Energikartläggning Räddningstjänsten, Jokkmokks kommun, Vuollerims brandstation Juni 2007

Transkript

1 Etablering och marknadsutveckling för Energieffektivt företagande i Norrbotten Energikartläggning Räddningstjänsten, Jokkmokks kommun, Vuollerims brandstation Juni 2007 Genomförandegrupp: Tommy Andersson, Energiteknik i Lappland AB Handledare: Jan Dahl, LTU Finansiärer:

2 Innehållsförteckning Innehållsförteckning 2 Inledning 3 Lokaler 4 Klimatskal 4 Värme och ventilation 4 Elanvändning 4 Analys av tidigare användning 5 Lokaluppvärmning 6 Ventilation 6 Kompressor 6 Belysning 6 Motorvärmare 7 Tappvarmvatten 7 Förenklad energibalans 7 Analys av elstatistik 8 Effektiviseringsåtgärder 9 Extraisolering samt tätning av väggar och tak 9 Effektivare ventilation 10 Investering 10 Byte av portar 10 Effektivisering av övriga elförbrukare 11 Motorvärmare 11 Belysning 11 Kompressor 11 Sammanställning av alla föreslagna effektiviseringsåtgärder 11 Investering i pelletpanna eller värmepump 12 Sammanfattning av åtgärder 12 2

3 Inledning Kartläggningen ingår i Nenets (Norrbottens energikontor AB:s) satsning på att effektivisera energianvändningen i de små och medelstora företagen i Norrbotten och att utbilda konsulter och liknande som kan hjälpa företagen att genomföra systematiska energikartläggningar. Satsningen sker inom projektet Etablering och marknadsutveckling för energieffektivt företagande i Norrbotten, vilket bedrivs i nära samarbete med ETC (Energitekniskt centrum) i Piteå och LTU (Luleå tekniska universitet), avdelningen för energiteknik. Projektet, som finansieras av Energimyndigheten, Strukturfonden för Mål 1 Norra Norrland, Länsstyrelsen Norrbotten och Norrbottens läns landsting, riktar sig i första hand till företag med intresse för energieffektivt företagande, men även till konsulter, kommunala energirådgivare med flera vilka kan hjälpa företag att bli mer energimedvetna och därigenom erhålla en kostnadseffektiv och klok energianvändning. Räddningstjänsten i Jokkmokks kommun består av tre brandstationer. En station finns i Jokkmokk, en i Vuollerim samt en i Porjus. Kartläggningen genomfördes på brandstationen i Vuollerim. Stationen i Vuollerim är mestadels obemannad. Övningar förekommer kvällstid 2 gånger i veckan. Syftet med detta arbete är att effektivisera energianvändningen, minimera energikostnaderna och minska anläggningens negativa miljöpåverkan. Inom ramen för energikartläggningen ingår studier/analyser av tidigare el- och värmeförbrukning, energirond på anläggningen samt en skriftlig sammanställning. I projektet har även kortare mätningar utförts. Däremot ingår inte att genomföra rekommenderade effektiviseringsförslag, eftersom det åligger anläggningsägaren. Alla data i denna rapport omfattar 2006, om inget annat anges.. 3

4 Lokaler Byggnaden består av vagnshall, lektionssal, verkstad, kontor, bastu, dusch och grovtvätt. Den totala ytan är ca 350 m 2 fördelat på vagnshall: ca 210 m 2, lektionssal: ca 57 m 2, verkstad: ca 32 m 2, kontor: ca 13 m 2, samt övriga utrymmen: ca 38 m 2. Stationen är obemannad men brandövningar genomförs två gånger per vecka. Klimatskal Stationen består av en byggnad byggd på betongplatta ca: 350 m 2. Väggarna består av plåt med 100 mm gullfiberisolering. Även taket är av plåt. Det är osäkert hur tjock takisoleringen är, men enligt personal på plats är den inte så bra. Fönstren är av treglastyp. Ytterdörren är en aluminiumdörr av bra kvalitet. Det finns fem garageportar, ca 3 x 4 m stora, i vagnshallen. Två stycken är takskjutportar av bra kvalitet, medan de tre övriga är oisolerade vikdörrar. Övriga lokaler består av lektionssal, verkstad, kontor, bastu och dusch samt grovtvätt. Det finns planer på en utbyggnad med personalutrymmen för kvinnliga brandmän samt konvertering till vattenburen värme via pellets eller värmepump. Värme och ventilation Värme Värmeförsörjningen i vagnshallen sker med hjälp av 4 aerotemprar med 10 kw effekt vardera, varav en tar in uteluft. Övriga lokaler har direktverkande elradiatorer med en sammanlagd effekt på 8 kw. Ventilation Ventilationen består av ett litet värmeåtervinningsaggregat av fabrikat Termovex, med plattvärmeväxlare, samt 3 takfläktar som går dygnet runt. Elanvändning Elavtalet för Vuollerim är ett E4 enkeltariffavtal med 80A effektabonnemang. Fast avgift: kr/år, överföring: 16 öre/kwh, energi: 66,43 öre/kwh. Totalt blir det ett pris på ca 90 öre/kwh. 4

