Förstudie Återvinning från avloppsvatten Sim- och Idrottshallar

Transkript

1 Miljöförvaltningen, Stockholms Stad Förstudie Återvinning från avloppsvatten Sim- och Idrottshallar Husbybadet, Enskedehallen och Sjöstadshallen Lidingö , V.1.4 Jörgen Wallin, Tekn. Dr.

2 INNEHÅLLSFÖRTECKNING FÖRSTUDIE VÄRMEÅTERVINNING AV VÄRME FRÅN AVLOPPSVATTEN HUSBYBADET, ENSKEDEHALLEN OCH SJÖSTADSHALLEN SAMMANFATTNING INLEDNING BESKRIVNING AV UPPDRAGET... 4 BAKGRUNDSINFORMATION... 5 MÄTNINGAR HUSBYBADET ENSKEDEHALLEN SJÖSTADSHALLEN BERÄKNINGAR OCH ANALYSER BERÄKNINGSGÅNG OCH ANTAGANDEN TEORETISKT TILLGÄNGLIG OCH MÖJLIG VÄRMEÅTERVINNING HUSBYBADET EKONOMISK ANALYS TEORETISKT TILLGÄNGLIG OCH MÖJLIG VÄRMEÅTERVINNING ENSKEDEHALLEN EKONOMISK ANALYS TEORETISKT TILLGÄNGLIG OCH MÖJLIG VÄRMEÅTERVINNING SJÖSTADSHALLEN EKONOMISK ANALYS SLUTSATS OCH DISKUSSION HUSBYBADET VIDARE UTREDNINGAR HUSBYBADET ENSKEDEHALLEN VIDARE UTREDNINGAR ENSKEDEHALLEN SJÖSTADSHALLEN VIDARE UTREDNINGAR SJÖSTADSHALLEN ORIENTERING AVLOPPSÅTERVINNING INTRODUKTION POZZI LEOPOLDO (ITALIEN) FÖR- OCH NACKDELAR UHRIG AG (TYSKLAND) FÖR- OCH NACKDELAR RABTHERM AG (SCHWEIZ) FÖR- OCH NACKDELAR WINDFORSS ENERGY (SVERIGE) FÖR- OCH NACKDELAR HYDROPRESS HUBER AB (SVERIGE/TYSKLAND) FÖR- OCH NACKDELAR EFFAB (EFFEKTIV ENERGIÅTERVINNING AB) (SVERIGE) FÖR- OCH NACKDELAR

3 Förstudie värmeåtervinning av värme från avloppsvatten Husbybadet, Enskedehallen och Sjöstadshallen 1.1 Sammanfattning Energicentrum inom Miljöförvaltningen Stockholms Stad har uttryckt en önskan att undersöka den tekniska och ekonomiska möjligheten att återvinna värme från avloppsvattnet i olika anläggningar för bad och idrott. Inom projektet har tre olika anläggningar undersökts. En simhall, en idrottshall och en multihall. De tre anläggningar som valdes ut som objekt för förstudien var Husbybadet, Enskedehallen och Sjöstadshallen. Två olika typer av värmeväxlartyper har används för analyserna, en aktiv roterande och en passiv värmeväxlare. De två typer som valts att analyserat är två modeller som är lämpliga rent geometriskt att installera i byggnaderna som analyserats. Förstudien pekar på att det teoretiskt finns möjligheter att återvinna stora mängder av den värme som finns i avloppet på sim- och idrottshallar. Dock indikeras att det krävs en viss mängd tillgänglig värme i avloppet för att det skall vara lönsamt. Resultatet från utredningen pekar mot att i simhallar finns stora möjligheter att installera värmeåtervinning med god ekonomi medan i idrottshallar krävs att man har acceptans för längre återbetalningstider för att det skall bli intressant. Värmen från återvinningssystemet bör användas både för att förvärma tappvarmvatten och betjäna värmesystemet i den fjärrvärmeundercentral som man ansluter återvinningssystemet till. För att man ska kunna göra det krävs att man använder en värmepump ansluten till återvinningsvärmeväxlaren. I denna utredning förutsätts således att en värmepump används för att återvinna avloppsvärme, både när man använder aktiva och passiva värmeväxlare. För Husbybadet visar studien att man teoretiskt kan återvinna 433 MWh per år av de 504 MWh som finns tillgängligt i avloppet. Analys av möjligheterna för den återvunna värmen från avloppet indikerar att man att kan man återvinna ca 85 % av det som finns tillgängligt i Husbybadet om man använder den aktiva värmeväxlaren. Använder man den passiva värmeväxlaren kan man teoretiskt återvinna 150 MWh per år av de 504 MWh som finns tillgängligt i avloppet. I detta fall betyder det att man kan återvinna ca 30 % av den värme som finns tillgängligt i avloppet. Den ekonomiska analysen visar att återbetalningstiden för de två systemen är 4.6 respektive 12.3 år. För Enskedebadet kan man med den aktiva värmeväxlaren teoretiskt återvinna 137 MWh per år av de 165 MWh värme som finns tillgängligt i avloppet. Detta motsvarar ca 83 % av det som finns tillgängligt i avloppet. Med den passiva värmeväxlaren kan man teoretiskt återvinna 72 MWh per år av de 165 MWh som finns tillgängligt i avloppet eller ca 43 %. Den ekonomiska analysen visar att återbetalningstiden för de två systemen är 8.2 respektive 14.4 år. För Sjöstadshallen är möjlig återvinning med den aktiva värmeväxlaren 46 MWh per år av de 62 MWh som finns tillgängligt i avloppet eller 74 %. För den passiva värmeväxlaren är teoretisk återvinning 26 MWh per år av de 62 MWh som finns tillgängligt i avloppet eller 42 % av det som finns tillgängligt i 3

4 avloppet. Den ekonomiska analysen visar att återbetalningstiden för de två systemen är 13.9 respektive 23.9 år. 1.2 Inledning Energicentrum inom Miljöförvaltningen Stockholms Stad har uttryckt en önskan att undersöka den tekniska och ekonomiska möjligheten att återvinna värme från avloppsvattnet i olika anläggningar för bad och idrott. För att undersöka detta har en förstudie utförts, förstudien presenteras i denna rapport. Fastigheterna i studien ägs av Fastighetskontoret (FSK) medan drift och skötsel utförs av Idrottsförvaltningen. Undantaget är Sjöstadshallen, där FSK ansvarar för driften. Arbetet har utförts under hösten/vintern 2015 av Jörgen Wallin på Energum energipartner AB. 1.3 Beskrivning av uppdraget Inom projektet har tre olika anläggningar undersökts. En simhall, en idrottshall och en multihall. I denna rapport presenteras utredningen av den teoretiska möjligheten att implementera återvinningssystem för avloppsvärme på dessa tre anläggningar. I utredningen har följande arbetsmoment utförts för de tre anläggningarna: Långtidsmätningar av avloppsvattentemperatur till beräkningsindata Långtidsmätningar av tappvattenflöde Långtidsmätningar av varmvattenflöde Långtidsmätningar av kallvattentemperatur Okulärbesiktning av avloppssystem och dess placering Sammanställning av tappvattenflöden totalt Beräkningar av tillgänglig värmeenergi i avloppsvatten Insamling av data samt beräkningar för värmebehov i olika byggnader Avsättningsanalys för återvunnen värme Framtagande av intressanta installationsalternativ Återvinningsberäkningar för två olika installationsalternativ Översiktliga grova ekonomiska lönsamhets kalkyler Utarbetande av förslag för eventuellt fortsatt utredning 4

