Mobila cen traler. Tekniskabyråns information reservkraft. Byggnadsstyrelsen 55

Transkript

1 Byggnadsstyrelsen 55 Tekniskabyråns information Mobila cen traler -reservkraft Sammanfattning Vid en inventering av oljeeldade pannor i byggnadsstyrelsens fastigheter kunde man konstatera att det förekommer en betydande "överdimensionering". I denna utredning belyser man fördelarna hos ett system med ett fåtal mobila reservpannor tillsammans med fast installerade pannor av andra storlekar. Det visas också att systemet inte medför någon omedelbar besparing men att säkerheten för värmeleveranser höjs väsentligt, till en rimlig kostnad per år. Utredningen är gjord av E Wahlman och G Fermbäck i samarbete med Tekniska byråns vvs- och driftsektion. Ref Svante Nilsson

2 Sid 1. Inledning 1 2. Systembeskrivning 2.1 Allmänt 2.2 Panncentral 2.3 Övriga värmesystemet 2.4 Transportabel panncentral 2 3. Driftstrategi 3.1 Inkopplingstid 3.2 Felfrekvens och antal mobila centraler 6 4. Kostnader 4.1 Besparingar i fastighetscentraler. 4.2 Kostnad för mobila centraler 5. Slutsatser 12

3 1 1. Inledning I panncentraler för uppvärmningsändamål installeras ofta pannor med en kapacitet som är högre än fastighetens verkliga behov. Orsaken till denna "överdimensionering" är främst osäkerhet vid bestämning av fastighetens verkliga maxeffektbehov, men även en önskan att ha en viss reserv i centralen vid evenuelia haverier. Installation och skötsel av denna extra effekt kostar en del pengar vilket skulle kunna sparas genom att införa ett system med mobila reserveffektcentraler. Fastighetscentralen kan då dimensioneras exakt efter det verkliga effektbehovet och större haverier kan klaras genom att en mobil central kopplas in tillfälligt. En uppskatting av besparingspotentialen kan göras med hjälp av nedanstående tabell som är en sammanställning av samtliga Byggnadsstyrelsens centraler. Centraler (pannrum) antal Pannor antal Förvaltningsomr. Panneffekt kw Oljeförbrukn. m3/år Utnyttjningstia timmar BFUm BFUp BFs BFG BFL S:a Som framgår av tabellen är "mede'lutnyttjandetiden" ca timmar per år medan en normal värmelast har en utnyttjningstid på ca timmar per år. Genomsnittligt är den installerade effekter drygt 70% högre än nödvändigt. Denna utredning belyser de tekniska och ekonomiska konsekvenserna av ett system med mobila centraler.

4 2 2. Systembeskrivning 2.1 Allmänt Fördelen med ett system där reserveffekten kan tillhandahållas externt, är att den ordinarie fastighetscentralen inte behöver förses med någon extraeffekt för att klara eventuella haverier. I fastighetscentralen kan då antalet pannor minskas och deras effekt kan väljas något lägre än om reservkapacitet skall finnas inom centralen. Vid ett eventuellt haveri måste då en extra värmekälla snabbt kunna kopplas in. Inkopplingen skall därför vara väl förberedd och mobila pannor måste alltid finnas lätt tillgängliga från någon central uppställningsplats. Eventuellt kan pannorna vara inkopplade som sommar -pannor eller spetslastpannor i någon större central. På detta sätt kan pannorna lätt hållas i god kondition samtidigt som vissa driftfördelar såsom högre intermitensgrad kan uppnås vid den större centralen. Transport och inkoppling av den mobila centralen måste ske på mindre än ett dygn. 2.2 Panncentral Inkopplingen av den externa pannan sker lämpligast parallellt med den eller de fasta pannorna ( se fig 1). Förutom de extra anslutningsledningarna kan fastighetscentralen utformas som vanligt och inga extra åtgärder vad gäller värmesystemet behöver vidtas. Pannan i den mobila centralen ansluts sedan till fastigheten via en värmeväxlare med lågt tryckfall, så att den eventuellt kan arbeta parallellt med fastighetens pannor.

