell i samband med att landstingsfastigheter började titta över energisituationen för Landstingshuset. Den gamla utrustningen för ventilation samt elradiatorerna var i behov av att bytas ut. Belysningen var inte tillfredsställande för kontoren och behövdes också göras mer effektiv. Denna energieffektivisering gjorde man för att få en mer energieffektiv utrustning samt utnyttja ett mer kostnadseffektivt och miljövänligare energislag (från el till fjärrvärme), för uppvärmning av byggnaden, tappvarmvatten samt uppvärmning av ventilationsluften. 5

7 Beskrivning av Landstingshuset i Luleå Landstingshuset i Luleå är framförallt en kontorsbyggnad med en total golvarea på m 2, och ungefär 240 anställda. Denna byggnad har även en mindre restaurang, några konferensrum samt en sessionssal och motionssal. Byggnaden består av fem flyglar (A-E) med tillhörande mellanbyggnader (F-I). År 2003 gjordes en tillbyggnad av Landstingshuset. Tillbyggnaden och flygel A samt mellanbyggnaden F är numera vårdcentral. Denna del av byggnaden energieffektiviserades i samband med tillbyggnaden för vårdcentralen. Resterande del det vill säga flygel B till E och mellanbyggnaderna G till I är oförändrade. Den del som är oförändrad består till huvudsak av kontor. Våning två i flygel C och D samt mellanbyggnad H utgörs av sessionssal, restaurang, gymnastiksal och konferensrum, se figur 1 och figur 2. Flyglarna och mellanbyggnaderna består av fem våningar där den femte våningen utgörs av ventilationsutrymmen. I anslutning till plan 1 finns det även en garagedel. Landstingshuset är ett sutteränghus, det vill säga garagedelen ligger halvt under jord. Figur 1. Schematisk bild över Landstingshuset i Luleå år 2002 Figur 2. Satellitbild över Landstingshuset 6

8 Beskrivning av energieffektivisering Landstinget har anlitat Bravida i Luleå för att göra en energieffektivisering vid Landstingshuset i Luleå. Detta projekt startade i september 2006 och beräknas vara klart i januari Energieffektiviseringen för Landstingshuset kommer att genomföras i flygel B till E samt mellanbyggnaderna och garage. Energieffektiviseringen innebär en konvertering från el till fjärrvärme för värmning av ventilationsluft, radiatorkrets samt tappvarmvatten. Ventilationsaggregaten kommer även att bytas ut, och genom detta får man effektivare värmeväxling. Man kommer även att införa närvarogivare och dimmer för belysningen, reducera antalet armaturer samt byta till lågenergilampor. 7

9 Fastighetens totala värmebehov Utifrån de förutsättningar som gavs inför detta projekt bestämdes värmebehovet för Landstingshuset på två olika sätt. Eftersom inte några specifika elförbrukningar för olika komponenter eller byggnadsdelar fanns att tillgå gjordes den första värmebehovsberäkningen utifrån år 2002 s elförbrukning för fastigheten. Detta för att kunna eliminera den del av byggnaden som tillhör vårdcentralen dvs. flygel A samt mellanbyggnad F som efter ombyggnaden år 2003 blev energieffektiviserad, vidare beskrivningar för dessa beräkningar redovisas i kapitel Värmebehov utifrån total elförbrukning. Det andra sättet att beräkna värmebehovet var utifrån byggnadens värmeförluster via transmission, infiltration och ventilation. För transmissionen krävdes dock ett bra ritningsunderlag som inte gick att få fram, men utifrån de byggnadsritningar som fanns kunde ändå en relativt bra beräkning genomföras. Värmebehovet utifrån totala elförbrukningen Den totala elförbrukningen år 2002 valdes eftersom ingen energieffektivisering eller tillbyggnad gjorts. Elförbrukningen för garagedelen räknades bort från totala elförbrukningen för byggnaden eftersom detta inte var samma verksamhet som övrig byggnad och värms heller inte upp via radiatorer. Den el som räknades bort för garagedelen var belysning, värmebatteriet och fläktar för ventilationen, denna elförbrukning uppgick till 74 MWh/år, se bilaga 1. Utifrån elförbrukningen exklusive garage kunde en elförbrukning per kvadratmeter göras. Detta för att sedan kunna räkna bort den del av byggnaden som numera tillhör vårdcentralen och därmed inte ingår i denna analys, det vill säga flygel A samt mellandel F. För att kunna räkna ut total golvarean för Landstingshuset utnyttjades ritningar för byggnaden, se bilaga 1. Total årlig elförbrukning per kvadratmeter för byggnaden uppgick till 173 kwh/m2. Se tabell 1. Elförbrukning och areor för olika delar av byggnaden år 2002 Total elförbrukning 2244 MWh Total elförbrukning utan garage 2170 MWh Area B-E utan garage m2 Elförbrukning per m2 173 kwh/m2 Elförbrukning B-E utan garage 1789 MWh Tabell 1. Sammanställning av energiförbrukning samt areor för olika delar av byggnaden. Utifrån den nya elförbrukningen, det vill säga flygel B E med tillhörande mellanbyggnader, kunde värmebehovet bestämmas genom att räkna bort övrig utrustning som förbrukar el men som inte har med uppvärmningen via radiatorer att göra. Se Ekvation 1. Värmebehov radiatorkr ets = Total elförbrukn ing Teknisk utrustning Värmebatte ri ( ventilatio n) Belysning Fläktar ( ventilatio n) Tapp var mvatten (1) 8