5 Bakgrundsinformation Tre anläggningar valdes ut som objekt för förstudien, Husbybadet, Enskedehallen och Sjöstadshallen. Husbybadet: Husbybadet är ett badhus som byggdes I byggnaden som huserar bad och gruppträningsverksamhet, finns bland annat äventyrsbad och motionsbassäng. Avloppssystemet i byggnaden är åtkomligt från driftutrymmet där avloppen från de olika källorna går i taket. Avloppen är uppdelade så att gråvattnet från omklädningsrummen går till en anläggning för värmeåtervinning, Figur 1 - Husbybadet svartvatten från toaletter och annat går till olika avloppstammar och avloppet från poolanläggningen går till egen avloppstam. I Figur 2 visas bilder från avloppet och anläggningen för värmeåtervinning från gråvatten, I Figur 3 kan man se avloppsröret från poolanläggningens dragning i driftutrymmets tak. Filter och pump för värmeåtervinning Filter Avloppstam Värmepumpsaggregat för värmeåtervinning Figur 2 - Avloppstam och anläggning för värmeåtervinning från gråvatten Pump Avloppsrör Figur 3 Avloppsrör från poolanläggning Husbybadet 5

6 Enskedehallen: Enskedehallen är en sportanläggning som invigdes i början på 1960-talet. I byggnaden finns verksamheter som idrottshall, motionsrum för styrketräning och kampsport, en mindre poolanläggning samt en bowlinghall. Figur 4 - Enskedehallen I källaren på byggnaden finns avloppssystemet helt synligt, dock finns inget samlingsrör för avloppsvatten tillgängligt. Avloppsrören som är tillgängliga är uppdelade på tre olika rör. I Figur 5 ses de olika avloppsrören. Från Pool 1 Från Bowling Från Pool 2 Från Idrottshall Figur 5 - Avloppsrören placering i Enskedehallen Avloppen från Pool 1/Bowling och från Idrottshallen ligger relativt nära varandra medan avloppet som endast kommer från poolavdelningen (Pool 2) ligger en liten bit ifrån de andra två. Sjöstadshallen: I byggnaden finns verksamheterna, gym, sporthall, ett litet café och parkeringsplatser. Sjöstadshallen invigdes 2005 och är således förhållandevis modern. Avloppsrör är tillgängliga från garageplan där avloppet, enligt uppgift från drifttekniker, samlas i en brunn. Avloppsrören från olika källor förenas i ett samlingsrör innan avloppsvattnet strömmar ner i brunnen. Figur 7 visar avloppsrör och locket till avloppsbrunnen. Figur 6 - Sjöstadshallen 6

7 Från Gym Från Samlingsrör Mätningar Figur 7 - Avloppsrörens dragning i garagetak och lock till avloppsbrunn 3.1 Husbybadet Mätningar är gjorda för att ge möjlighet att göra bra beräkningar och analyser. På Husbybadet har mätningar av temperatur på avloppsvatten och temperatur, flöde på inkommande kallvatten till byggnaden samt effektivitet på befintligt återvinningssystem utförts genom långtidsloggning. Utöver detta, avlästes befintliga debiteringsmätare för fjärrvärme och kallvatten vid mätningens start- och stopptillfälle. Dessa avläsningar användes för validering av mätningarna. Mätningarna av avloppstemperatur utfördes genom att termoelement fästes på avloppsrören för poolvatten, röret isolerades noggrant. Figur 8a och 8b visar avloppstemperaturen under mätperioden respektive under en dag. Medeltemperaturen på avloppsvattnet under mätperioden uppmättes till 22.7 C. Man bör dock veta att det inte finns flöde i avloppsröret hela tiden vilket då innebär att mätningens registrering visar lufttemperaturen i avloppsröret. För inkommande kallvatten, mättes flödet genom installation av optiska givare för avläsning av befintliga debiteringsmätares indikering. För befintligt återvinningssystem mättes flöde på förvärmt varmvatten och temperaturer på in- och utgående gråvatten samt inkommande och utgående förvärmt tappvarmvatten samt värmepumpsanläggningens totala eleffektbehov. Loggningsintervallet valdes som medelflöde under 5 minuter. Temperaturen på inkommande kallvatten uppmättes genom att en anläggningsgivare installerades under isoleringen utanpå röret, loggningsintervall valdes även här till 5 minuter. Mätningarna av flöde och temperatur på inkommande kallvatten kan ses i Figur 9a, 9b och 10. 7

8 Avloppstemperatur pool 30 C 25 C 20 C 15 C 10 C 5 C 0 C Figur 8a - Avloppstemperatur från poolanläggningen under mätperioden 30 C Avloppstemperatur pool under en dag 25 C 20 C 15 C 10 C 5 C 0 C Figur 8b - Avloppstemperatur från poolanläggning under en dag Som synes i Figur 8a så är temperaturprofilen relativt konsekvent. Backspolning av olika filter sker under 5 minuter varje dag. Varje filter backspolas en gång per vecka enligt följande schema, VR1-Sandfilter 1: torsdagar, VR1-Sandfiler 2: lördagar, VR1-Sandfilter 3 måndagar, VR2-Sandfilter 1: fredagar, VR2- Sandfilter 2: söndagar, VR2-Sandfilter 3: tisdagar, VR2-Kolfilter 1 och 2: varannan onsdag. Vattnet som används vid backspolningen värmeväxlas för att återvinna värme, vilket kan ses som att temperaturen 8

9 sjunker i avloppet. Dock kan man se att när man backspolar VR2-SF01 och 02 så ökar temperaturen vilket visar att värmeväxlingen inte fungerar som tänkt vid dessa tillfällen, detta kan som exempel ses i Figur 8b som en ökning av avloppstemperaturen omkring kl. 05 på fredag morgon. Lägsta temperaturen vid backspolning när värmeåtervinningen fungerar är ca 17 C och högsta temperaturen vid backspolning när återvinningen inte fungerar som tänkt är ca 26 C. Således kan man konstatera att värmeåtervinningen inte fungerar så bra. Totalt backspolas ca 1100 m3 vatten per år motsvarande 3,5 % av totala vattenförbrukningen. Tittar man på hur mycket energi som finns i detta vatten och analyserar värdet på en återvinning där man sänker temperaturen ner till 8 grader så innebär detta en reducering av köpt värmeenergi om ca 15 MWh, dvs ingen större påverkan. Detta under förutsättning att backspolningsflödet motsvarar de 36 m3/h som är börvärde. Övriga tider är då ingen backspolning sker visar mätningen en temperatur omkring 23 grader, oklart om detta motsvarar en temperatur på avloppsvatten eller om det är lufttemperaturen eftersom avloppsflödet i detta avloppsrör inte är känt m3/s Kallvattenflöde m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s Figur 9a - Flöde inkommande kallvatten Husbybadet under mätperioden 9