5 3 För att minska effekten av ett pannbortfall bör följande åtgärder vidtas: 1 Tappvarmvattnet stängs av exempelvis genom att blandningsventilen går till ändläget med kallvattenporten helt öppen. 2 Ventilationsluftflödet stängs av helt eller minskas till ett flöde som motsvarar de absoluta minimikraven. Tilluftsaggregatens värmebatterier måste dock varmhållas vilket under ett dygn kan ske med den värme som är lagrad i rörledningsnätet under förutsättning att tilluftflödet är noll. Värmebatterier som är monterade så att de är utsatta direkt för utomhusklimat måste förses med någon form av frysskydd exempelvis eluppvärmning eller separat glykolkrets. 3 Driften av radiatorsystemet bör fortsätta som vanligt för att eventuella temperaturskillnader inom byggnaden skall utjämnas så effektivt som möjligt. Temperatursänkningen inomhus vid bortfall av hela uppvärmningseffekten kan approximativt beräknas med nedanstående uttryck: Lt = (t 1 - t u) (1- e ) där: tt = temperatursänkningen ti = ursprunglig innetemperatur tu = utetemperatur z = tiden efter bortfallet i timmar R = byggnadens tidskonstant i timmar Tidskonstanten (R) för en tung byggnad med måttligt ventilationsluftflöde är av storleksordningen 200 timmar. I en sådan byggnad har temperaturen efter ett dygn sjunkit med ca 50C om utetemperaturen ligger vid LUT.

6 4 De fasta pannorna bör dimensioneras så att de tillsammans kan producera en effekt motsvarande byggnadens maxbehov, men inte mer. Genom att dela upp det totala effektbehovet pa två pannor med olika effekt kan tomgångsförlusterna hållas nere och pannorna kan under en större del av året köras med maximal verkningsgrad. ( Se Tekniska byråns information nr 50 ). Vid mindre panncentraler (under ca 100 kw) medför däremot uppdelningen på två pannor höga specifika installationskostnader och dessa centraler utrustas då företrädesvis med en panna. Regleringen av värmesystemet kan vara densamma oberoende av om fastighetens pannor eller den externa pannan är i drift. Den externa pannans reglersystem styr effekten så att en konstant framledningstemperatur levereras till värmesystemet. Tryckhållningen i systemet sköts med fastighetens tryckhållningc=system. Anslutningsledningarna till den externa pannan dras fram till ytterväggen på den plats där pannan skall placeras. Ledningarna avslutas med en blindfläns innanför en ursparing i ytterväggen. Elmatningen (220/380 V) dras fram till samma ställe och allt sammans placeras bakom en låsbar lucka. Anslutningsledningarna skall vara försedda med avluftningar och dräneringar så att de enkelt kan fyllas och tömmas på vatten. 2.3 Övriga värmesystemet Då värmecentralen inte har någon reserveffekt omedelbart tillgänglig måste hela värmesystemet konstrueras med tanke på att ett avbrott på ca 1-2 dygn kan ske utan större olägenhet. I ett sådant läge måste en viss sänkning av innetemperaturen accepteras liksom totalt bortfall av ventilation och tappvarmvatten. Förutom att vissa minimikrav vad gäller komforten måste kunna uppfyllas får inte avbrottet medföra några skador på byggnaden eller värmesystemet.

7 5 Temperatursänkningen i vissa lokaler, med kortare tidskonstanter, kan bli avsevärt större. Exempel på sådana lokaler är trapphus, entre och rum med stora glasfasader. 2.4 Transportabel panncentral Den transportabla centralen skall vara helt komplett och innehålla all nödvändig utrustning för drift med periodisk övervakning. De enda förbindelser som görs mellan fastigheten och panncentralen är fram och returledning samt el. Panncentralen kan utformas enligt fig 2. Centralen innehåller en separat panncirkulationskrets som via en värmeväxlare överför energin till fastighetens värmesystem. Panncirkulationskretsen innehåller glykolblandat vatten så att kretsen lan vara fylld även då centralen inte används. Tryckhållningen sker med ett slutet expansionskärl och gaskudde. Rökgaskanalen monteras direkt på centralens tak eller på ett separat skorstensfundament som är monterat på. centralens chassi. Skorstenens höjd skall vara större än den intilliggande byggnadens höjd om centralen är placerad i byggnadens omedelbara närhet. Skorstenen kan då stagas med järn som fästs i byggnadens fasad i förberedda fästen. Då centralen placeras på längre avstånd än ca 15 meter från omkringliggande byggnader kan skorstenen väljas något lägre men måste då samtidigt vara självbärande eller linstagad. Pannan eldas med Eol som förvaras i en separat hjulburen cistern placerad intill panncentralen. Fram- och returledningarna mellan byggnaden och panncentralen placeras direkt på marken täckta med någon. form av skydd. Ledningarna isoleras och förses med en termostatreglerad eluppvärmning som förhindrar frysning vid cirkulationsstopp. Långa förbindelseledningar utförs av stålrör med korta metallslangar i vardera änden som tar upp den termiska expansionen. Korta förbindelseledningar kan utföras enbart med metallslangar. Hela panncentralen är fast monterad på ett hjulburet chassi som stöds med domkrafter vid långvarig uppställning.