10 Teknisk utrustning I teknisk utrustning ingår datautrustning, skrivare, kopieringsmaskiner, restaurangutrustning, fläktar för ventilation och motorvärmarstolpar. När det gäller datautrustning så har manuell effektmätning gjorts på dataskärm och dator för att få fram den effekt som krävs vid standby-läge och påslaget läge. Effekten för datorer vid påslaget läge var 100 Watt och för standby-läge 3 Watt. Effekten för dataskärmar vid påslaget läge var 30 Watt och för standby-läge 0.1 Watt. Drifttiderna för datautrustningen är uppskattad utifrån hur länge de anställda antas arbeta vid datorerna. Den resterande tiden under dygnet antas datorerna vara i standby-läge, se tabell 2. Elförbrukningen för datautrustningen uppgick till 39 MWh per år. Kopieringsmaskiner och skrivare antas finnas på varje våningsplan förutom våning två i flygel C och D där det bara finns en av varje. En uppskattning av effekten under användning är 350 Watt och drifttid för dessa visas i tabell 2. Den totala elförbrukningen för dessa uppgick till 5.5 MWh. För kyl och frysanläggning i restaurangen har elförbrukningen hämtats från tidsskriften Vi i villa [8], detta är gjort med antagandet att både kyl och frys för restaurangen räknas utifrån förbrukningen för en frys av äldre modell. Den totala elförbrukningen för dessa uppgick till 7 MWh per år. Se bilaga Det finns även 14 stycken kylar placerade i pausrummen, dessa kylar antogs vara av nyare modell [8], elförbrukningen för dessa uppgick till 2.4 MWh per år. Se bilaga Spisplatta och ugn i restaurangen antogs ha en effekt på sammanlagt 4000 Watt [8]. Tiden för användning av spisplatta och ugn ses nedan i tabell 2. Den totala elförbrukningen för spisplatta och ugn uppgick till 3.1 MWh per år. Se bilaga Enligt Luleå Energis faktablad Spara energi [9], drar en diskmaskin med varmvattenanslutning upp till 2.1 kwh per disk och i beräkningen antogs att diskmaskinen körs 5 gånger per dag alla vardagar hela året, denna förbrukning uppgick till 2.7 MWh per år. För restauranger har man varmvattenanslutning till diskmaskin eftersom detta ger en kortare gångtid för varje disk, vilket krävs för denna typ av verksamhet. Teknisk utrustning Timmar/dag Dagar/vecka Veckor/år Timmar/år Datorer, påslagna Datorer, stand-by Datorskärmar, påslagna Datorskärmar, stand-by Köksutrustning, kyl, frys Ugn, spis Kopieringsmaskiner, skrivare Tabell 2. Beskrivning av drifttid för teknisk utrustning. 9

11 Det finns 76 stycken motorvärmarstolpar tillhörande fastigheten. För att kunna beräkna elförbrukningen för dessa antas att varje bil har en motorvärmare med en effekt på 500 Watt och en kupévärmare på 1000 Watt. Enligt Dan Sunden [10] får varje brukare själv ställa in den tid de förväntas lämna byggnaden varvid motorvärmare och kupévärmare startar 3 timmar innan den inställda tiden för avfärd. Vid beräkning för elförbrukningen antas att motorvärmare och kupévärmare arbetar när det är kallare än +5 grader. Denna elförbrukning uppgick till 55 MWh. Se bilaga 2. Sammanställning av elförbrukningen för teknisk utrustning, se tabell 3. Total elförbrukning teknisk utrustning år 2002 MWh Datautrustning 39 Kopieringsmaskiner och skrivare 5,5 Kyl och frys 7 Kyl i pausrum 2,4 Spis och ugn 3,1 Diskmaskin 2,7 Motorvärmarstolpar 55 Total elförbrukning för teknisk utrustning 114,7 Tabell 3. Sammanställning av elförbrukningen för teknisk utrustning. Fläktar (Ventilation) För ventilationen har luftflödet enligt Holger Juuto på riksbyggen haft två olika lägen, helfart och halvfart. Inga effekter för fläktarna gick att få fram varför en effektberäkning gjordes utifrån strömmarna för respektive flöde. Eftersom det är trefasmotorer räknades effekten ut genom ekvation 2, där cos θ antogs vara 0.9 för äldre motorer. P = I U cosθ 3 (2) Elförbrukningen för fläktarna beräknades utifrån de olika flödenas drifttid och multiplicerade med den uträknade effekterna för de olika flödena enligt ekvation 3. Den totala elförbrukningen för dessa uppgick till 190 MWh, se bilaga5.4. I figur 3 visas elförbrukningen för fläktar till samtliga ventilationsaggregat. Q = P Drifttid (3) 10

12 Årlig elförbrukning för Till- och Frånluftsfläktar MWh 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 TA1 TA2 TA3 TA4 TA5 TA6 TA7 TA8 Ventilationsaggregat Figur 3. Årlig elförbrukning för ventilationsfläktar. Värmebatteri (Ventilation) I dagsläget används elektricitet för uppvärmning av ventilationsluft via värmebatterier. Den elenergi som förbrukas via batterierna bestäms utifrån aktuella flöden, drifttider, temperaturer och värmeväxlarnas temperaturverkningsgrad, se bilaga 5.1. Alla lokaler utom motionslokalen förses med två alternativa luftflöden, hel- och halvfartsdrift. Genom att en studie gjorts gällande drifttiden för aggregaten så konstaterades att driften i genomsnitt är ca 12 timmar per dygn. I tabell 4 återfinns hel- och halvfartsflödena för respektive aggregat samt fördelningen av driften i procent av totala drifttiden. Helfartsdrift krävs då människor är närvarande i lokaler och resterande tid är halvfartsdrift. Genom Holger Juuto [14] som är drifttekniker för ventilationen i Landstingshuset erhölls uppgifter om flöden och drifttider. Fördelningen av tider för hel- och halvfartsdrift uppskattades då information saknades, se bilaga 5.7. Uppgifter om ventilationsaggregatens värmeväxlare saknades, därför uppskattades samtliga växlare ha en temperaturverkningsgrad på 70 % [14]. Till- och frånluftsdon för kontor se figur 4. TA1-8/FF1-8 Helfart V [m3/s] Halvfart V [m3/s] Helfart drifttid [%] Halvfart drifttid [%] TA1 3,8 2, TA2 4,5 2, TA3 4,8 3, TA4 4,8 3, TA5 4,5 3, TA6 3,1 0, TA7 0,6 0, TA8 1,4 0, Tabell 4. Hel och halvfartsflöden och drifttid för respektive flöde i procent för samtliga aggregat. Den årliga energiförbrukningen beror på ortens medelvärde av utomhustemperaturen, lokalernas tilluft och frånluftstemperatur, aktuellt flöde och värmeväxlarens verkningsgrad. I 11