10 Kallvattenflöde under en dag m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s Figur 9b - Flöde inkommande kallvatten Husbybadet under en dag Flödet på inkommande kallvatten ger information om hur mycket vatten som kommer att finnas i avloppet. Det är dock inte en helt representativ bild över vid vilken tid som vattnet kommer att finnas i avloppet. Från mätningen kan man se att varje kväll ca 22:00-00:30 är flödet konstant, detta indikerar någon form av tidsstyrt event. Eventuellt är att detta flöde är relaterat till poolanläggningen, dock inte till backspolningen, eller hetvattenspolning för att motverka legionella. Om denna vecka är representativ för året så innebär detta att stor del av den årliga vattenanvändningen sker under denna tid, användningen mellan 22:00-00:30 varje dag står för ca 25 % av årets användning motsvarande nästan 7900 m 3 vatten av den totala användningen om ca m 3. Tittar man på värmebehovet vid samma tidpunkt så kan man inte se någon tydligt tecken på att detta vatten värms upp. Bedömningen är att det är intressant att titta vidare på detta för att utröna om detta är en tillfällig trend eller om det är normalt och i så fall om det är möjligt att adressera detta för att reducera vattenanvändningen och eventuellt värmeanvändningen. 10

11 Återvinningsgrad [- ] Värmepumpeffekt och Flöde Kallvattentemperatur 20 C 18 C 16 C 14 C 12 C 10 C 8 C 6 C 4 C 2 C 0 C Figur 10 - Kallvattentemperatur Husbybadet Inkommande kallvattentemperatur uppmättes vid debiteringsmätarna, medeltemperaturen på kallvattnet vid mätningen är omkring 11 C. Det befintliga återvinningssystemet för gråvattenvärme uppmättes för att få en uppfattning och effektiviteten på anläggningen samt att se hur stor del av den totala avloppsvärmen som återvinns idag kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h Värmeåtervinningsgrad [-] Värmepumpeffekt [kw] Medelflöde [m3/h" Figur 11a Värmeåtervinningsgrad, flöde på förvärmt varmvatten och eleffekt på värmepumpsanläggning under mätperioden 11

12 Temperatur Värmepumpeffekt och Flöde Återvinningsgrad [-] Värmepumpeffekt och Flöde kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h kw, m3/h Värmeåtervingsgrad [-] Värmepumpeffekt [kw] Medelflöde [m3/h] Figur 11b Värmeåtervinningsgrad, flöde på förvärmt varmvatten och eleffekt på värmepumpsanläggning under ett dygn 35 gc 30 gc 25 gc 7 kw, m3/h 6 kw, m3/h 5 kw, m3/h 20 gc 15 gc 10 gc 5 gc 0 gc 4 kw, m3/h 3 kw, m3/h 2 kw, m3/h 1 kw, m3/h 0 kw, m3/h Gråvatten ut 2 Gråvatten in Värmepumpeffekt Medelflöde Figur 11c Temperaturer på gråvatten, flöde på förvärmt varmvatten och eleffekt på värmepumpsanläggning under mätperioden 12

13 Temperatur Värmepumpeffekt och Flöde 35 gc 30 gc 25 gc 7 kw, m3/h 6 kw, m3/h 5 kw, m3/h 20 gc 15 gc 10 gc 5 gc 0 gc 4 kw, m3/h 3 kw, m3/h 2 kw, m3/h 1 kw, m3/h 0 kw, m3/h Förvärmt VV Gråvatten in Värmepumpeffekt Medelflöde Figur 11d Temp på gråvatten och temp/flöde på förvärmt varmvatten och eleffekt på värmepumpsanläggning under mätperioden Från mätningarna på det befintliga återvinningssystemet ser man att värmepumpens drift är ordnad så att start och stopp sker baserat utifrån flödet på kallvattnet som förvärms. Man kan även se att när det inte finns något flöde på kallvattnet så stoppar gråvattenpumpen. Återvinningsgraden varierar beroende på hur driftsituationen ser ut. Utgående temperatur på förvärmt varmvatten är generellt endast någon eller några grader över inkommande gråvattentemperatur när återvinningssystemet är i full drift. Återvinningsgraden vid drift är i medeltal 52 % viket får anses vara en godkänd återvinningsgrad. Värmepumpens prestanda blir hög eftersom kondensering- och förångningstemperaturerna är väldigt nära varandra. Värmepumpens COP är under drift i medeltal Enskedehallen På Enskedehallen har mätningar av temperatur på avloppsvatten på alla tre avloppstammar och temperatur samt flöde på inkommande kallvatten till byggnaden utförts genom långtidsloggning. Utöver detta, avlästes även för denna byggnad befintliga debiteringsmätare för fjärrvärme och kallvatten vid mätningens start- och topptillfälle. Dessa avläsningar användes för validering av mätningarna. Mätningarna av avloppstemperatur utfördes genom att termoelement fästes på avloppsrören för poolvatten, idrottshallen och bowlinghallen/pool och därefter isolerades rören noggrant. Figur 12a och b visar avloppstemperaturerna under mätperioden. För inkommande kallvatten, mättes flödet genom installation av ultraljudsflödesmätare. Varmvattenflöde loggades genom att ansluta pulsutgång på befintlig varmvattenmätare till loggningsutrustning. Loggningsintervallet valdes som medelflöde under 5 minuter. Temperaturen på inkommande kallvatten uppmättes genom att en anläggningsgivare installerades under isoleringen utanpå röret, loggningsintervall valdes även här till 5 minuter. Mätning av flöde på kall- och varmvatten samt temperatur på inkommande kallvatten kan ses i Figur 13 och 14a och b. 13

14 Avloppstemperatur Enskedehallen under mätningen 45 C 40 C 35 C 30 C 25 C 20 C 15 C 10 C 5 C 0 C Idrottshall Pool och bowling Pool Figur 12a Avloppstemperatur Enskedehallen under mätperioden Avloppstemperatur Enskedehallen under en dag 35 C 30 C 25 C 20 C 15 C 10 C 5 C 0 C Idrottshall Pool och bowling Pool Figur 12b Avloppstemperatur Enskedehallen under en dag Som synes i Figur 12a och b så är temperaturprofilen olika för de tre stammarna. Stammen från Pool/Bowlingen har höga korta temperaturtoppar som föregås av ett mönster där temperaturen stiger sakta och konsekvent, troligtvis så är dessa relaterade till poolsystemet, annars ligger medeltemperaturen runt 21.3 C. Avloppsvattnet från Idrottshallen har relativt sett högre temperaturer upp emot 30 grader, topparna sker ofta väldigt sent på kvällarna, detta kan troligtvis härledas till med duscharna i omklädningsrummen. Medeltemperaturen från Idrottshallen var ca 22 C under mätningen. Temperaturen på avloppsvattnet från stammen som betjänar badhusdelen av byggnaden har ett medelvärde runt 21 C. 14