5 Analys av tidigare användning Den totala uppmätta årsförbrukningen av el är kwh. Den används till lokaluppvärmning via aerotemprar och elradiatorer, belysning, kompressordrift samt till utebelysning, pumpar, fläktar och motorvärmare. 5

6 Lokaluppvärmning Vagnshallen värms upp med fyra aerotemprar vardera med 10 kw effekt och övriga utrymmen med elradiatorer med sammanlagt 8 kw effekt. Totalt finns således ca 48 kw effekt tillgängligt. Av uppmätta data (tabell 1) framgår att det finns en överkapacitet avseende maxeffekten på ca 20 %. 38 kw svarar således mot det maximala effektbehovet och då kan årsmedeleffekten uppskattas till ca % av denna eller ca kw. Under en värmesäsong (exklusive juni, juli och augusti = ca timmar) motsvarar det ca kwh. Ventilation Fläktarna (600 W) till ventilationsaggregatet går kontinuerligt, vilket motsvarar ca kwh i direkt elförbrukning. Utöver det så bedöms ventilationsenergin över året motsvara en halv luftomsättning per timme vilket skulle motsvara ca 500 m 3 per timme, kontinuerligt. Det motsvarar ca kj per timme i medeltal eller /3600 = ca 3 kw medeleffekt under hela året som i sin tur motsvarar ca kwh (3 kw*ca timmar). Med en uppskattad årsmedelverkningsgrad motsvarande 40 %, vilket är rimligt för ett äldre aggregat i den här storleken, är användningen av primärenergi ca kwh per år (0.6* kwh). Dessutom är det rimligt att räkna med en ventilationsgrad motsvarande minst en halv omsättning per timme i naturlig ventilation. Verkningsgraden är 0 % eftersom luften ventileras rakt ut i omgivningen. Det betyder att ca kwh åtgår för den naturliga, icke kontrollerbara ventilation (jämför beräkning ovan). Sammanlagt kräver ventilationen således ca kwh el per år ( kwh). Kompressor Anläggningen är bestyckad med en Atlas Copco enstegskompressor Atlas LE6 motor med 2,8 kw effekt. Den används i huvudsak till att hålla lufttrycket i bilarnas bromssystem vilket betyder att de har ytterst få drifttimmar per månad. Antag att de är i drift en timme per dag året runt. Det motsvarar maximalt ca kwh el per år. Däremot så är kompressorn påslagen hela tiden och eventuella läckage ger upphov till avsevärda energiförluster. Antag, utan kartläggning, att systemet har två små läckor med håldiameter ca 1 mm. Årskostnaden för ett sånt läckage är i intervallet kr per år. Belysning Belysningen i vagnshallen består av ca 30 lysrör a 2 x 58 W. Övriga lokaler har lysrör på 2 x 38 W. Ytterbelysning består av fem kvicksilverarmaturer a 80W. Ytterbelysningen kan antas vara påslagen under den mörka delen av säsongen d v s ca timmar per år, viket motsvarar ca 500 kwh i elanvändning per år. Innerbelysningen kan antas vara påslagen när det är aktivitet i lokalen, d v s under två kvällar per vecka samt vid 6