13 denna studie antas torr luft, vilket är rimligt för kontorsverksamhet. Genom bilaga 14.2 kunde årligt specifikt årsvärme (h v12 ) [1] bestämmas med känd tilluftstemperatur och medelvärde av utomhustemperatur samt drifttid. Ur bilaga 14.3 bestämdes energikvoten mellan energiförbrukning med värmeväxlare och energiförbrukning utan värmeväxlare (E Q ) [5], enligt ekvation 4. E Q Qvent, med värmeväxlare = (4) Q vent, u tan värmeväxlare För aggregat som arbetade mellan två olika flöden med två olika drifttider beräknades ett medelflöde utifrån drifttiden. Genom att multiplicera hel och halvfartsflöden med drifttiden i procent för hel och halvfartsdrift. Aggregat TA2 har två flöden 4.5 respektive 2.9 kubikmeter per sekund, med en fördelning av drifttiden 63 respektive 37 procent. Medelflödet baserat på drifttid redovisas i tabell 5. Beräkningar redovisas i bilaga 5.2 för samtliga ventilationsaggregat. TA2 Volymflöde medel [m 3 /s] Helfart 2,835 Halvfart 1,11 Medelflöde 3,945 Tabell 5. Medelflöde för driftlägen gällande ventilationsaggregat TA2. Då dessa variabler bestämts, kunde den energi som förbrukas via värmebatteriet beräknas enligt ekvation 5. Den årliga energiförbrukningen för samtliga värmebatterier är ca 300 MWh, inklusive garaget. Sammanställning av förbrukningar för respektive aggregat redovisas i tabell 6. Q vent, med värmeväxlare = Qvärmebatteri = ρtorr luft Vtilluft hv 12 E Q (5) Ventilationsaggregat Elförbrukning [MWh] TA1 (Garage) 37,3 TA2 (Flygel E) 36,7 TA3 (Flygel D) 38,9 TA4 (Flygel C) 37,9 TA5 (Flygel B) 35,7 TA6 (Sessionssal) 20,4 TA7 (Motionssal) 5,6 TA8 (Restaurang) 84,9 Total 297,3 Tabell 6. Sammanställning av årlig elförbrukning för samtliga ventilationsaggregat. 12

14 Figur 4. Till och frånluftsdon i kontor för gammal ventilation. Belysning Kontorsverksamheten som bedrivs i fastigheten kräver mycket ljus för att upprätthålla en bra arbetsmiljö. Belysningen anses idag vara ineffektiv, med alldeles för hög installationseffekt, uråldriga armaturer och för långa brinntider, se figur 5. Det har i samband med konverteringen till fjärrvärme, även bestämts att reducera fastighetens elförbrukning genom att effektivisera lokalernas belysning. I tabell 7 sammanställs den gamla belysning som ersätts med nya energieffektiva armaturer. Den belysning som kommer att behandlas i analysen är belysning som skall ersättas, information om detta erhölls av Kent Danielsson [13] analysen innehåller också kartläggning av övrig belysning som ansetts vara av betydelse i syfte att bestämma totala elförbrukningen. Antalet armaturer med tillhörande lysrör och glödlampor räknades ihop för respektive lokaler och deras effekter noterades, se bilaga 6, med undantag från konferenslokaler där, uppskattningar gjordes då dessa oftast var otillgängliga. Brinntiden har uppskattats för respektive lokal utifrån typ av verksamhet, se bilaga 6.6. I dagsläget styrs belysningen framförallt med tryckknapp, inte någon styrning med undantag från korridor (GHI) fönster, där det finns en mörkersensor så belysningen endast lyser de mörka timmarna under året, brinntiden antas vara hälften av årets 8760 timmar. Gammal belysning som byts ut Effekt [kw] Energi [MWh/år] Kontor, kopiering, pausrum 69,4 149,9 Korridor 16,2 37,9 Korridor (G, H, I fönsterdel) och korridor (G, H, I övrig) 8,3 32,1 Trapphus 4,8 15,0 Konferens 4,5 5,8 Fläktrum 3,4 0,2 Garage 4,2 9,7 Total 110,6 250,6 Tabell 7. Sammanställning av belysning som byts ut efter energieffektiviseringen. 13

15 Övrig belysning Effekt [kw] Energi [MWh/år] Spott 6,000 52,4 Stjärnhimmel 5,740 18,8 Sessionssal 0,600 1,4 Restaurang 1,764 4,1 Lilla matsalen 0,738 0,4 Total 14,84 77,1 Tabell 8. Sammanställning av belysning som kvarstår efter effektiviseringen. Den totala energiförbrukningen för belysningen under ett år har beräknats vara ca 330 MWh. Förbrukningen för den belysning som skall bytas ut har bestämts, för att senare kunna jämföras med den nya förbrukningen efter ominstallationen. Den beräknas vara på ca 250 MWh. Den belysning som kommer att vara oförändrad efter effektiviseringen är ungefär 77 MWh, se tabell 8. Detta är förbrukningen som anses vara betydelsefull och ingår i den totala elförbrukningen. Belysning på toaletter och träningslokal har försummats, då brinntiden där anses vara relativt liten. Figur 5. Gammal belysning för kontor. Tappvarmvatten Landstingshuset har tre varmvattenberedare a 300 liter där vattnet antas värmas från 8 till 55 grader (vilket är den vanligaste temperatur att värma tappvarmvatten till),detta vatten cirkuleras i vattenledningarna för att minska väntetiden vid tappning. För att kunna få fram en elförbrukning för tappvarmvattnet gjordes, utifrån den totala vattenförbrukningen år 2002, en beräkning. Den totala vattenförbrukningen var detta år 2439 m 3. Av den totala vattenförbrukningen antas 30 % vara tappvarmvatten [10] dvs. 732 m 3. För att kunna räkna ut tappvarmvattenförbrukningen för den del av byggnaden som är väsentlig har vattenförbrukning fördelats per kvadratmeter. Utifrån denna varmvattenförbrukning kunde elförbrukningen bestämmas till 34.6 MWh per år. I denna elförbrukning för tappvarmvattnet ingår en värmeförlust på 5 % [18] via varmvattenberedarna, se bilaga 3. Förluster via vattenledningarna försummades eftersom dessa förluster kommer att vara detsamma även efter konvertering till fjärrvärme. 14