15 Kalll- och varmvattenflöde Enskedehallen m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s Kallvattenflöde Enskedehallen Varmvattenflöde Figur 13 Kall- och varmvattenflöde Enskedehallen (varmvattenflöde mättes under del av period) Flödet på inkommande kallvatten ger även här information om hur mycket vatten som kommer att finnas i avloppet. Precis som för Husbybadet så ger det inte en helt representativ bild över vid vilken tid som vattnet kommer att finnas i avloppet. Från mätningen kan man se att det alltid är ett flöde, även under tider som det inte finns någon verksamhet i lokalerna. Troligtvis så är det poolanläggningen och eventuellt läckande toaletter som ger upphov till detta beteende. Inget direkt tydligt mönster kan utläsas ur flödesanvändningen. Det man dock kan se från mätningen är att de befintliga debiteringsmätarna för kallvatten inte har en korrekt registrering, enligt mätningen i projektet så indikeras att debiteringsmätarnas registrering av flödet är ca 40 % för lågt. Detta kommer innebära en kraftig ökning av vattenanvändningen när mätarna byts av Stockholm vatten. Andelen varmvatten av den totala andelen kallvatten uppmättes under perioden till 17.5 %, det betyder i volym 768 m 3 av det totala 4519 m 3. 15

16 Kallvattentemperatur 22 C 21 C 20 C 19 C 18 C 17 C 16 C 15 C 14 C 13 C 12 C 11 C 10 C 9 C 8 C 7 C 6 C 5 C 4 C 3 C 2 C 1 C 0 C Figur 14a Kallvattentemperatur Enskedehallen under mätperioden Temperatur inkommande kallvatten Enskedehallen 22 C 21 C 20 C 19 C 18 C 17 C 16 C 15 C 14 C 13 C 12 C 11 C 10 C 9 C 8 C 7 C 6 C 5 C 4 C 3 C 2 C 1 C 0 C Figur 14b Kallvattentemperatur Enskedehallen under en dag Inkommande kallvattentemperatur uppmättes vid debiteringsmätarna, man kan konstatera att vattnet i röret värms upp under nattetid då flödet är väldigt lågt. Temperaturen ökar så pass mycket att man går över 20 C, vilket är den temperatur som man normalt brukar ange som den gräns där legionellabakterien börjar föröka sig. 16

17 3.3 Sjöstadshallen I Sjöstadshallen har mätningar av temperatur på avloppsvatten på två avloppstammar utförts. En av stammarna betjänar, enligt uppgift från driften, gymmet och den andra är en samlingsledning där hela byggnadens avlopp samlas ihop. Mätning av flöde på inkommande kall- och varmvatten till byggnaden har utförts genom långtidsloggning. Utöver detta, avlästes även för denna byggnad, de befintliga debiteringsmätarna för fjärrvärme och kallvatten vid mätningens start- och topptillfälle. Dessa avläsningar användes för validering av mätningarna. Mätningarna av avloppstemperatur utfördes genom att termoelement fästes på avloppsrören från gymmet och samlingsavloppsröret och därefter isolerades rören noggrant. Figur 15a och b visar avloppstemperaturerna under mätperioden. För inkommande kallvatten, mättes flödet genom installation av ultraljudsflödesmätare. Varmvattnet loggades genom att ansluta befintlig undermätares pulsutgång till loggningsutrustning. Loggningsintervallet valdes som medelflöde under 5 minuter. Mätningarna av flöde på inkommande kall- och varmvatten kan ses i Figur 16. Avloppstemperatur Sjöstadshallen under mätningen 40 C 35 C 30 C 25 C 20 C 15 C 10 C 5 C 0 C Samlingsavloppsrör Gym Figur 15a - Avloppstemperatur Sjöstadshallen Avloppstemperatur Sjöstadshallen under ett dygn 30 C 25 C 20 C 15 C 10 C 5 C 0 C Samlingsavloppsrör Gym Figur 15b - Avloppstemperatur Sjöstadshallen 17

18 Som synes i Figur 15a och b så är temperaturprofilen relativt lika för de två avloppsrören vilket indikerar att avloppsröret från gymmet dominerar flödesbilden i samlingsröret. Avloppsvattnet från gymmet visar upp en hög temperatur på natten mellan söndag och måndag, detta skulle kunna bero på att man har något automatiskt system för att högtemperaturspola duschar för att motverka legionella. Denna slutsats har inte säkerställts inom ramen för detta projekt men det finns två större vattentappningar vid detta tillfälle. Avloppstemperaturen under nattetid då få eller inga tappningar sker motsvarar omgivningstemperaturen eftersom avloppsrören är tomma vid dessa tillfällen så antar avloppsrören omgivningens temperatur m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s Kall och varmvattenflöde Sjöstadshallen Kallvattenflöde Sjöstadshallen Varmvattenflöde Sjöstadshallen Figur 16 Kall- och varmvattenflöde Sjöstadshallen Man kan som sagts tidigare se att det finns två större tappningar runt kl. 00:30-01:99 under natten mellan söndag och måndag. Om denna tappning återkommer varje vecka innebär det att ca 214 m 3 vatten årligen går åt till detta. Enligt varmvattenmätaren är ca 30 % av detta varmvatten, vilket innebär att ca det åtgår ca 4 MWh. Annars sker tappningar på ett slumpmässigt sätt. Enligt uppgift från FSK så förbrukades 2014 ca 2500 m 3 kallvatten. Om mätperioden är representativ för dagens situation så har årsförbrukningen mer än fördubblas till 5183 m 3, av detta visar mätningen att ca 968 m 3 används till varmvatten. Beräkningar och Analyser 4.1 Beräkningsgång och antaganden Beräkningar för att analysera hur mycket energi som finns tillgängligt i avloppsledningen, hur mycket som teoretiskt kan återvinnas samt hur mycket som man kan återvinna i praktiken har utförts inom ramen för detta projekt. För att göra dessa beräkningar har ett antal antaganden gjorts. 18