8 6 3. Driftstrategi Felfrekvensen hos fastighetscentralerna är den faktor som. avgör hur många mobila pannor som behövs för att upprätthålla en acceptabel värmeleveranssäkerhet. Följande kapitel skall resonemangsvägen ge en bild av hur många mobila pannor som behövs för ett givet pannbestånd. 3.1 Inkopplingstid Inkopplingstiden för en mobil central måste hållas så kort som möjligt för att minska risken för skador i värmesystemet och olägenheter för de personer som använder byggnaden. Den totala inkopplingstiden kan delas upp i följande delmoment. 1. Larm och undersökning av felorsak 3 tim 2. Framkörning av transportfordon 1 tim 3. Lastning och pia :aering av transporten 1 tim 4. Transport 20 mil 30 km / tim 7 tim 5. Uppställning av panncentral 1 tim 6. Inkoppling till fastighet 3 tim 7. Montering av skorsten 4 tim 8. Idrifttagning och intrimning 4 tim. 9. Reservtid 1 tim Summa 24 timmar,utformas centralen enligt de principer som presenterades i 2,2 bör inkopplingen i de flesta fall klaras på högst ett dygn. Den snabba inkopplingstiden för att allt skall fungera. En personalstyrka tioligtvis gå i ständig jourberedskap kräver en vältrimmad organisation på ca 2 man måste för att snabbt kunna rycka in. Personalen är densamma som normalt sköter centralerna så någon extra personal till inkopplingen av de mobila pannorna behövs inte. Mer besvärliga arbetsmoment såsom resning av skorstenen kan i värsta fall vänta några dagar om utetemperaturen är extremt låg och ett långt stopp skulle innebära stor olägenhet för fastighetens brukare.

9 i 3.2 Felfrekvens och antal mobila centraler Antalet mobilcentraler som behövs för att säkerställa en accep tabel värmeleveranssäkerhet är som tidigare nämnts en direkt funktion av felfrekvensen hos f& tighetscentralerna. De fel som medför att en mobil central måste placeras ut skall ha en varaktighet av minst ett eller två dygn. Fel som kan av hjäl p as p å kortare tid kräver ingen inkoppling av reservicentralen. Tidsgränsen på ett dygn gäller vid mycket låga utetem p eraturer och under större delen av året kan avbrotten få vara något längre utan att mobilpannan behöver kopplas in. De fel som kan uppstå måste således delas in i grupper efter varaktighet och sannolikhet. Följande tabell ger en uppskattning av dessa parametrar för centralens olika komponenter. Pannhaveri : Livslängden antas vara 15.år. Ett pannbyte tar ca två månader inkl upphandling och leveranstid fö'r en panna av "normalstorlek ". I genomsnitt antas att pannan repareras 1 gång under sin livstid och att reparation tar 2 veckor. Brännarfel : Samtliga brännarfel kan åtgärdas på mindre än ett dygn. I värsta fall byts brännaren ut vilket kan ta längre tid på 'större pannor. Rökgasfläkt : Byte av fläktmotor tar mindre än ett dygn. Byte av fläkt tar ca 2 veckor. Livslängden antas vara 10 år. övriga fel inom panncentralen bör kunna åtgärdas på kortare tid än ett dygn. De stora och tidskrävande reparationer som ändå kan bli aktuella är ofta lätta att förutse och kan då utföras under sommaren då någon reserveffekt inte behövs. Summeras de ovanstående stilleståndstiderna kommer varje panna att vara ur funktion 1.3 veckor under en 15 års period. Observera att endast de fel som medför stopp under längre tid än ett dygn LaT tagits med.

