Energikartläggning/analys

Transkript

1 Energikartläggning/analys Vad förväntas ingå. Eva Karlsson Industriell laststyrning Vad skiljer en energideklaration från en energianalys Energideklaration Båda är ett verktyg för att optimera energianvändning Energideklarationen görs av fastighetsägaren/skötaren tillsammans med en energiexpert från ett ackrediterat företag. Energikartläggning Det finns inga formella krav på den som gör en energikartläggning. Energideklarationen är en lag för de fastigheter som omfattas. Ett krav om man får tillsyn????? Energideklarationen omfattar endast energi till uppvärmning, tappvarmvatten samt fastighetsel. En energianalys omfattar även den energi som går till verksamheten. Energikartläggning/analys Varför? Genom att kartlägga energianvändningen får man kunskap om hur energisystemet ser ut på företaget. En ökad kompetens leder till bättre kontroll på de energiflöden som finns i verksamheten och därmed ökade möjligheter att se energieffektiviserande åtgärder. Energieffektivisering minskar energianvändningen och därmed minskas miljöbelastningen. 1

2 Energikartläggning/analys En energikartläggning skall visa hur den köpta energin fördelar sig på olika processer i verksamheten. Börja med att identifiera vilka olika processer som finns i verksamheten. Gör sedan kartläggning för att se hur mycket energi som går till varje process. Det görs genom analys av energistatistik mätningar och manuella beräkningar. Timvärden el Besök företaget under icke produktionstid för att hitta tomgångseffekter. (Eventuellt se timvärden) Analysera resultaten med syftet att hitta kostnadseffektiva åtgärder som minskar energianvändningen. Presentera resultaten. Exempel el Elenergianvändning före och efter åtgärd Definierade begrepp Enhetsprocesser Minsta gemensam nämnare för funktioner inom industrin. Gör att analyserna kan jämföras mellan företag i samma bransch. Stödprocesser Utgör ett stöd till produktionen Produktions processer Används för att framställa produkter Vad skall/bör ingå i en energikartläggning/analys En nulägesbeskrivning av företaget och processerna Total energianvändning per energislag Fördelning av energin på företagets olika processer Möjliga åtgärder för energieffektivisering Minskad energianvändning (eventuellt investering) En tydlig beskrivning hur man kommit fram till resultaten Nyckeltal Ex. MWh/m2, MWh/ton, MWh/omsatt kkr 2

3 Processer som förväntas ingå i en energikartläggning Klimatskalet Värmesystem (värmekälla samt distribution) Komfortkyla Ventilation Belysning Kontor/administration Interntransport Tryckluft Produktionsprocesser Kort nulägesbeskrivning av företaget Typ av verksamhet. Antalet anställda. Drifttider för samtliga verksamhetsområden. T.ex. om kontoret har en arbetstid och produktionen en annan. Mängd producerad produkt, omsättning eller liknande i syfte att få fram ett bra nyckeltal. Organisation och ledning. Kontaktuppgifter. Total energianvändning I tabellen nedan visas den totala energianvändningen för företaget under år Energislag Energi kwh/år Pris/kWh El Processer 0,7kr (rörligt) Olja Uppvärmning och tappvv Totalt ,14kr 3

4 El-användning Timvärdena visar effektuttaget timma för timma Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kwh/h Effekt Nulägesanalys och åtgärdsförslag för respektive process som förväntas ingå i en energikartläggning Klimatskalet Värmesystem (värmekälla samt distribution) Komfortkyla Ventilation Belysning Kontor/administration Interntransport Tryckluft Produktionsprocesser Skallkrav vad gäller byggnad/klimatskalet Byggnadens yta fördelad på varm och kall yta Beskriv byggnadens isolering U-värden på fönster Kontrollera tätningar av dörrar Bedöm portar för truckar etc. 4

5 Börkrav vad gäller klimatskalet Om byggnaden har en hög energianvändning för uppvärmning och det inte beror på värmesystemets verkningsgrad eller ventilationen bör klimatskalet undersökas noggrannare. Beskrivning av klimatskalet Byggnaden har en uppvärmd yta på 800 m 2. Väggar och tak består av 20 cm lättbetongblock utan isolering. Fönstren är i bra skick men det är kopplade tvåglasfönster av äldre modell med ett U värde runt 3,0 W/m 2 K. Fönsterytan är ca 130 m 2.Portarna är otäta i nederkant. Golvet består av en platta på mark Åtgärdsförslag: Tilläggsisolera tak Utgångsläge: Tak 800 m2 lättbetongblock 20 cm Transmissionsförluster [kwh/år] Åtgärdsförslag: Tilläggsisolera taket med 10 cm sterolit Besparingspotential: kWh/år Tjocklek mineralull Investering: Ca kr viket ger en återbetalningstid på ca 5-6 år 5