19 För beräkningar av energi och lönsamhet har en konstant temperatur om 8 C valts som lägsta tillåtna temperatur på avloppsvattnet när det lämnar byggnaden. Denna temperatur har valts eftersom branchorganisationen Svenskt Vattens allmänna bestämmelser för VA-verksamhet säger att om man har värmeåtervinning så får inte temperaturen i utsläppt avloppsvatten vara lägre än temperaturen på inkommande kallvatten. Temperaturen på inkommande tappvatten varierar över året, men i eftersom det inte är klart om man menar att det är den momentana temperaturen eller en årsmedeltemperatur som avses har en medeltemperatur valts. Stockholm Vatten säger följande Värmeuttag ur avloppsvatten får inte ske så att temperaturen i utsläppt avloppsvatten underskrider temperaturen i det av Stockholm Vatten levererade dricksvattnet.. Inte heller Stockholm Vatten kan svara på om man avser medelvärde eller det vid varje tidpunkt levererade vattnet. Med tanke på hur de olika byggnadernas avloppssystem ser ut så har de två typer av värmeväxlare som bedömts vara bästa möjliga att installera valts ut för analys. Detta innebar att i praktiken att värmeväxlare från Pozzi och Effab har analyserats för alla tre byggnader. Effektiviteten för dessa två värmeväxlare är taget från empiriska data. För Effabväxlaren har en värmeväxlare som är 6 meter lång används för kalkylerna eftersom bedömning att det blir komplicerat att installera en längre värmeväxlare för samtliga objekt gjordes. För Pozzis värmeväxlare antas att värmeväxlaren är dimensionerad för det aktuella flödet i respektive anläggning. För värmepumpens prestanda har en värmefaktor om 3 antagits. För ekonomiska beräkningar har leverantörers uppgifter om kostnader för andra projekt används. Kostnaderna som används inkluderar alla kostnader för installation och utrustning, inkl. värmepump. Man bör dock komma ihåg att detta är väldigt generella siffror och dessa kan blir både lägre och högre beroende på om installationen i dessa byggnader blir mer eller mindre komplicerad än dessa referensprojekt. 4.2 Teoretiskt tillgänglig och möjlig värmeåtervinning Husbybadet Den teoretiskt tillgängliga värmen i avloppsledningen beräknas utifrån långtidsmätningar av temperatur och flöde. Teoretisk maximal värmeåtervinning tillsammans med hur mycket som återvinns med de två olika värmeväxlarna visas i Figur 16. Samtliga beräkningar är utförda med utgångspunkten att det inte finns någon värmeåtervinning idag på Husbybadet. Dvs, den befintliga värmeåtervinningsanläggningen har ignorerats. Därefter har en analys gjort för att se hur mycket som återvinns idag och jämfört det med beräkningsresultatet. För att utreda hur mycket värme som kan återvinnas måste man bestämma var värmen skall användas. I denna utredning är förutsättningen att värmen återvinns till byggnadens fjärrvärmecentral, var i värmecentralen värmen återvinns till har inte analyseras i detta steg av utredningen. Den exakta tekniska lösningen för hur och var värmen skall avsättas får utredas i senare projekt ifall det bedöms vara intressant att gå vidare med detta. Hur mycket värme som återvinns utvärderas på månadsbasis i denna utredning. Det ger en osäkerhet i hur mycket som kan återvinnas, för att få en bättre analys kan man göra mätningar och analysera värmebehovet i fjärrvärmecentralerna med mätdata med högre upplösning. 19

20 Återvinningseffekter Husbybadet 200 kw 180 kw 160 kw 140 kw 120 kw 100 kw 80 kw 60 kw 40 kw 20 kw 0 kw Tillgänglig återvinningseffekt Återvinningseffekt Pozzi Återvinningseffekt Effab Figur 16 Maximalt tillgänglig värmeeffekt och värmeåtervinningseffekt för olika värmeväxlare Återvinning under mätperioden används sedan för att räkna ut månadsåtervinning utifrån mängden tappvatten som används per månad. Beräknad månadsåtervinning används sedan för att beräkna hur mycket värmeenergi som återvinningssystemet (Levererat VP..) kan leverera genom att värmepumpens effektivitet antas vara 3. Genom att jämföra teoretisk värmeleverans från återvinningssystemet per månad kan möjlig värmeleverans beräknas genom att jämföra teoretisk värmeleverans med behovet av värme i fjärrvärmeundercentralen. Under månader där teoretisk värmeleverans är högre än behovet antas 50 % av behovet vara möjlig återvinning. Tabell 1 visar hur mycket som är okorrigerat värmebehov 2015, hur mycket som finns tillgängligt samt hur mycket som kan återvinnas och levereras från värmeåtervinningssystemet. 20

21 Tabell 1 Värmebehov FJVUC, Teoretisk värmeleverans från våv system och återvunnet Månad Fjärrvärme behov 2015 Tillgänglig energi avlopp Återvunnet Pozzi Levererat VP Pozzi Återvunnet Effab Levererat VP Effab Januari MWh 39.6 MWh 33.7 MWh 50.5 MWh 11.4 MWh 17.1 MWh Februari MWh 32.3 MWh 27.5 MWh 41.2 MWh 9.3 MWh 14.0 MWh Mars MWh 46.4 MWh 39.5 MWh 59.2 MWh 13.4 MWh 20.1 MWh April MWh 43.5 MWh 37.0 MWh 55.5 MWh 12.5 MWh 18.8 MWh Maj MWh 45.4 MWh 38.6 MWh 57.9 MWh 13.1 MWh 19.7 MWh Juni MWh 43.9 MWh 37.4 MWh 56.1 MWh 12.7 MWh 19.0 MWh Juli 55.3 MWh 28.4 MWh 28.4 MWh 42.6 MWh 13.1 MWh 19.7 MWh Augusti MWh 45.4 MWh 38.6 MWh 57.9 MWh 13.1 MWh 19.7 MWh September MWh 44.5 MWh 37.8 MWh 56.7 MWh 12.8 MWh 19.2 MWh Oktober MWh 45.4 MWh 38.6 MWh 57.9 MWh 13.1 MWh 19.7 MWh November MWh 43.9 MWh 37.4 MWh 56.1 MWh 12.7 MWh 19.0 MWh December MWh 45.5 MWh 38.7 MWh 58.1 MWh 13.1 MWh 19.7 MWh Summa MWh MWh MWh MWh MWh MWh I fallet med Pozzivärmeväxlaren kan man teoretiskt återvinna 433 MWh per år, av de 504 MWh som finns tillgängligt i avloppet. När man analyserar möjligheterna för värmeavsättning från återvinningssystemet för detta fall, vilket är det som presenteras i Tabell 1 ovan, så ser man att man att kan man återvinna ca 85 % av det som finns tillgängligt i avloppet. I fallet med Effabvärmeväxlaren kan man teoretiskt återvinna 150 MWh per år, av de 504 MWh som finns tillgängligt i avloppet. När man analyserar möjligheterna för värmeavsättning från återvinningssystemet för detta fall, så ser man att man att kan man återvinna ca 30 % av det som finns tillgängligt i avloppet. Skillnaden mellan de olika värmeväxlartyperna beror på hur stor värmeväxlare som är möjlig att installera. Pozzi värmeväxlaren är mycket effektivare per m 2 värmeväxlaryta eftersom det är en aktiv värmeväxlare. Från mätning och analys av befintliga återvinningssystemet får man att den årliga återvinningen uppgår till ca 70.6 MWh vilket innebär att ca 14 % av tillgänglig energi i avloppet återvinns idag. Således visar mätningarna att endast en mindre del av värmen återvinns idag Ekonomisk analys Ekonomin för installationen är relativt svår att analysera i detalj i ett förstudieskede, däremot finns som nämnts tidigare viss information att tillgå från tillverkare som är relaterade till tidigare projekt. Dessa uppgifter har anpassats genom skalning till denna anläggning. Den raka återbetalningstiden för installationen redovisas i Tabell 2a. I analysen är hänsyn tagen till att man överför viss del av levererad värme från fjärrvärme till el, detta eftersom en värmepump används för att återvinna värmen. Tabell 2a Återbetalningstider Ekonomi Pozzi Effab Investering kr kr Besparing kr kr Återbetalning 4.6 år 12.3 år 21