10 8 En mobil panncentral avsedd för 15 pannor kommer då i genomsnitt att vara upptagen 13 veckor per år. Många av dessa fel inträffar däremot under årets varma del vilket i vissa fall inte kräver någon inkoppling av den externa centralen. Speciellt är detta fallet i fastighetscentraler som är utrustade med fler än en panna. Vidare kan många av de redovisade stilleståndsorsakerna undvikas och planeras till "rätt" årstid om det löpande underhålet sköts på ett riktigt sätt. Den framräknade årliga utnyttjningstiden för den mobila panncentralen på 13 veckor /år bör pga ovanstående sänkas. Vi antar här 10 veckor per år. Det innebär att risken för att en central skall vara upptagen bara är ca 20 % om feltillfällena kan antas vara jämt fördelade under året. Inkluderas dessutom ett stort antal mobila centraler i ett lager blir risken för att samtliga skall varåupptagna mycket liten. Antalet mobila centraler bör därför kunna minskas till en central på ca 30 fastighetspannor. Denna siffra kommer att användas för den ekonomiska bedömningen. 4. Kostnader 4.1 Besparingar i fastighetscentralen Genom att de mobila panncentralerna svarar för all reserveffekt kan pannorna i fastighetscentralerna dimensioneras exakt för fastighetens maxeffektbehov och någon reservpanna behövs då inte. Besparingen ligger i reservpannans investeringskostnad och underhållskostnad. Som underlag för att beräkna den installerade reserveffektens storlek har en enkät om möjligheterna att övergå till fastbränsle använts. Enkäten är gjord inom Byggnadsstyrelsen och daterad Enkäten innehåller uppgifter om pannbestyckning och oljeförbrukning i samtliga panncentraler som tillhör Byggnadsstyrelsen. Genom att anta en ut.n'tttjningstid på 1800 timmar har centralens maxeffekt beräknats grundval av oljeförbrukningssiffrorna. Jämförs den framräknade maxeffekten med installerad panneffekt visar det sig att mycket få centraler är utrustade med en ren

11 9 reservpanna. I de flesta centralerna är den sammanlagda överkapaciteten avsevärt lägre än den minsta pannans effekt. 1 de centraler där reservpannor förekommer är ofta en eller flera pannor mycket gamla (över 25 är). Dessa pannor är troligtvis inte avsiktligt installerade som reservpannor utan de har istället blivit kvar då de övriga pannorna förnyats eller då centralen byggts ut. Vid intervjuer med panninstallatörer har också konstaterats att installation av reservpannor inte förekommer i moderna oljeeldade centraler utom i mycket speciella fall. I en panncentral som producerar värme för försäljning, vilket kräver högre leveranssäkerhet, installeras däremot ofta en ren reservpanna. Principen är då att alltid ha reserv för största pannenheten inom systemet. Däremot är pannorna i en fastighetscentral nästan alltid överdimensionerade pga osäkerheten vid beräkningen av fastighetens maxeffektbehov. Denna osäkerhet har dock inget samband med behovet av reserveffekt. De besparingar som kan erhållas i jämförelse med dagens system ärr därför mycket små eller obefintliga. Reserveffektpannor är däremot berättigade i samband med fastbränslepannor men då är istället drifttiden för reservef fektpannan så lång att den bör vara fast installerad. I detta sammanhang har "reservpannan " också till uppgift att producera värme vid låglast då fastbränslepannan inte går att reglera ner till tillräckligt låg effekt och vid spetslast då behovet överstiger fastbränslepannans maxeffekt. 4.2 Kostnad för mobila centraler Den mobila centralen bör endast byggas i en storlek och ett utförande så att uppställningsplatser och inkopplingsdon kan standardiseras. En passande storlek för byggnadsstyrelsens centraler vore 1 MW. Det är endast 8 % av hela pannbeståndet som har en effekt högre än 1 MW och de flesta av ri3e ssa pannor är placerade i centraler där maxef f ektbehovet är f LY de lat på flera enheter. Ett effekttillskott på 1 MW är därför i de flesta fall tillräckligt för att garantera en fullgod värmeleverans.

12 10 Skillnader i investeringskostnad mellan en central på 500 kw och 1 MW är försumbar så någon anledning att välja en mindre standardstorlek finns inte heller. Totalkostnaden för ett system med mobila centraler består dels av kostnader för pannorna och deras hantering och dels av installationerna i varje fastighet. Följande investeringskostnader är centrala och skall fördelas.på 30 pannor: Mobil panncentral Oljecistern 30 m' Totalt Avskrivningstiden för pannorna antas vara.10 år och räntan 12 % vilket ger en annuitetsfaktor på 0,177. Den årliga kapitalkostnaden blir därmed.: x = kr/år Totalt blir de årliga centrala kostnaderna: Kapital Förvaring och skötsel Uppställning 4 ggr/ år 4 x Totalt Övriga driftkostnader är av samma storleksordning som för den panna som den mobila centralen ersätter. Fördelat på 30 st pannor blir den årliga centrala kostnaden: kr /år och p anna Till detta kommer en investering i varje panncentral som skall kunna kopplas in. De åtgärder som måste vidtas har specificerats i kap 2.2.