6 Åtgärdsförslag: Åtgärda fönstren Utgångsläge: 130 m 2 kopplade tvåglasfönster med u-värde 3 W/m 2 K Åtgärdsförslag 1: Byte till energieffektiva fönster. U-värde runt 1 W/m 2 K. Åtgärdsförslag 2: Ett billigare alternativ till nya fönster är att ersätta innerglaset i befintliga bågar. Genom att byta till ett energiglas kan u-värdet sänkas till 1,8 W/m 2 K, med isolerglas kombinerat med energiglas kan man få ett u-värde på ca 1,3 1,5 W/m 2 K. Åtgärden kräver att bågarna är stabila och friska Åtgärdsförslag: Åtgärda fönstren Utgångsläge: 130 m 2 kopplade tvåglasfönster med u- värde 3 W/m 2 K Transmissionsförluster [kwh/år] ,5 2 1,5 1 Åtgärdsförslag: Ersätt innerglaset i befintliga bågar U-värdet sänks från 3 till 2 W/m 2 K Besparingspotential: kwh/år U-värde Investering: Ca kr viket ger en återbetalningstid på ca 27 år Men då har vi inte tagit hänsyn till att man eventuellt kan sänka Inomhustemperaturen på grund av en högre upplevd temperatur. Ojämn temperatur ger luftrörelser Ekvivalent temperatur inkluderar inverkan från luftrörelsen i operativ temperatur Lufttemperaturen är 24 C Temperaturen på fönstren är16 C Luftrörelser 0.3 m/s Upplevd temperatur blir 19 C 6

7 Fönstertemperaturer Ungefärlig yttemperatur mitt på fönstrets inre glasruta då inomhustemperaturen är 20 C Kolumn1 Kolumn2 U-värde på glas Lufttemperat ur ute W/(m²K) -10 C -20 C 3,0 8,5 4, ,5 1, Skallkrav vad gäller värmesystemet Beskrivning av värmekälla samt distributionssystemet. Typ, ålder och skick på värmekällan Värmekällans verkningsgrad Installerad/abonnerad effekt på värmekällan En bedömning av distributionssystemet t.ex. placering av radiatorer, är aerotemprar rena, är det anpassat till värmekällan. Styrning av värmesystemet (inne/utegivare, termostater, cirkulationspumpar etc). Energianvändningen för uppvärmning av fastigheten. Energislag Total (köpt) energi för komfortvärme och tappvarmvatten. Ingen hänsyn tas till spillvärme. Fastställ distributionssystemets energianvändning. Börkrav vad gäller värmesystemet Total energianvändning för värme och varmvatten per m 2 och år. Här görs en bedömning av mängden spillvärme som kommer byggnaden tillgodo. Om byggnaden har en hög energianvändning för uppvärmning och det inte beror på klimatskalet eller ventilationen bör värmesystemet undersökas noggrannare. Utifrån resultatet av analysen ges förslag på energieffektiva åtgärder som förbättrar värmesystemet. 7

8 Värmesystemet. Uppvärmning sker med hjälp av en oljepanna på 50 kw från Verkningsgraden uppskattas till 80 %. Värmen distribueras via radiatorer i kontorslokalerna och via aerotemprar i produktionslokalerna. Inga rutiner finns för rengöring av aerotemprar. Radiatorerna saknar fungerande termostater.. Värmesystemet. Oljeanvändningen var 26 m 2 under senaste året vilket betyder kwh. Cirkulationspumpen för värmesystemet är på 1,2 kw och för varmvattencirkulationen 0,5 kw. Drifttiden för cirkulationspumparna var 8760 timmar/år vilket ger en energianvändning på kwh/år. Räkna ut hur mycket energi (kwh) det går åt per m 2 för värme och varmvatten. Byggnadens energianvändning med olja: kWh/800m 2 ger 325 kwh/m 2 Bedöm om energianvändningen för uppvärmning är hög. Referensvärden: Energi för uppvärmning och tappvarmvatten för lokaler som ligger i Eskilstuna. 8