16 Sammanställning av Värmebehovet utifrån total elförbrukning Då de komponenter som analyserats i tidigare kapitel bestämts, kan slutligen den energi beräknas som måste tillföras via radiatorerna för att täcka fastighetens värmebehov. Denna beräkning baseras på de lokaler som förses med radiatorer, dvs. byggnad B-E utan garage. Elförbrukningen via radiatorer för fastigheten år 2002 var ca 900 MWh, se tabell 9. Komponenter i byggnad B-E Elförbrukning [MWh/år] Eltotal 1 788,6 Tappvarmvatten 34,6 Värmebatterier 260,0 Teknisk Utrustning 114,5 Fläktar (Ventilation) 163,1 Belysning 318,0 Elradiatorer 898,3 Tabell 9. Sammanställning av år 2002 s elförbrukning för de olika komponenterna. Då beräkningarna är baserade för året 2002, så har en normalårskorrigering gjorts, baserat på ett helår. Medelvärdet av utomhustemperaturen för ett normalår i Luleå är 2 C och motsvarande temperatur för 2002 var 2,6 C [16]. Detta innebär att för ett normalår skulle värmebehovet vara 1,3 ggr större i förhållande till -02. Elförbrukningen via radiatorer blir efter normalårskorrigeringen ca 1170 MWh per år, se tabell 10. Komponenter i byggnad B-E Elförbrukning [MWh/år] Eltotal 2 058,1 Tappvarmvatten 34,6 Värmebatterier 260,0 Teknisk Utrustning 114,5 Fläktar (Ventilation) 163,1 Belysning 318,0 Elradiatorer 1 167,8 Tabell 10. Sammanställning av År 2002 s elförbrukning efter normalårskorrigering. 15

17 Byggnaden hade innan energieffektiviseringen direktverkande elradiatorer, se figur 7 som står för en stor del av den totala elförbrukningen. Resterande delar är komponenter som kräver elektricitet för olika ändamål. Dessa komponenter är det som antagits vara det stora energikrävande faktorer. Energiförbrukningen för radiatorerna under ett normalår i Luleå, med en utomhusmedeltemperatur på 2 C har beräknats vara ca 57 %, därmed en övrig elförbrukning på ca 43 %. Se figur 6. Energiförbrukning [kwh] Tappvarmvatten (1,7%) Värmebatterier (12,6%) Teknisk Utrusting (5,6%) Elradiatorer (56,8%) Fläktar (ventilation) (7,9%) Belysning (15,4%) Figur 6. Fördelning av elförbrukningen för samtliga komponenter i procent. Figur 7. Gamla direktverkande elradiatorer för kontor. 16

18 Teoretiskt beräknat värmebehov En fastighet har alltid värmeförluster av olika slag, dessa förluster varierar och beror på många olika faktorer. Tre stora värmeförluster utgörs av transmission, infiltration och ventilationsförluster. En byggnad har även ett antal olika värmekällor som bidrar till att täcka dessa förluster som intern värmeproduktion t.ex. människor, belysning och elutrustning som producerar värme, en annan källa är solintrålning. Dessa källor täcker oftast bara en liten del av den totala värmeförlusten och därför måste en större del täckas av en annan värmekälla och den värmen tillförs via radiatorer. I studien har därför beräkningar och uppskattningar av dessa förluster och gratisvärme gjorts. Transmissionsförluster Transmissionsförluster är den kyla/värme som överförs genom materialet i ytterväggar, grund och tak, detta beror på skillnaden i temperatur på inom och utomhusluften. Årsvärmet bestäms utifrån bilaga I denna studie har transmissionsförlusterna beräknats för klimatskalet, alltså värmeöverföring via ytor som påverkas av utomhusklimatet. Eftersom man i denna analys har varit intresserad av det totala energibehovet, så var det oviktigt att bestämma värmeöverföringar mellan lokaler innanför skalet. Material har olika förmåga att leda värme och därför finns det bestämda värmekonduktivitetsvärden (λ) för dessa som gör det möjligt att utföra energiberäkningar och bestämma aktuella energiförluster. Man tar även hänsyn till värmemotståndet (Rse+Rsi) från materialet till luften på utsidan och insidan av väggar och tak. För grunden räknas däremot värmemotståndet till mark på utsidan och luft på insidan. Olika material har olika värmeledningsförmåga som gör det möjligt att bestämma transmissionsförluster via vägg, grund och tak om man dessutom vet byggkonstruktionerna för dessa, det vill säga vilka material som dessa är uppbyggda av. Ritningsunderlaget för golv och tak har varit knapphändiga, därför kommer värmeledningsförmågan endast beräknas vinkelrätt mot ytan för tak och grund. Detta innebär att transmissionsförlusten blir mindre för dessa ytor än i praktiken eftersom värmeöverföring även sker mellan isolering och reglar alltså parallellt med väggen. Transmissionen genom väggen beräknas däremot både vinkelrätt och parallellt med väggytan, dvs. det tas här hänsyn till köldbryggor, se bilaga 4.1. För fönster och dörrar med glaspartier upptill och nertill har givna värmegenomgångstal (Uvärden) tagits från VVS-handboken [1]. Det årliga energibehovet som skall täcka transmissionsförlusterna har beräknats vara ca 860 MWh per år exklusive garaget och baseras på en medeltemperaturdifferens mellan inom och utomhusklimatet på 20 grader, då inomhustemperaturen är 22 och medelvärdet av utomhustemperaturen är 2 grader, se bilaga 4 och tabell

19 Transmissionsförluster Energiförbrukning [MWh/år] Flygel B-E 860,8 Garage 109,0 Total 969,8 Tabell 11. Sammanställning av transmissionsförlusterna. Infiltrationsförluster En byggnad har alltid otätheter i väggar och tak där ofrivilligt luftutbyte sker, detta kallas infiltrationsförluster och anses idag generellt vara en luftmängd av 10 % per timme av den totala luftvolymen i byggnaden, se tabell 12. Genom att man eftersträvar ett undertryck inomhus så kommer uteluften sugas in genom otätheterna, istället för att uppvärmd luft skall pressas ut och avkylas i väggen och riskera kondensation i väggmaterialen. Detta utbyte av luft och energiförlust måste då täckas genom att tillföra värme via radiatorer. Beräkningar redovisas i bilaga 8. Årsvärmet för infiltrationen bestäms ur bilaga Infiltrationsförluster Energiförbrukning [MWh/år] Flygel B-E 193,5 Garage 17,2 Total 210,7 Tabell 12. Sammanställning av infiltrationsförluster. Transmission och infiltration, garage För garaget fanns det inte några ritningar på byggkonstruktionen för väggar och grund. Eftersom garaget ligger halvt under jord så har det antagits att den del av väggen som är ovan jord har likadan byggnadskonstruktion som väggen för huvudbyggnaden. Grunden och den del av väggen som är under jord antogs ha likadan byggnadskonstruktion som grunden för byggnaden. För taket gick det att få fram delar av konstruktionen, se bilaga 4.5. När det gäller bestämningen av gradtimmar för garagets respektive del så antogs de byggnadsdelar som var under jord har samma temperatur som grundvattnet alltså 8 C, och de byggnadsdelar som var ovan jord antogs vara 2 C som medelvärdet av utomhustemperaturen. Inomhustemperaturen var för båda fallen 10 C [14], genom dessa temperaturer bestäms årsvärme för garaget, se bilaga Garagets transmissionsförluster har beräknats vara 109 MWh, detta tillsammans med infiltrationsförlusterna är totalt 126 MWh och motsvarar den energi som tillförs via ventilationen (värmebatteriet) för garaget, denna del separeras i denna studie från resten av byggnaden. Beräkningar Se bilaga 4.5 och bilaga 8.0. Den tillförda energin till garaget via ventilationen motsvarar 124 MWh. 18