22 Den raka Pay-Off tiden är 5-12 år beroende på systemtyp enligt den ekonomiska kalkylen under förutsättning att energipriset för fjärrvärme är 800 kr/mwh och den rörliga kostnaden för el är 800 kr/mwh. Om man gör en rak korrigering utifrån analysen av det befintliga värmeåtervinningssystemet så förändras den ekonomiska analysen enligt Tabell 2b. Tabell 3b Återbetalningstider med befintlig återvinning Ekonomi Pozzi Effab Investering kr kr Besparing kr kr Återbetalning 5.4 år 14.3 år 4.3 Teoretiskt tillgänglig och möjlig värmeåtervinning Enskedehallen Den teoretiskt tillgängliga värmen i avloppskanalen beräknas även här utifrån långtidsmätningar av temperatur och flöde. Teoretisk maximal värmeåtervinning tillsammans med hur mycket som återvinns med de två olika värmeväxlarna visas i Figur 17. För att utreda hur mycket värme som kan återvinnas måste man bestämma var värmen skall användas. I denna utredning är förutsättningen att värmen återvinns till byggnadens fjärrvärmecentral. Till vad i värmecentralen värmen återvinns till har inte analyseras i detta steg av utredningen. Den exakta tekniska lösningen för hur och var värmen skall avsättas får utredas i senare projekt ifall det bedöms vara intressant att gå vidare med detta. Hur mycket värme som återvinns utvärderas på månadsbasis i denna utredning. Det ger en osäkerhet i hur mycket som kan återvinnas, för att få en bättre analys kan man göra mätningar och analysera värmebehovet i fjärrvärmecentralerna med mätdata med högre upplösning. 22

23 120 kw Återvinningseffekter Enskedehallen 100 kw 80 kw 60 kw 40 kw 20 kw 0 kw Tillgänglig återvinningseffekt Återvinningseffekt Pozzi Återvinningseffekt Effab Figur 17 Maximalt tillgänglig värmeeffekt och värmeåtervinningseffekt för olika värmeväxlare Återvinning under mätperioden används sedan för att räkna ut månadsåtervinning utifrån mängden tappvatten som används per månad. Beräknad månadsåtervinning används sedan för att beräkna hur mycket värmeenergi som återvinningssystemet (Levererat VP..) kan leverera genom att värmepumpens effektivitet antas vara 3. Genom att jämföra teoretisk värmeleverans från återvinningssystemet per månad kan möjlig värmeleverans beräknas genom att jämföra teoretisk värmeleverans med behovet av värme i fjärrvärmeundercentralen. Under månader där teoretisk värmeleverans är högre än behovet antas 50 % av behovet vara möjlig återvinning. Tabell 3 visar hur mycket som är värmebehov(okorrigerad 2015), hur mycket som finns tillgängligt samt hur mycket som kan återvinnas och levereras från värmeåtervinningssystemet. Tabell 4 Värmebehov FJVUC, Teoretisk värmeleverans från våv system och återvunnet Månad Fjärrvärme behov 2015 Tillgänglig effekt avlopp Återvunnet Pozzi Levererat VP Pozzi Återvunnet Effab Levererat VP Effab Januari MWh 13.4 MWh 11.6 MWh 17.4 MWh 6.1 MWh 9.2 MWh Februari MWh 13.4 MWh 10.5 MWh 15.7 MWh 5.5 MWh 8.3 MWh Mars MWh 13.9 MWh 11.6 MWh 17.4 MWh 6.1 MWh 9.2 MWh April 90.5 MWh 14.0 MWh 11.2 MWh 16.8 MWh 5.9 MWh 8.9 MWh Maj 69.8 MWh 14.0 MWh 11.6 MWh 17.4 MWh 6.1 MWh 9.2 MWh Juni 47.5 MWh 13.5 MWh 11.2 MWh 16.8 MWh 5.9 MWh 8.9 MWh Juli 25.3 MWh 14.0 MWh 11.6 MWh 17.4 MWh 6.1 MWh 9.2 MWh Augusti 25.3 MWh 14.0 MWh 11.6 MWh 17.4 MWh 6.1 MWh 9.2 MWh September 64.9 MWh 13.6 MWh 11.2 MWh 16.8 MWh 5.9 MWh 8.9 MWh Oktober MWh 14.2 MWh 11.6 MWh 17.4 MWh 6.1 MWh 9.2 MWh November MWh 13.5 MWh 11.2 MWh 16.8 MWh 5.9 MWh 8.9 MWh December MWh 13.9 MWh 11.6 MWh 17.4 MWh 6.1 MWh 9.2 MWh Summa MWh MWh MWh MWh 71.9 MWh MWh 23

24 I fallet med Pozzivärmeväxlaren kan man teoretiskt återvinna 137 MWh per år, av de 165 MWh som finns tillgängligt i avloppet. När man analyserar möjligheterna för värmeavsättning från återvinningssystemet för detta fall, vilket är det som presenteras i Tabell 1 ovan, så ser man att man att kan man återvinna ca 83 % av det som finns tillgängligt i avloppet. I fallet med Effabvärmeväxlaren kan man teoretiskt återvinna 72 MWh per år, av de 165 MWh som finns tillgängligt i avloppet. När man analyserar möjligheterna för värmeavsättning från återvinningssystemet för detta fall, så ser man att man att kan man återvinna ca 43 % av det som finns tillgängligt i avloppet Ekonomisk analys Ekonomin för installationen är relativt svår att analysera i detalj i ett förstudieskede, däremot finns som nämnts tidigare viss information att tillgå från tillverkare som är relaterade till tidigare projekt. Dessa uppgifter har anpassats genom skalning till denna anläggning. Den raka återbetalningstiden för installationen redovisas i Tabell 4. Tabell 5 Återbetalningstider Ekonomi Pozzi Effab Investering kr kr Besparing kr kr Återbetalning 8.2 år 14.4 år Den raka Pay-Off tiden är 8-14 år beroende på systemtyp enligt den ekonomiska kalkylen under förutsättning att energipriset för fjärrvärme är 800 kr/mwh och den rörliga kostnaden för el är 800 kr/mwh. 4.4 Teoretiskt tillgänglig och möjlig värmeåtervinning Sjöstadshallen Den teoretiskt tillgängliga värmen i avloppskanalen beräknas även här utifrån långtidsmätningar av temperatur och flöde. Teoretisk maximal värmeåtervinning tillsammans med hur mycket som återvinns med de två olika värmeväxlarna visas i Figur 18. För att utreda hur mycket värme som kan återvinnas måste man bestämma var värmen skall användas. I denna utredning är förutsättningen att värmen återvinns till byggnadens fjärrvärmecentral. Till vad i värmecentralen värmen återvinns till analyseras inte i detta steg av utredningen. Den exakta tekniska lösningen för hur och var värmen skall avsättas får utredas i senare projekt ifall det bedöms vara intressant att gå vidare med detta. Hur mycket värme som återvinns utvärderas på månadsbasis i denna utredning. Det ger en osäkerhet i hur mycket som kan återvinnas, för att få en bättre analys kan man göra mätningar och analysera värmebehovet i fjärrvärmecentralerna med mätdata med högre upplösning. 24