9 Värmesystemet Värmekällan. Åtgärdsförslag: Svårt med generella förslag då val av värmekälla beror på många faktorer t.e.x byggnadens läge utformning m.m. Varvtalsstyrning Varvtalsstyrning innebär att varvtalet hos en roterande motor av någon form styrs. Idag används vanligen frekvensomriktare för att styra varvtalet. Normalt går en pumpmotorn på 50 Hz (50 varv/minut). Motorn ger en viss effekt Detta ger ett flöde. Om vi vill ha ett mindre flöde kan vi strypa flödet med en ventil. Motorn har ungefär samma effektuttag. Ett annat sätt att minska flödet är att sänka varvtalet på motorn. Motorns effektuttag sjunker markant Reglering av flöde Källa Energimyndigheten 9

10 Värmesystemet Cirkulationspumpar. Cirkulationspumpen för värmesystemet är på 1,2 kw och för varmvattencirkulationen 0,5 kw. Drifttiden för cirkulationspumparna var 8760 timmar/år vilket ger en energianvändning på kwh/år. Åtgärdsförslag: Installera tryckstyrda cirkulationspumpar som har sommarstopp. Besparingspotential: Upp till 85 procent. Värmesystemet radiatorer. Åtgärdsförslag: Nya termostater En byggnad på 800 m 2 Belysning 8W/m 2 ger 6,4 kw 20 pers ger 2 kw 20 Datorer ger 2 kw Gratisenergi: 10,4 kw Personerna arbetar 1080 timmar under uppvärmningsperioden. Besparingspotential: ca 11232kWh/år. Gäller för högre framledningstemperaturer då man riskerar för höga temperaturer på radiatorerna vid lägre framledningstemperaturer bör man ha rumsgivare Tappvarmvatten Åtgärdsförslag: Återvinn värmen i avloppsvatten För att duscha 5 minuter går det åt ungefär 50 liter ca 40 gradigt varmvatten. Hur mycket energi sparar man per dusch om man investerar i en värmeväxlare för avloppsvatten? Mängden energi beror på Vattnets egenskaper mängden vatten som ska värmas samt temperaturskillnaden cp= specifik värmekapacitet för vatten E = Cp[ Wh/kg o C] * m[ kg] * T[ o C] E=1,16[ Wh/kg o C] *50[ kg] * (40-10) [ o C]=1740 Wh E=1,16[ Wh/kg o C] *50[ kg] * (40-27) [ o C]=754 Wh 10

11 Minskad energianvändning efter åtgärd Minskad energianvändning ca 1 kwh/dusch Vi antar att duschen används fyra gånger per dag under året vilket ger 1460 duschar. Total minskad energianvändning med återvinning blir då 1440 kwh/år Energianvändning 1460 duschar/år utan återvinning Energianvändning 1460 duschar/år med återvinning Ventilation Enligt Socialstyrelsens krav på ventilation behövs det minst en halv omsättning luft per timme för att människor ska må bra. BBR:s generella luftflödessiffror: 7 l/s per person. 0,35 l/s per m2 (ca 0,5 oms/h). Hos en industri är det oftast luftföroreningarna och processens termiska last som bestämmer tilluftflöde. Skallkrav vad gäller ventilationen Beskrivning av ventilationssystemet Antal ventilationsaggregat/fläktar samt vilka utrymmen de betjänar. Fördela aggregaten/fläktarna på allmän respektive processventilation. Typ (F, FT, FTX), ålder (äldre modell alternativt nyare) och skick på aggregaten. Vid FTX anges typ av värmeväxlare. Ange typ av styrning på respektive aggregat. Beskriv aggregatets status. Ange elenergianvändningen för fläktar och övriga komponenter i ventilationssystemet. Påvisa hur driften av ventilationsaggregaten fördelar sig över år, vecka och dygn. Elanvändningen för varje aggregat. Total elenergianvändning. 11

12 Börkrav vad gäller ventilationen Analys med syfte att optimera driften av ventilationen med avseende på elanvändningen för fläktar och övriga komponenter i ventilationssystemet.. Ta reda på (läs av alternativt mät upp) luftflöden på utvalda aggregat. Analys med syfte att optimera driften av ventilationen med avseende på ventilationsförluster i ventilationssystemet. Ventilation Processventilation Tar hand om föroreningar och överkottsvärme så nära källan som möjligt Allmänventilation Skapa ett bra klimat med lagom temperatur och låga halter av föroreningar Process och allmänventilation bör samarbeta för att hålla ett bra klimat med låga föroreningshalter Ventilation S F FT FTX 12