7 utryckning. Det motsvarar ca 600 timmar per år eller ca kwh i elanvändning per år. Totalt för belysningen används i så fall ca kwh per år Motorvärmare Det finns tio motorvärmaruttag vid stationen. Dessa används i huvudsak när stationen är bemannad, d v s vid övningstillfällen och vid utryckningar. Om vi utgår från en regelbunden användning under ca 10 timmar per vecka plus utryckningar med mera så utnyttjas de 10 motorvärmaruttagen ca 700 timmar per år vilket som mest motsvarar ca kwh i elanvändning per år. Tappvarmvatten Eftersom stationen inte är permanent bemannad är behovet av varmvatten till bastu och dusch relativt begränsat. Vi beräknar behovet till tio duschar per vecka. Normalt motsvarar en dusch ca 3 kwh varför behovet över ett år motsvarar ca kwh. Till detta ska läggas bastu och hushållsvarmvatten motsvarande ca 500 kwh per år. Totalt behövs således ca kwh el per år för uppvärmning av tappvarmvatten. En vanlig villaberedare av äldre typ på 300 liter finns installerad.. Förenklad energibalans El för uppvärmning kwh El för ventilation kwh El för motorvärmare kwh El för belysning kwh Kompressor kwh Förbrukningsvarmvatten kwh Totalt kwh per år Den uppmätta elförbrukningen har registrerats till kwh (för år 2006). Energibalansen är således i huvudsak verifierad. Naturligtvis finns det osäkerheter i de enskilda posterna men de viktigaste användarna bör vara definierade. En alternativ analys kan göras enligt följande: En yttervägg med 10 cm isolering har ca 30 % av en modern byggnads isolering. På taket är isoleringen ännu tunnare enligt uppgift. Värmeförlusterna genom byggnadens skal är således ca 3 gånger högre än för en vanlig bostad, eller ca 250 kwh/m 2. Det motsvarar ca kwh värme per år. Denna analys bekräftar rimligheten i det tidigare antagandet att ca 40 % av toppeffekten utgör årsmedeleffektbehovet för aerotemprarna som sköter värmeförsörjningen. Den ofrivilliga ventilationen är mycket svår att uppskatta eftersom den är starkt beroende av väder och vind. En gles byggnad kräver till exempel upp till dubbla energimängden för att hålla värmen vid stark vind. Den tidigare diskussionen som landar i ca kwh för ventilationen är en analys som främst baseras på erfarenhet från VVS-branchen. 7

8 Enligt uppgift från beställaren så är energiåtgången lika stor vid brandstationen i Porjus trots mindre byggnadsarea. Även vid stationen i Jokkmokk är energianvändningen stor men där är verksamheten annorlunda varför en adekvat jämförelse är svår att göra. Stationen i Porjus har 2 garage för lastbil, 1 garage för personbil och ett mindre utrymme för personal och verkstad, och har ungefär samma förbrukning som Vuollerim. Stationen i Jokkmokk är ungefär dubbelt så stor som i Vuollerim, har ungefär lika hög elförbrukning samt fjärrvärme för uppvärmning. Analys av elstatistik Av tabell 1 och figur 1 kan en del intressant information utläsas. Uppmätt maxeffekt i januari är ca 40 kw och energianvändningen är kwh vilket motsvarar ett energibehov på ca 90 kwh/m 2 under januari månad, vilket naturligtvis är extremt mycket (nära årsvärmebehovet för en enfamiljsvilla). I mars är medeltemperaturen ca 0 grader C varför värmebehovet torde vara ca 40 % av det i januari. Den uppmätta energianvändningen för mars månad är kwh vilket överensstämmer hyggligt med antagandet ovan. Vi ser ingen avgörande skillnad mellan helg- och vardagsanvändning, vilket antyder att den verksamhetsrelaterade energianvändningen är mycket begränsad. Den består främst av el till motorvärmare, varmvatten och belysning. Variationerna i energianvändning som visas i figur 1 är främst beroende av temperaturvariationer utomhus. Tabell1. Energianvändning januari april 2007 Anläggningsadress: Brandstation Vlm Lpv Energi- och effekt Energi Effekt Vardagar Övrig tid Totalt Max Min Medel [kwh] [kwh] [kwh] [kw] [kw] [kw] Jan * 24 Feb Mar * 16 Apr * har ej gått att utreda 8

9 kwh Summa energi per dygn <Januari 2007 Vardagar kl Övrig tid Dag Figur 1. Energianvändning januari 2007 Effektiviseringsåtgärder Eftersom den helt dominerande energianvändningen åtgår till värme och ventilation av byggnaden så bör åtgärderna i första hand inriktas på att minska elbehoven för värme och ventilation. Extraisolering samt tätning av väggar och tak Väggarna har 10 cm mineralullisolering vilket naturligtvis är alldeles för lite. Extra isolering av väggarna i två korslagda skikt av mineralull med tjockleken 10+5 cm reducerar värmeförluster p g a transmission avsevärt. Med totalt 25 cm isolering i väggarna kan byggnaden jämföras med en modern fastighet. Lösull på taket, gärna täckt med vindpapp, är ytterligare en åtgärd som reducerar förlusterna avsevärt. Transmissionsförlusterna bör kunna sänkas till ca kwh värme per år totalt (något högre än om man går efter normvärden för byggnader eftersom golven förmodligen inte går att åtgärda). Genom att effektivisera byggnadens klimatskal skulle värmeförlusterna genom väggar och tak kunna minskas med ca kwh per år. Tätning av väggar, tak samt kring fönster och dörrar kommer att reducera den naturliga (ofrivilliga) ventilationen. Tätningslister kring dörrar och fönster reducerar draget ordentligt. Bedömningen är att den ofrivilliga ventilationen reduceras ned till 0,2 luftomsättningar i timmen vilket motsvarar ca kwh per år. En sådan reduktion kan åstadkommas under förutsättning att man installerar ett till- och frånluftsystem som kan balanseras in korrekt. Totalt bör man uppnå ca kwh energivinst med dessa åtgärder. 9