20 Ventilation I större lokaler och byggnader är det viktigt med väl fungerande mekanisk ventilation och kraftigt ventilationsflöde för att åstadkomma ett bra klimat. Inomhusluft måste ersättas med utomhusluft med en behaglig och skonsam temperatur. Idag finns mycket effektiva ventilationsaggregat med roterande värmeväxlare, dessa har högre verkningsgrad än tidigare typer. Den nya luften som tillförs lokalen är dock oftast kallare än rumstemperaturen och måste därför värmas upp via radiatorer, se tabell 13. Energiförbrukningen för den del av byggnaden där tilluftstemperaturen måste ökas från 17 till rumstemperaturen är ca 460MWh för hela byggnaden utan garaget, se bilaga 5.3. För garaget gäller en tilluftstemperatur på 10 grader och all uppvärmning sker via värmebatteriet och ingår inte i beräkningarna då energin till radiatorer ska bestämmas. Uppvärmning av tillförd ventilationsluft Energi [MWh/år] Kontor 373,6 Sessionssal 51,0 Motionslokal 14,0 Restaurang 26,3 Total 464,8 Tabell 13. Sammanställning av energiförbrukning för uppvärmning av ventilationsluft via radiatorer. Intern värmeproduktion Den interna värmeproduktionen för fastigheten består i princip av belysning, teknisk utrustning och människor. Det är alltså faktorer som bidrar till uppvärmningen av byggnaden. Det gjordes ett försök att finna ett generellt värde för värmeproduktionen för kontorsverksamheten men misslyckades, då den interna lasten för denna typ av byggnad varierar. Därför har ett kontorsrum med närliggande korridorer på Landstingshuset studerats för att teoretiskt uppskatta den interna värmeproduktionen. Beräkningen omfattar ett kontor med tillhörande korridorsyta på totalt 12,5 m 2. Värmealstrande faktorer anses vara en dator med bildskärm, en människa och belysning för kontor respektive korridorsdel. Den totala värmeeffekten per kvadratmeter golvarea beräknades till 4,9 W/m 2. Uppvärmningsperioden för fastigheten i Luleå med en medelutomhustemperatur på 2 grader är 6770 timmar. Det är den period då samtliga värmeförluster skall täckas av radiatorer och den interna värmeproduktionen, med en total area på kvadratmeter för byggnad B-E utan garage kunde total årligt tillförd energi via interna värmekällor bestämmas och är ca 340 MWh och motsvarar 22,4 % av de totala värmeförlusterna. Sammanställning se tabell 14. Beräkningar redovisas i bilaga

21 Nyttig Värme [%] Effekt nyttig värme [W] Intern MaxEffekt Varaktighetstid Medeleffekt Area värmeproduktion [W] [%] [W] [m2] Teknisk utrustning , ,5 1,0 Teknisk utrustning, standby 5,1 60 3,06 0,833 2,6 12,5 0,20 Människor ,333 33,3 12,5 2,7 Belysning ,3 0,333 11,8 12,5 0,9 Total 588,1 216,36 60,7 4,9 Tabell 14. Sammanställning av effekt per kvadratmeter för olika interna värmekällor. Effekt [W/m2] När det gäller att beräkna teknisk utrustning för kontorsbyggnader teoretiskt så finns det inte något generellt värde på hur mycket värme den tekniska utrustningen avger. Det som går att säga är att cirka % av den totala effekten för elapparater blir nyttig värme till byggnaden [4]. Man kan säga att av en glödlampas maximala effekt blir 95 % värme. I detta fall är det frågan om hur mycket av den totala belysningen som blir nyttig värme till lokalen. Lokalerna är försedda i huvudsak med lysrörsarmaturer monterade dikt tak, armaturerna är dessutom sammankopplade med ventilationen, så den varma luften i taket frånluftsventileras och återanvänds till en del via värmeväxlare. Eftersom varm luft är lättare än kall luft så kommer med stor sannolikhet stora mängder av den luft som värms av belysningen inte vara nyttig värme direkt till lokalen. Därför uppskattas här den nyttiga värmen från belysningen vara 10 % av den maximala belysningseffekten, resterande värme återanvänds dock till viss del via värmeväxlare för ventilationen men detta har ej tagits hänsyn till, se tabell 14. Solenergi Solinstrålning via fönster är en annan energikälla som påverkar uppvärmningsbehovet. Väggar och övriga byggnadsstommar värms upp och bidrar till uppvärmningen. Det finns olika sätt att bestämma solinstrålningens effekt, i detta fall användes ett generellt begrepp, där man kan säga att solinstrålning står för 3 grader av den totala uppvärmningen [3] vilket resulterade i 2,2 W/m 2. Den totala värmen är ca 150MWh och motsvarar 9,9 %, se bilaga 9. Sammanställning av de teoretiska beräkningarna Årsmedelvärdet för utomhusluften på 2 grader och en inomhustemperatur på 22 grader har utnyttjats. Uppvärmningsperioden för fastigheten är därav 6770 timmar för ett normalår. Värmeförlusterna redovisas i tabell 15. Under uppvärmningsperioden skall radiatorerna tillsammans med intern värmeproduktion och solinstrålning täcka förlusterna, enligt ekvation 6. Det årliga energibehovet för uppvärmning av byggnaden motsvarar i detta fall radiatorernas årliga energiförbrukning. Den teoretisk beräknade energiförbrukningen för radiatorerna bestämdes och resulterade i 1028 MWh per år. Förbrukningar för intern värme och solinstrålning redovisas i tabell