13 11 Investeringar Ventiler och armatur Rör och isolering Eldragning 15 kw 220 /380 V Markberedning för panna Totalt Avskrivningstiden för dessa installationer är 25 år och med 12 % ränta blir annuiteten 0,128. Den årliga kapitalkostnaden blir därmed: 0,128 x kr/år De flesta av byggnadsstyrelsens centraler innehåller två pannor och den årliga kostnaden för ett system med mobila reservpannor blir då per pannrum: 2 x = kr Principen för att fördela kostnaderna är inte helt riktig då samtliga centraler, oberoende av storlek, får bära samma årskostnad. Siffran kan dock jämföras med de fasta kostnaderna för en central på 500 kw vilket är en vanlig storlek. Den kostnaden är enligt byggnadsstyrelsens skrift ny 205 ca kr per år och höjningen av årskostnaden blir följaktligen ca 15 % om reservpannesystemet införs.

14 12. Slutsatser System med mobila reserveffektpannor finns redan prövade i fjärrvärmesammanhang. Bland andra har Östersunds fjärrvärme AB två mobila enheter som på ca 4 timmar kan kopplas in på förberedda ställen intill mindre blockcentraler som ersättning för en panna som måste tas ur drift. Panneffekten är 2 MW respektive 5 MW och systemet har fungerat bra. När det gäller byggnadsstyrelsens panncentraler blir inkopplingstiden avsevärt längre pga större avstånd mellan pannuppställningsplats och panncentral. I genomsnitt bör inkoppling gå på kortare tid än ett dygn. Vad det gäller ekonomin, kan konstateras att i den typ av panncentraler söm är vanligast i byggnadsstyrelsens fastigheter, installeras sällan någon separat reserveffektpanna.någon besparing i jämförelse med dagsläget kt.n därför inte förväntas om systemet med mobil res srveffekt _r förs. Däremot kan värmeleveranssäkerheten höjas i fastigheter som är speciellt känsliga, kostnaden per central beräknas då uppgå till ca kr per år. Om ett system av denna typ införs bör inte antalet pannor i varje central minskas. En uppdelning av maxeffektbehovet på fler enheter är alltid fördelaktig ur driftteknisk synpunkt. Pannorna ka.. då under en större del av året gå med den belastaing som ger högsta verkningsgrad. Likaså minskar antalet start och stopp vilket också har en positiv inverkan på årsmedelverkningsgraden. Det bör i detta sammanhang påpekas att en riktig pannbestyckning kan innebära stora besparingar både vad gäller investeringskostnader och driftskostnader. Det är därför av största vikt att det inom Byggnadsstyrelsen finns klara anvisningar om hur pannstorlekar och antalet pannor skall väljas vid byten och. nyinstallationer. 4 Ytterligare information kring ämnet finns att finna i Tekniska byråns information nr 50, Projektering av pannanläggningar.

15 v OLJE PANNA E01 METALLSLANG i::iii' MOBIL PANNCENTRAL n --- RC I FASTIGHETS- PAPJNOR VY vve KV REO ANT REO13TRERINGEN AVSER SKiN patum tnkoppiing AV MOBIL PANN- CENTRAL TIC -FASTIGHETSCENTRAL F1G. 1 SKALA 1: ARBETSNUMMER RITHINOSNUMMER REG

16 14 SAKERHETS KATASTROF - VENTILER SKYDD AVLUFT N. PANNA EXP M K Ä R t. GLYKOLKRETS - F vvx REG ANT REGISTRERINGEN AVSER SIGN 1iDATUM MOBIL PANNCENTRAL KOPPLINGSSCHEMA OCH LAYOUT ARBETSNUMMER F l G. 2 RtTNINGSNUdMER SKAL : RED

17 15 Bilaga 1. Datablad för mobiltia pannor De bifogade databladen avser transportabla centraler. Utformningen av en mobil enhet blir exakt densamma att pannhuset är placerat på en påhängsvagn förutom Transportabel panncentra 1 co MATTUPPGIFTER L B H H1 TRANSPORT- VIKT INKL m m mm m m mm VIKT KG VATTEN K SLK-2V-0.7 MW SLK-2V-1. 2 MW SLK-3V-2.0 MW SLK 3V-2.5 MW SLK-3V- 3.0 MW SLK-3V-4.0 MW SLK-3V -6.0 MW SLK-3V -8.0 MW H2 = 10 m. 17 m. 24 m. 31 m Rätt till ändringar förbehä11e::

18 s u

19 4 a

20 Byggnadsstyrelsen Stockholm telefon 08/ Gernisonstryckeriet * Stockholm * 1983