10 Effektivare ventilation Ventilationen är igång dygnet runt oberoende av om någon aktivitet är igång i byggnaden eller ej. Den drivs av ett gammalt, ineffektivt aggregat med en plattvärmeväxlare som återvinningsenhet. Värmeväxlaren har låg verkningsgrad varför den första åtgärden bör vara att sätta timer på ventilationsaggregatet så att det går enbart vid behov, d v s då folk är i byggnaden för övning eller för utryckning. Drifttiden bör reduceras till ca timmar per år istället för tidigare ca timmar. Energieffektiviseringen är av storleksordningen kwh per år. En möjlig negativ effekt är att den ofrivilliga ventilationen ökar något då ventilationsaggregatet är avslaget p g a att det skapas ett större undertryck i lokalen. Åtgärd två är att installera ett modernt värmeåtervinningsaggregat med en verkningsgrad på ca 70 %. Under den tid som ventilationen är i gång så återvinns mera värmeenergi med ett modernt aggregat, motsvarande ca kwh. Total energieffektivisering avseende värme- och ventilationssystemet motsvarar ca kwh värme per år. Fördelat på kwh p g a extraisolering och tätning av byggnaden, kwh på grund av tidsstyrd ventilation samt kwh i minskad fläktenergi. Om ett modernt ventilationsaggregat installeras bör det fortfarande vara tidsstyrt vilket ger ca kwh ytterligare i återvinning av ventilationsvärme om verkningsgraden antas till ca 70 %. Investering Extra isolering samt tätning av glesa partier kring fönster och dörrar bedöms kräva en investering motsvarande ca kr. Ett modernt ventilationsaggregat kan kosta ca kr inkluderande nya ventilationskanaler. Investeringen är avskriven på 5-7 år med rimliga nivåer på internräntor. Byte av portar Flertalet portar har dålig status, främst vikportarna. Dåliga (glesa) portar förlorar avsevärda mängder värmeenergi. Främst genom att den s k ofrivilliga ventilationen blir större. Varje port har 12 m 2 area vilket betyder att ca kwh värme per port kan förloras varje år. Totalt reduceras värmebehovet med ca kwh vid byte (tätning) av tre stycken portar eftersom nya portar inte bara är tätare utan dessutom bättre isolerade. Tyvärr är investeringen i nya portar avsevärd. Varje ny port kostar ca kr inklusive montering, varför investeringen inte har en rimlig avskrivningstid om inte byggnaden ändå ska renoveras. Tätning av befintliga portar rekommenderas i första hand. Kostnaden för en sådan åtgärd är svår att bedöma men rimligtvis krävs det en arbetsdag per port plus material. Totalt kan kostnaden bli ca kr och besparingseffekten ca kwh. 10

11 Effektivisering av övriga elförbrukare Motorvärmare Motorvärmarna drar ca kwh per år enligt tidigare bedömning. Åtgärder för att reducera utnyttjandet av motorvärmarna är tveksamma då utnyttjandet är kopplat till personal som har övning eller utryckning. En timer kan dock monteras för att värmarna ska användas mer effektivt. Den reduktion i användning som kan åstadkommas motsvarar kanske ca 2 timmar per dag, vilket motsvarar ca kwh i besparing till en väldigt låg investering. Åtgärden är avskriven på ca 3 år. Belysning Belysningen utgörs främst av lysrörslampor som är relativt effektsnåla. Moderna energisnåla armaturer kan reducera elbehovet med 50 %, motsvarande ca kwh/år. I första hand bör personalen informeras om vikten av att släcka efter sig då man lämnar stationen så att inte belysningen är påslagen fast det kan dröja flera dagar innan någon är inne i stationen. Kompressor Kompressorn har låg drifttid, varför andra åtgärder än besiktning av eventuella läckage inte kan föreslås. Generellt ska alla tryckluftläckage åtgärdas eftersom investeringen är begränsad och effekten god. Någon kartläggning av läckagen är dock ej genomförd. Men om två små läckage lagas så erhålls en besparing på kr per år för en mycket begränsad insats förutsatt att kompressorn är påslagen hela tiden. Sammanställning av alla föreslagna effektiviseringsåtgärder Förenklad energibalans före åtgärder efter åtgärder El för uppvärmning kwh kwh El för ventilation kwh kwh El för motorvärmare kwh kwh El för belysning kwh kwh Kompressor kwh kwh Förbrukningsvarmvatten kwh kwh Tätning av portar (ingår i vent) kwh Totalt kwh/år kwh/år Nyckeltal 426 kwh/m 2, år 146 kwh/m 2, år 11