25 60 kw Återvinningseffekter Sjöstadshallen 50 kw 40 kw 30 kw 20 kw 10 kw 0 kw Tillgänglig återvinningseffekt Återvinningseffekt Pozzi Återvinningseffekt Effab Figur 18 Maximalt tillgänglig värmeeffekt och värmeåtervinningseffekt för olika värmeväxlare För Sjöstadshallen görs beräkningen av återvinningen på ett annat sätt jämfört med de två andra anläggningarna. Månadsåtervinning beräknas utifrån medeleffekt och tid per månad eftersom tappvattenanvändning endast avläses per år för Sjöstadshallen. Beräknad månadsåtervinning används sedan för att beräkna hur mycket värmeenergi som återvinningssystemet (Levererat VP..) kan leverera genom att värmepumpens effektivitet antas vara 3. Genom att jämföra teoretisk värmeleverans från återvinningssystemet per månad kan möjlig värmeleverans beräknas genom att jämföra teoretisk värmeleverans med behovet av värme i fjärrvärmeundercentralen. Under månader där teoretisk värmeleverans är högre än behovet antas 50 % av behovet vara möjlig återvinning. Tabell 5 visar hur stort okorrigerat värmebehovet var 2015, hur mycket som finns tillgängligt samt hur mycket som kan återvinnas och levereras från värmeåtervinningssystemet. Tabell 6 Värmebehov FJVUC, Teoretisk värmeleverans från våv system och återvunnet Månad Fjärrvärme behov 2015 Tillgänglig effekt avlopp Återvunnet Pozzi Levererat VP Pozzi Återvunnet Effab Levererat VP Effab Januari 62.7 MWh 5.8 MWh 4.2 MWh 6.2 MWh 2.2 MWh 3.3 MWh Februari 55.2 MWh 5.2 MWh 3.8 MWh 5.6 MWh 2.0 MWh 3.0 MWh Mars 44.7 MWh 5.8 MWh 4.2 MWh 6.2 MWh 2.2 MWh 3.3 MWh April 25.9 MWh 5.6 MWh 4.0 MWh 6.0 MWh 2.2 MWh 3.2 MWh Maj 15.2 MWh 5.8 MWh 4.2 MWh 6.2 MWh 2.2 MWh 3.3 MWh Juni 6.7 MWh 5.6 MWh 4.0 MWh 6.0 MWh 2.2 MWh 3.2 MWh Juli 5.2 MWh 2.6 MWh 2.6 MWh 3.9 MWh 2.2 MWh 3.3 MWh Augusti 6.1 MWh 3.0 MWh 3.0 MWh 4.6 MWh 2.2 MWh 3.3 MWh September 9.0 MWh 5.6 MWh 4.0 MWh 6.0 MWh 2.2 MWh 3.2 MWh Oktober 23.4 MWh 5.8 MWh 4.2 MWh 6.2 MWh 2.2 MWh 3.3 MWh November 36.4 MWh 5.6 MWh 4.0 MWh 6.0 MWh 2.2 MWh 3.2 MWh December 57.5 MWh 5.8 MWh 4.2 MWh 6.2 MWh 2.2 MWh 3.3 MWh Summa MWh 62.1 MWh 46.3 MWh 69.4 MWh 26.2 MWh 39.3 MWh 25

26 I fallet med Pozzivärmeväxlaren kan man teoretiskt återvinna 46 MWh per år, av de 62 MWh som finns tillgängligt i avloppet. När man analyserar möjligheterna för värmeavsättning från återvinningssystemet för detta fall, vilket är det som presenteras i Tabell 1 ovan, så ser man att man att kan man återvinna ca 74 % av det som finns tillgängligt i avloppet. I fallet med Effabvärmeväxlaren kan man teoretiskt återvinna 26 MWh per år, av de 62 MWh som finns tillgängligt i avloppet. När man analyserar möjligheterna för värmeavsättning från återvinningssystemet för detta fall, så ser man att man att kan man återvinna ca 42 % av det som finns tillgängligt i avloppet Ekonomisk analys Ekonomin för installationen är relativt svår att analysera i detalj i ett förstudieskede, däremot finns som nämnts tidigare viss information att tillgå från tillverkare som är relaterade till tidigare projekt. Dessa uppgifter har anpassats genom skalning till denna anläggning. Den raka återbetalningstiden för installationen redovisas i Tabell 6. Tabell 7 Återbetalningsstider Ekonomi Pozzi Effab Investering kr kr Besparing kr kr Återbetalning 13.9 år 23.9 år Den raka Pay-Off tiden är år beroende på systemtyp enligt den ekonomiska kalkylen under förutsättning att energipriset för fjärrvärme är 800 kr/mwh och den rörliga kostnaden för el är 800 kr/mwh Slutsats och diskussion Förstudien pekar på att det teoretiskt finns möjligheter att återvinna stora mängder av den värme som finns i avloppet på sim- och idrottshallar. Dock indikeras att det krävs en viss mängd tillgänglig värme i avloppet för att det skall vara lönsamt. Resultatet från utredningen pekar mot att i simhallar finns stora möjligheter att installera värmeåtervinning med god ekonomi medan i idrottshallar krävs att man har acceptans för längre återbetalningstider för att det skall bli intressant. Här förutsätts att allt avloppsvatten i byggnaden passerar avloppsåtervinningen Avloppssystemens utformning i byggnaderna ger att den typ av återvinningssystem som är mest intressant är en typ där värmeväxlaren inte tar så stor yta i anspråk men ändå är effektiv. Till detta passar värmeväxlaren från Pozzi Leopoldo särskilt väl om den motsvarar tillverkarens specifikationer. Det är dock oklart hur väl denna värmeväxlare kan hantera svartvatten eftersom det inte finns några referensanläggningar av det slaget. Den har primärt använts för industriellt bruk. Tillverkaren påstår emellertid att svartvatten är mindre komplicerat än många av de avloppsvatten som hanteras inom industrin och att det inte skall vara några som helst problem med svartvatten. 26

27 Värmen från återvinningssystemet bör användas både för att förvärma tappvarmvatten och betjäna värmesystemet i den fjärrvärmeundercentral som man ansluter återvinningssystemet till. För att man ska kunna göra det krävs att man använder en värmepump ansluten till återvinningsvärmeväxlaren. Det är även viktigt att komma ihåg att verkningsgraden för en sådan installation är beroende på hur försmutsad värmeväxlarytan är, det innebär att installationen med stor sannolikhet kräver underhåll (rengöring) för att bibehålla sin effektivitet. Detta bör vara högt upp på agendan när man utformar systemet, med fördel utformas ett automatiskt system för periodisk rengöring. 5.1 Husbybadet Idag finns återvinning av gråvatten i byggnaden, systemet återvinner ca 14 % av den värme som finns tillgänglig i avloppet. Detta beror på att endast en liten del av avloppsvattnet behandlas i detta återvinningssystem och även på att återvinningsgraden i systemet är relativt lågt. Mätningar visar att anläggningens återvinningsgrad är 35 %. Även backspolvattnet har värmeåtervinning, hur väl denna återvinning fungerar är även det okänt. Det man kan konstatera från mätningarna i detta projekt är att värmeväxlarnas funktion är tveksam. Avloppsvattnet är således uppdelat på flera avloppsstammar vilket gör att man inte vet hur avloppsflödet fördelar sig. Det är dock möjligt att dra om avloppen så att de får en gemensam ledning utan några större ingrepp Vidare utredningar Husbybadet Eftersom återvinningsgraden på befintligt återvinningssystem är relativt lågt så kan man undersöka vilka alternativ som finns för att öka effektiviteten. Man bör även ta reda på vad anledningen till den stora tappningen varje natt är för att utröna om det är möjligt att reducera vattenanvändningen och eventuellt värmeanvändningen. 5.2 Enskedehallen Eftersom avloppsvattnet är uppdelat på tre avloppsstammar krävs att man gör ombyggnader på så att avloppet från dessa samlas i ett gemensamt avloppsrör. Det är inte omöjligt att göra detta i Enskedehallen vilket är bra. Det finns potential att återvinna värme från avloppssystemet och bedömningen är att det helt klart är intressant att gå vidare med detta för denna anläggning Vidare utredningar Enskedehallen Det finns indikationer att debiteringsmätarna för inkommande kallvatten visar ca 40 % för lite. Detta bör undersökas vidare så att man inte blir överraskad för en kraftig ökning av vattenanvändning när Stockholm Vatten byter vattenmätarna. 5.3 Sjöstadshallen I detta fall så är avloppssystemet ihopdraget till ett gemensamt samlingsrör vilket ger optimala förutsättningar för en installation av värmeåtervinning från avloppet. Det finns således en god teknisk potential att återvinna värme från avloppssystemet, dock är kostnaden för en sådan anläggning hög 27