22 Lokaler Transmission [MWh] Infiltration [MWh] Ventilation [MWh] Totalt värmebehov [MWh/år] Byggnad B-E 860,8 193,5 464, ,1 Garage 109,0 17, ,2 Tabell 15. Sammanställning av byggnadens totala värmeförluster. Lokaler Solenergi [MWh] Intern energi [MWh] Byggnad B-E 150,8 339,8 Tabell 16. Sammanställning av interna och externa värmekällor. Q = Transmission + Infiltration + Ventilation Intern värmeproduktion Solinstrå ln ing (6) Årlig, Radiatorer Q = 860, , ,8 339,8 150,8 = 1028, 5 Årlig, Radiatorer MWh Landstingshuset är en stor fastighet som har många lokaler och verksamheten som bedrivs där är som tidigare sagts kontorsarbete. För denna typ av byggnad och verksamhet finns ingen direkt statistik dokumenterad, när det gäller fördelning av uppvärmning respektive användning av teknisk utrustning. Därför kan det vara svårt att säga exakt hur uppvärmning och intern värmeproduktion normalt fördelas för denna typ av byggnad. Uppvärmningen för byggnaden har i detta fall teoretiskt beräknats vara ca 100kWh per kvadratmeter om man dividerar det totala värmebehovet för radiatorkretsen med byggnadens totala golvarea, se bilaga 10. Jämförelse av värmebehoven Värmebehovet motsvarar den energi som måste tillföras via radiatorerna. I denna studie används två metoder för att bestämma radiatorernas årliga energiförbrukning, i hopp om att finna en sann årlig energiförbrukning för byggnaden. Radiatorerna är en av komponenterna som byts ut vid effektiviseringen och dessa kommer att drivas på fjärrvärme istället för elektricitet. Därför genomförs beräkningar för att uppskatta energiförbrukningen via radiatorer. Radiatorerna bestäms enligt ekvation 1 och ekvation 6. Värmebehov radiatorkr ets = Total elförbrukn ing Teknisk utrustning Värmebatte ri ( ventilatio n) Belysning Fläktar ( ventilatio n) Tapp var mvatten (1) Q = Tranmission + Infiltration + Ventilation Intern värmeproduktion Solinstrå ln ing (6) Årlig, Radiatorer Resultaten av jämförelsen mellan de två metoderna redovisas i tabell

23 Radiatorer utifrån totala värmeförluster Radiatorer utifrån total elförbrukning Enheter Radiatorer i byggnad B-E Årlig energiförbrukning 1 028, ,8 [MWh] Värmeeffektflöde 14,7 16,7 [W/m2] Årlig energiförbrukning per kvadratmeter 99,4 113,0 [kwh/m2] Tabell 17. Jämförelse mellan värmebehoven för radiatorkretsen. När man jämför dessa två värmebehovsberäkningar som baserats på ett normalår, kan man se att det teoretiskt uträknade värmebehovet skiljer sig med ca 12 procent i förhållande till det verkliga värmebehovet. I båda fallen förekommer ett antal antaganden och till följd ett antal felkällor. Det kan dock konstateras att beräkningarna för radiatorerna utifrån total elförbrukningen (1 167,8 MWh/år) är gjorda utifrån ett bättre underlag och därför valdes denna för fortsatta beräkningar. 22

24 Total energianvändning före effektivisering Radiatorerna motsvarar den förbrukning som beräknats utifrån total elförbrukning, elförbrukning för värmebatterier har teoretisk beräknats, där hänsyn tagits till aktuellt driftfall och värmeväxlares effektivitet. Tappvarmvatten har beräknats, där det antagits att 30 procent av totala vattenförbrukningen är varmvatten. Totala belysningsstyrkan har summeras för byggnadens olika lokaler. Den tekniska utrustningen har undersökts och uppskattats i effekt och drifttid utifrån specifik verksamhet. Förbrukning för till och frånluftsfläktar har beräknats utifrån strömstyrka för respektive flöden. Sammanställning av byggnadens energiförbrukning se tabell 18 och tabell 19. Byggnad B-E Energi [MWh/år] Radiatorer 1 167,8 Värmebatterier 260,0 Tappvarmvatten 34,6 Belysning 318,0 Teknisk Utrustning 114,5 Fläktar (ventilation) 163,1 Total 2058 Tabell 18. Sammanställning av energianvändning före effektivisering. Garage Energi [MWh/år] Värmebatteri 37,3 Belysning 9,7 Fläktar (ventilation) 27,2 Total 74,2 Tabell 19. Sammanställning av energianvändning före effektivisering. Ombyggnadens totala elförbrukning före effektiviseringen är ca 2131MWh per normalår. 23

25 Energiförbrukning efter energieffektivisering Den totala energiförbrukningen kommer att vara fördelad på elenergi och fjärrvärme. Vad som kommer att vara fördelat under de olika kategorierna är intressant eftersom priset för de olika energislagen skiljer sig åt. Det är också intressant att undersöka vad som kan leda till aktuella energibesparingar som mer energieffektiva komponenter och installationer. Elförbrukning Belysning Denna studie visar dels vad man tjänar på att enbart reducera antalet armaturer och på det viset reducerar den totala wattstyrkan och energiförbrukning. Sedan bestäms en möjlig drifteffekt utifrån aktuella riktvärden för att uppskatta ny energiförbrukning för belysningen, dessa riktvärden beror på om man har installerat dimmer och/eller rörelsedetektor. Se belysning för kontor, figur 8. Figur 8. Ny belysning för kontor. Energiförbrukningen för den gamla belysningen motsvarade den dåvarande installerade belysningseffekten multiplicerat med brinntiden. I kartläggningen av den nya belysningen så beräknades energiförbrukningen utifrån den nya installerade effekten multiplicerat med den tidigare brinntiden, detta för att få en jämförelse mellan ny och gammal belysning. Ifall det skulle vara så att brinntiden inte påverkas trots att man i effektiviseringen installerar närvarogivare i hopp om att reducera brinntiden. I sådana fall skulle energiförbrukningen för den belysning som byts ut motsvara ca 175MWh per år. Brinntiden för kontoren är uppskattade utifrån att personalen vistas där i ungefär 8 timmar per dag, och brinntiden för kontoren kommer sannolikt inte reduceras så kraftigt trots närvarogivare, då det antas att personalen under större delen av dagen vistas där, och ifall de lämnat lokalen, för t.ex. lunch att de släckt efter sig. I korridorer och trapphus kommer brinntiden troligt reduceras betydligt mer. Eftersom det är svårt att säga exakt när personalen vistas i respektive utrymmen, så blir det svårt att säga hur mycket brinntiden kommer att reduceras. Det är dock viktigt att ta hänsyn till den sortens investering då den kommer att leda till en viss energibesparing. I ominstallationen installeras även dimmrar som minimerar belysningens maximala effekt, vilket också påverkar besparingen. I denna studie har det valts att använda riktvärden för ny installation av belysning som säger att man idag får max ha en belysningseffekt på 6 watt per kvadratmeter. Man kan för varje 24