12 Investering i pelletpanna eller värmepump Kommunen diskuterar en eventuell investering i en pelletpanna, alternativt i en värmepump. Generellt gäller att alla de åtgärder som diskuteras i denna rapport bör genomföras före en sådan investering. De åtgärder som föreslås reducerar det aktuella energibehovet med storleksordningen ca 65 % till ca kwh per år. Dagens medeleffektbehov på ca 20 kw och motsvarande toppeffektbehov på ca 40 kw kan reduceras till ca 7 kw respektive ca 20 kw. En investering i panna eller värmepump, efter att de förslagna åtgärderna är vidtagna, minskar naturligtvis det dimensionerande effektbehovet. Det betyder att vi diskuterar en betydligt mindre anläggning efter vidtagna åtgärder, men också en betydligt mindre investering. Naturligtvis är energisparpotentialen betydligt mindre i detta läge eftersom energiåtgången för uppvärmning, ventilation och varmvatten sjunker från kwh värme ned till ca kwh värme. Men fortfarande är det viktigt att poängtera att ekonomin generellt blir bättre då den nominella effekten för anläggningen minskar. Utredning angående investering i pelletpanna eller värmepump rekommenderas av gruppen, men först efter det att ovan nämnda effektiviseringsåtgärder vidtagits och utvärdering under minst en värmesäsong genomförts. Generellt kan sägas att kwh motsvarar det dubbla energibehovet för en villa och investeringen för en värmepump ligger på omkring kr. Med en värmefaktor på tre så kräver en sådan pump ca kwh el för driften samtidigt som man ersätter kwh av värmebehovet. Nettobesparingen motsvarar således ca kwh och ger en avskrivningstid på 7-10 år. Detta förutsätter att någon konvertering till vattenburet system inte görs. Kostnader tillkommer för distribution av varmluften i ett kanalsystem samt för ett apparatrum. En pelletpanna kräver ca kr i investering och till det tillkommer kostnader för pellets, drift och underhåll motsvarande ca kr per år. Kostnader för kanalsystem för varmluften tillkommer samt kostnader för ett pannrum Avskrivningstiden för en pelletpanna bör bli av samma storleksordning, d v s 7-10 år. Sammanfattning av åtgärder De åtgärder som diskuteras i denna rapport är i huvudsak kopplade till byggnadsrelaterade åtgärder för att minska energibehovet för värme och ventilation av lokalen. Få aktiviteter har koppling till verksamheten vid brandstationen. Det finns under alla förhållanden ett antal åtgärder att vidta för att få ner energibehovet. Extraisolering och tätning av byggnadens ytterskal. Effektivisering av ventilationssystemet Effektivare utnyttjande av motorvärmare Byte/tätning av vikportar Effektivare belysning 12

13 Tillsyn av tryckluftsystemet Sammantaget reduceras el-energibehovet från ca kwh per år ned till ca kwh, varav kwh avser värmeförsörjning och resterande kwh direktel. Åtgärder för att effektivisera värme- och ventilationssystemet har störst påverkan ur teknisk/ekonomisk synvinkel och investeringen kan avskrivas på ca 5 år. Men mindre åtgärder för motorvärmare och tryckluftsystem betalas normalt av på mycket kort tid. Investering i ny pelletpanna eller värmepump utreds först efter att de förstnämnda åtgärderna är vidtagna och utvärderade, men är förmodligen lönsamma på tio års sikt. Under förutsättning att mariginalproduktionen av el sker med kol ute i Europa och med en rimlig produktionsverkningsgrad motsvarar reduktionen av elanvändningen med ca kwh per år en minskning av CO 2 - utsläppen globalt med ca 100 ton per år. (1 kg CO 2 / kwh el). Om man däremot utgår från den svenska situationen, som är betydligt mer miljövänlig, så motsvarar en elbesparing på kwh en CO 2 - reduktion på kg (37 gram per kwh). 13