13 Värmeåtervinning av frånluften Energikostnader för ventilation Värmeförluster Fläkteffekter Elektrisk effekt Spänning * Ström = Effekt Volt Ampere Watt 13

14 Elektrisk energi Effekt * Tid = Energi Watt (W) (s eller h) Ws, Wh Mätning av ström och luftflöden För att ta reda på fläktarnas elenergianvändning måste vi mäta (eventuellt läsa av) fläktarnas effektuttag För att få ventilationsförlusterna måste vi veta luftflödet. Strömmätning Luftflödesmätning Effekten= Spänning *Ström* cosφ Elenergi till fläktar Drifttid mellan E =p [kw]*t [h] Fläktarnas effektuttag 1,58 kw Fläktarnas drifttid 17h/d P=effekten [kw] t=drifttiden [h] Fläktarnas drifttid är 17h/d och lokalen är befolkad 10 h/dag Enhet Benämning Med Min Max Energi [kwh] kw Effekt 1,00 0,00 1,61 531,97 E =1,58 [kw]*6205[h]/år=9804kwh/år 14

15 Värmeförluster (E v ) Storleken på ventilationsförlusterna beror på ventilationsflödet, luftens egenskaper eventuell värmeåtervinning inne/utomhustemperatur samt drifttiden. E v =q [m 3 /s]*ρ [kg/m 3 ]*cp [kj/kg o C]* (1-η)* (Tg-Tm) [ o C] *t [h] q=vent.flöde ρ=luftens densitet cp= specifik värmekapacitet luft η=verkningsgrad värmeväxling Tg=gränstemperatur Tm=medeltemperaturen på orten t=drifttiden Exempel: Hur stora är ventilationsförlusterna i en 1000 m 2 byggnad med luftflödet 690 l/s i Norrköping där medelårstemperaturen är 6,9 o C. Ingen värmeåtervinning finns. E v =0,69 [m 3 /s]*1,2 [kg/m 3 ]*1 [kj/kg o C]* (1-0)* (17-6,9) [ o C] *6205 [h]/år=51891 kwh/år Åtgärd för att minska fläktarnas energianvändning Anpassa drifttiden på ventilationen till tider då lokalen är befolkad. Vi går från 17h/d till 10 h/d vilket ger en reducerad årlig drifttid på 7h*365d=2555h/år för fläktarna. E =p [kw]*t [h] Minskad elenergianvändning E =1,58 [kw]*2555[h]/år=4037 kwh/år Relativt bra besparing för en minimal investering Åtgärden ger minskade värmeförluster Vi går från 17h/d till 10 h/d vilket ger en reducerad årlig drifttid på 7h*365d=2555h/år Vi tar därmed bort värmeförlusterna under 2555 h/år E v =0,69 [m 3 /s]*1,2 [kg/m 3 ]*1 [kj/kg o C]* (1-0)* (17-6,9) [ o C] *2555 [h]/år =21367 kwh/år Minskade värmeförluster blir kwh/år* De nya värmeförlusterna är nu kwh/år kwh/år=30524 kwh/år *Förutsatt att inget självdrag sker under tiden ventilationen är avstängd. Sannolikt skapas ett självdrag men betydligt lägre luftflöden än de fläktarna skapar. Stor besparing för en minimal investering 15

16 En ytterligare åtgärd för att minska värmeförlusterna Vi antar att det finns plats att installera en roterande värmeväxlare med en verkningsgrad på 80 %. Kostnaden är Nya värmeförluster är nu 0,2*30524 kwh/år=6105kwh/år Total minskad energianvändning efter åtgärder Energi kwh/år Drifttid 17h/d 9804 Drifttid 10h/d 4037 Med värmeväxling El Fjv Tidstyrd ventilation Enkel, billig och effektiv metod, som har brister. Styrning sker efter förmodat behov ej verkligt. Tidur eller timer. Kan kopplas till belysningen. När man tänder belysningen så startar också ventilationen. Av/på eller tvåhastighetsdrift på fläktmotorn.. Passar bra i lokaler med en jämn belastning såsom ett kontor där det jobbar 10 personer mellan och