26 närvarogivare respektive dimmer räkna bort 30 % av den totala wattstyrkan för den belysning som är kopplad till dessa styrningar. Om man har en armatur med ett lysrör på 65 watt som styrs med både sensor och dimmer kan man totalt räkna bort 60 procent av maximala 65 watt [17]. I tabell 20 redovisas den sammanlagda nya installerade belysningseffekten samt den korrigerade effekten där avdrag för styrningarna gjorts och motsvarar aktuell drifteffekt. Den nya energiförbrukningen för den belysning som byts ut är i detta fall är ca 76 MWh och tillsammans med oförändrad belysning blir den totala förbrukningen för belysningen ca 153 MWh, en dryg halvering jämfört med gammal installation. I figur 9 redovisas i procent hur mycket energi som förbrukas för respektive lokal efter ombyggnaden. Energieffektiv belysning Ny belysningseffekt [kw] Installerad effekt 79,0 Drifteffekt 35,4 Tabell 20. Installerad ny belysningseffekt samt drifteffekt efter korrigering. Ny energieffektiv belysning [kwh] 8% 17% 7% 51% Kontor, kopiering, pausrum Korridor korridor G,H,I (fönsterdel) och korridor G,H,I övrig Trapphus 9% 8% Konferens Fläktrum Garage Figur 9. Fördelning av ny energieffektiv belysning. Teknisk utrustning I analysen har den tekniska utrustningen som inte förändras, tidigare sammanställts till ca 114MWh. Den elutrustning som däremot kommer förändras är fläktmotorer för ventilationen och genom att det blir vattenburen värme så tillkommer cirkulationspumpar. Fläktar När det gäller fläktarna så antas det i beräkningarna att de även i framtiden kommer att arbeta med två olika flöden, ett forcerande flöde och ett lägre flöde med samma drifttid som tidigare, för att minska värmebehovet under den tid på dygnet då ett maximalt flöde inte är nödvändigt. För att få en bra jämförelse mellan hur effektiva aggregaten är och i detta fall hur mycket den nya energiförbrukningen blir, så användes samma flöden som förut. För de nya ventilationsaggregaten erhölls två olika datakörningar, för två olika flöden från Novenco i 25

27 Danmark, läs mer om detta i kapitel ventilation under fjärrvärmeförbrukning. Genom dessa specifika data kunde effekter för dessa två förbestämda flöden noteras. Drifttiden för fläktarna antas förhålla sig som före effektiviseringen. Årlig elförbrukning för till- och frånluftsfläktar för samtliga ventilationsaggregat TA1-TA8 har beräknats vara ca 173 MWh. Där inkluderas fläktarna för garaget (TA1) på 27,2 MWh. Se figur 10. Ny årlig elförbrukning för till- och frånluftsfläktar MWh 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 TA1 TA2 TA3 TA4 TA5 TA6 TA7 TA8 Ventilationsaggregat Figur 10. Årlig elförbrukning för samtliga ventilationsfläktar. Pumpar Genom konverteringen till vattenburen värme tillkommer 1 huvudpump ansluten direkt efter värmeväxlaren för fjärrvärmen. Sedan tillkommer 13 shuntgrupper med 13 cirkulationspumpar. Typ av pump varierar, samtliga cirkulationspumpar i shuntgrupperna har enfasmotorer medan huvudpumpen drivs av en trefasmotor. I analysen gjordes inga beräkningar av något generellt medelflöde som varje pump arbetar med över året, istället beräknades energiförbrukningen genom strömstyrka, spänning och drifttid. Genom Magna s hemsida kunde ungefärlig energiförbrukning bestämmas för en Magnapump [9.2]. Den energiförbrukningen motsvarade en strömförbrukning på 25 procent av pumpens strömintervall. Denna uppskattning gjordes för samtliga pumpar och drifttiden sattes till 6770 timmar som motsvarar byggnadens uppvärmningsperiod. Ungefärlig energiförbrukning för samtliga pumpar beräknades vara ca 18MWh. Beräkningar redovisas i bilaga 13. I figur 11 redovisas fördelningen av energiförbrukningen för de olika pumparna och där kan man se att den större delen motsvarar huvudpumpen med 90 procent av totala energiförbrukningen. Elförbrukning pumpar 90% 5% 3% 2% 7 st Magna , 1*230V, 0,09-1,25A 4 st Alpha 25-60, 1*230V, 0,21-0,4A 2st Alpha 25-40, 1*230V, 0,19-0,26A Huvudpump 3*400V, 2,7-3,3A Figur 11. Fördelning av elförbrukning för samtliga pumpar. 26

28 Fjärrvärmeförbrukning Ventilation En investering av nya ventilationsaggregat medför vissa energibesparingar, genom t.ex. effektivare värmeväxlare, mindre energikrävande fläktmotorer och bättre styrningsmöjligheter, med variabelt flöde eller temperaturer. Exakt hur mycket man energimässigt kan spara med dessa driftoptimeringar är svårt att säga. I denna analys har det därför gjorts ett antagande att flödena är densamma som för det gamla systemet, dvs. att aggregaten arbetar med två bestämda flöden, med en viss bestämd drifttid under dagen. Den inkommande luftens temperatur antogs vara 17 grader som tidigare. Detta gjorde det möjligt att jämföra hur energieffektiva de nya ventilationsaggregaten var i förhållande till de äldre. Under effektiviseringen byts även till och frånluftsdon ut, se figur 12. Figur 12. Nya ventilationsdon för kontor. Bravida samarbetar med företaget Novenco i Danmark som tar fram lämpliga aggregat efter aktuellt behov. För Landstingshuset plockades åtta olika aggregat fram som dimensionerats efter flöden och tryckfall. Sju stycken med roterande värmeväxlare och en med vätskekopplad värmeåtervinning för restaurangdel, där man normalt inte använder sig av vanliga värmeväxlare pga. mer förorenad smutsig frånluft. Denna typ av värmeåtervinning är dock inte lika effektiv som för en roterande luft/luft värmeväxlare, men kan ändå ha en temperaturverkningsgrad på ca 50 %, enligt Paul Brännström [12]. Eftersom denna del av byggnaden (restaurangen TA8) inte tidigare haft någon återvinning av uppvärmd luft så leder det givetvis till en relativt hög energibesparing. Utifrån de datakörningar som Novenco gjorde varierade verkningsgraden, En temperaturverkningsgrad på drygt 80 % för de lägre flödena och något lägre för de forcerande flödena, därför uppskattades den vara konstant 80 % för samtliga luft/luft värmeväxlare (TA2- TA7). Luftbehandling Den energi som förbrukas genom uppvärmning av ventilationsluft sker dels via värmebatteriet efter värmeväxlarna, se ekvation 7 och via radiatorerna, se ekvation 8 då inkommande luft är 27

29 kallare än rumstemperaturen. Den årliga energiåtgången via värmebatteriet bestämdes genom aktuella flöden och drifttider. Sammanställning av energiförbrukningen redovisas i tabell 21. Beräkningar redovisas i bilaga 7. Q värmebatteri ρ E (7) = Vtilluft hv 12 Q Q uppvärmning ( T T ) Drifttid tilluft = V, ρ tilluft Cp Rumstemperatur Tilluft (8) Värmebehov Ventilationsaggregat Ny Benämning [MWh/år] TA1 (Garage) Byts ej 37,3 TA2 (Flygel E) LB101: 6 10,3 TA3 (Flygel D) LB101: 5 10,8 TA4 (Flygel C) LB101: 4 10,3 TA5 (Flygel B) LB101: 3 9,2 TA6 (Sessionssal) LB101: 8 5,7 TA7 (Motionssal) LB101: 7 1,6 TA8 (Restaurang) LB101: 9 30,3 Total 115,6 Tabell 21. Energiförbrukning för nya värmebatterier. Radiatorer En konvertering från direktverkande elradiatorer till vattenburna radiatorer kan medföra en sänkning av den genomsnittliga rumstemperaturen med ca 1 C detta motsvarar 5 % [19] av uppvärmningen om medeltemperaturdifferensen mellan inom- och utomhustemperaturen är 20 C. Detta eftersom värmen via radiatorsystemet kommer att variera med utomhustemperaturen och kan därför lätt kompensera en temperatursänkning i rummet och vattenburen värme blir jämnare jämfört med direktverkande elradiatorer. Figur 13 visar radiatorer för vattenburen värme. 28

30 Figur 13. Radiatorer för vattenburen värme i kontor. Tappvarmvatten Efter konverteringen till fjärrvärme kommer tappvarmvattnet att värmas i en värmeväxlare och därefter cirkuleras i det befintliga varmvattensystemet. Energiförbrukningen för tappvarmvattnet är baserat på år 2002 s vattenförbrukning. Vid beräkning av denna energiförbrukning antogs det att inga förluster fanns via varmvattenledningar eller via varmvattenberedare som efter konvertering kopplas bort. Energiförbrukningen för tappvarmvattnet beräknades vara ca 32,9 MWh per år. 29

31 Total energianvändning efter effektivisering Den största delen av den totala energiförbrukningen kommer genom effektiviseringen att bli fjärrvärme. Förhållandet mellan fjärrvärme och el blir ca 73,3 respektive 26,7 procent. Tabell 22 visar årlig energiförbrukning av de olika energislagen. Energikälla Årlig energiförbrukning [MWh/år] El 458,8 Fjärrvärme 1 258,0 Total 1 716,8 Tabell 22. Sammanställning av årlig energiförbrukning för fjärrvärme och el. Radiatorerna motsvarar den förbrukning som beräknats utifrån verklig elförbrukning med avdrag för 1 grads temperatursänkning över årets uppvärmningsperiod. Elförbrukning för värmebatterier har teoretisk beräknats, där hänsyn tagits till aktuellt driftfall och värmeväxlarnas effektivitet. Genom att varmvattenberedarna försvinner minimeras förbrukningen för tappvarmvattnet med deras värmeförluster på ca 5 procent. Vilken belysning som byts ut baseras på en sammanställningslista från Bravida. Den tekniska utrustningen har undersökts och uppskattats i effekt och drifttid utifrån specifik verksamhet och de flesta är oförändrade. De tekniska komponenter som byts ut är belysning och fläktmotorer däremot tillkommer pumpar. Förbrukning för till och frånluftsfläktar har beräknats utifrån drifteffekter som noteras ur datakörningar [20] för aggregaten för respektive flöden tillsammans med likadan drifttid som tidigare. I tabell 23 och tabell 24 visas den beräknade årliga energianvändningen efter energieffektiviseringen. Byggnad B-E Energi [MWh/år] Radiatorer 1 109,4 Värmebatterier 78,3 Tappvarmvatten 32,9 Belysning 147,7 Teknisk Utrustning 114,5 Fläktar (ventilation) 145,6 Pumpar 18,0 Total 1 647,5 Tabell 23. Sammanställning av energiförbrukning efter ombyggnad för sektion B-E. Garage Energi [MWh/år] Värmebatteri 37,3 Belysning 5,8 Fläktar (ventilation) 27,2 Total 70,3 Tabell 24. Sammanställning av energiförbrukning för garaget efter effektivisering. Ombyggnadens totala energiförbrukning efter effektiviseringen är ca 1716MWh per normalår. 30

32 Total Energibesparing Landstingshusets totala energibesparing efter energieffektiviseringen motsvarar ca 415MWh per år. Belysning, fläktar och pumpar drivs med el medan radiatorer, värmebatterier och tappvarmvatten utnyttjar fjärrvärme. I tabell 25 sammanställs den energi som reduceras genom effektiviseringen för de granskade komponenterna. Energibesparing [MWh/år] Belysning gammal 327,7 Belysning ny 153,5 Besparing 174,2 Fläktmotorer gammal 190,3 Fläktmotorer ny 172,8 Besparing 17,5 Värmebatteri (ventilation) gammal 297,3 Värmebatteri (ventilation) ny 115,6 Besparing 181,7 Radiatorer gammal 1 167,8 Radiatorer ny 1 109,4 Besparing 58,4 Tappvarmvatten gammal 34,6 Tappvarmvatten ny 32,9 Besparing 1,7 Energi tillkommer (El) Pumpar 18,0 Total Energibesparing 415,5314 Tabell 25. Sammanställning av total energibesparing efter energieffektivisering. 31