17 Behovsstyrd ventilation Spjäll som reglerar flödet styrs av temperatur och CO 2 i lokalen. När ingen är i lokalen är flödet lågt. Lågt flöde ger lägre tryck vilket ger en signal till frekvensomformaren att sänka varvtalet på motorn Rätt mängd luft vid rätt tillfälle. Passar bra i lokaler med ojämn belastning i lokalerna såsom skolor idrottshallar och konferenslokaler Årstidsanpassad ventilation Genom en kraftig reduceringen av luftomsättningarna vintertid erhålles stora energibesparingar. Besparingar på uppvärmningssidan blir stora framförallt om man inte har värmeåtervinning. Besparingar på elsidan då fläktarna varvas ner stora delar av året. Kyla Komfortkyla Stödprocess Produktionskyla Produktionsprocess 17

18 Skallkrav komfortkyla Beskrivning av kylsystemet Antal kylaggregat vilka utrymmen de betjänar. Typ (Kompressorkyla, frikyla o.s.v. ) ålder (äldre modell alternativt nyare) och skick på kylsystemet. Ange inställt börvärde. Ange typ av styrning på respektive aggregat.. Ange elenergianvändningen för komfortkyla Påvisa hur driften av kyla fördelar sig över år, vecka och dygn. Elanvändningen för varje aggregat. Total elenergianvändning. Börkrav komfortkyla Analys med syfte att optimera driften av kylan med avseende på elanvändningen för systemet. Skall och börkrav är ungefär detsamma för både komfortkyla och processkyla men det är viktigt att sära på dom Komfortkyla Två kylmaskiner (värmepumpar) finns installerat för komfortkyla på kontorsdelen. Kylmaskinerna går dygnet runt under tre månader per år. Den sammanlagda medeleffekten för kylmaskinerna antas till 2,7 kw baserat på en korttidsmätning med en enkel effektmätare, drifttiden är 2150 timmar vilket betyder att den årliga energianvändningen är ca 5760 kwh/år. Börvärdet står på 20 grader. 18

19 Komfortkyla Åtgärdsförslag 1: Höj börvärdet till 22 grader Besparingspotential 1: Ca 500 kwh/år (el) Åtgärdsförslag 2: Minimera all onödig värmealstring Då kylbehovet varierar är det lämpligt att byta till varvtalsstyrning när kylmaskinen ska bytas. Besparingspotential 2: Svårbedömd Undvik samtidig värmning och kylning Undertempererad luft träffar termostaten på radiatorn så den slår på. Processkyla Två kylmaskiner finns installerat för processkyla. Mätningar har gjorts på kylmaskinerna inklusive pumpar för att se effektuttaget. Den sammanlagda medeleffekten för kylmaskinerna inklusive pumpar var under mätperioden 15kW, drifttiden är 2150 timmar vilket betyder att den årliga energianvändningen är ca kwh/år. Temperaturen på kylvattnet var 12 grader. Flödet är uppmätt till 0,14 l/s. 19

20 Processkyla el Drift: 2150 h, medeleffekten under mätningen är 15 kw och börvärdet är ställt på 12 grader El till aggregatet kwh/år Processkyla. Utgångsläge: Temperaturen på kylvattnet var 12 grader flödet är 0,14 l/s. Energianvändning till kylmaskinerna var kwh/år Åtgärdsförslag: Höj temperaturen på kylvattnet med 2 grader Besparingspotential 3000 kwh/år Är dörrar mellan varma och kalla utrymmen ordenligt täta Den varma fuktiga luften som tränger in kräver mycket energi för att kylas 20

21 Presentera energikartläggningen Energi [kwh/år] Fortsätt med alla andra processer. Summan av de blå staplarna ska närma sig elanvändningen som man fått från elbolaget förutsatt att produktionen inte ändrats från föregående år. Presentera energikartläggningen [Energi [kwh/år] Bilaga beräkningar Cirkulationspumpar: Energi VC: 1,2 kw*8760h=10512kwh/år Energi VVC: 0,5kW*8760h=4380kWh/år Total energianvändning:14892 kwh/år Processkyla P=0,15 [l/s] *4,18[kJ/kg C]* 1 [kg/l]* *2 [ C]=1,25kW E=1,25kW*2400h=3000kWh 21

22 Dåliga exempel Hål i väggarna på flera ställen Då höjde man värmen Smutsiga aerotemprar som på tilluften i inte fick ut värmen. ventilationen som har deplacerande don till 28 grader Dåliga exempel 22