28 relativt den besparing som kan göras. Om det är möjligt att få ner kostnaden för ett sådant projekt är bedömningen att det är intressant att initiera ett projekt. Alternativt om man kan tillåta längre återbetalningstider Vidare utredningar Sjöstadshallen Man kan gå vidare och ta fram specifika offerter för detta objekt för att få en bättre bild över om det är möjligt att få ner kostnaden för installationen av återvinningssystemet så att det även blir ekonomiskt lönsamt. På så sätt kan man även skapa en bild över vilket minsta vattenflöde som krävs för att installation av värmeåtervinning från avloppsvatten skall bli intressant. En större tappning av varmvatten kan ses på natten mellan söndag och måndag, det är en relativt stor del av varmvattenförbrukningen som sker vid detta tillfälle. Man bör utreda om detta är ett återkommande event och i så fall ta reda på vad som är orsaken för att se om det går att reducera eller tom eliminera denna förbrukare. Orientering Avloppsåtervinning 6.1 Introduktion Sex olika företags värmeväxlare och/ eller systemlösningar har övervägts i detta projekt. I detta kapitel presenteras de olika systemmodellerna översiktligt. Tanken är att för samtliga värmeväxlare ansluts en värmepump för att utnyttja värmeväxlarens maximala kapacitet. 6.2 Pozzi Leopoldo (Italien) Pozzi Leopoldo har under många år arbetat med värmeåtervinning inom industrin, särskilt har man arbetet inom textil, läder, papper och livsmedelsindustrin. I Sverige finns ca 25 anläggningar installerade, primärt inom tvättindustrin. Installatören anger att drifterfarenheter är mycket goda, baserade på över 10 års erfarenheter. Huvudprodukten är en värmeväxlare som utvecklats för kraftigt försmutsat avloppsvatten. Värmeväxlaren har roterande diskar vilket enligt tillverkaren gör att den värmeöverförande ytan är självrengörande och de fasta partiklarna hålls flytande i avloppsvattnet. Värmeväxlaren finns i olika storlekar och ofta kombineras flera enheter för att få ett korrekt dimensionerat system. Prestandan som Pozzi anger för sin värmeväxlare är relativt hög. Figur 19 visar en bild över värmeväxlaren. 28

29 Figur 19 Pozzi Leopoldo värmeväxlare RCR För- och nackdelar + Hög effektivitet + Låg kostnad + Kompakt format + Underhållsfri (enligt leverantör) Obeprövad på avloppsvatten Ingen leverantör i Sverige Rörliga delar 6.3 Uhrig AG (Tyskland) Uhrig i Tyskland har sedan mitten på 2000-talet arbetat med projekt för återvinning av värme från avloppsvatten. Under åren har de utvecklat och producerat värmeväxlare för detta ändamål. Uhrig har partners i olika länder som de arbetar med, för de skandinaviska länderna är det Dansk kloakrenoveringsteknik (DKRT) som har agenturen. Ansvarig på DKRT för dessa produkter är Lars Augustsson som tidigare arbetat många år på Uhrig. Således har han god kännedom om produkterna och om företaget. För detta projekt har en lösning som monteras inuti befintligt avloppsrör beaktats, modellen heter Therm-Liner. En modell av värmeväxlare som levereras i moduler om en meter. Värmeväxlaren monteras ihop med snabb-låsningar och skjuts in i avloppsröret. Figur 20 visar en bild över en värmeväxlarmodul. 29

30 Figur 20 Therm-Liner värmeväxlarmodul Värmeväxlaren finns i olika typer, storlekar och kan kombineras med flera enheter för att få ett korrekt dimensionerat system. Varje modul är en meter lång och har en total värmeöverförande yta på 0.5 m För- och nackdelar + Hög effektivitet + Driftsäker, inga rörliga delar Oklart och möjligen komplicerat underhållsbehov Ingen leverantör i Sverige Kräver långa rörsträckor Hög kostnad för värmeväxlaren 6.4 Rabtherm AG (Schweiz) Rabtherm har arbetat med värmeåtervinning ur avlopp i över 25 år, sedan början på 2000-talet har man flera patent på teknik inom området. Bolaget har således varit i täten på utvecklingen av den typ av teknik som de representerar och fortsätter att vara det. Den senaste utvecklingen som Rabtherm implementerat i sina produkter är en beläggning på värmeväxlarytan som motverkar påväxt av biofilm. Rabtherm hävdar att denna yta gör att värmeväxlaren är resistent mot försmutsning och således underhållsfri. Rabtherm har många olika typer av värmeväxlare anpassade för olika applikationer. Figur 21 visar en bild över två olika värmeväxlarmoduler. Figur 21 - Rabtherm värmeväxlarmoduler 30

31 Rabtherms värmeväxlare finns i många olika modeller. Gemensamt för alla modeller är att värmeväxlarytan är utförda av samma material med egenskaper för att motverka påväxt av biofilm. För Huddinge sjukhus föreslår man två alternativ För- och nackdelar + Hög effektivitet + Driftsäker, inga rörliga delar + Underhållsfri genom patenterad ytbeläggning (uppgift från leverantör) Ingen leverantör i Sverige Kräver långa rörsträckor Hög kostnad för värmeväxlaren 6.5 Windforss Energy (Sverige) Windfors energy är ett nytt företag på marknaden i Sverige, men systemet man representerar är ett Kanadensiskt system som funnits på marknaden i ett antal år. Systemet är utvecklat av International Wastewater Systems och går under namnet The Sharc Wastewater heat recovery system. Systemet levereras som en prefabricerad enhet. Figur 22 visar en bild på Sharc systemet. Figur 22 - Sharc återvinningssystem från International Wastewater systems Sharc systemet är uppbyggt så att avloppsvattnet pumpas från en mottagningstank till en separator där man avskiljer fasta partiklar, efter det leds det renade avloppsvattnet till en värmeväxlare där värmen kan återvinnas. En värmepump höjer upp temperaturen på den återvunna värmen så att den kan levereras till fjärrvärmeundercentralen. Systemet har en inbyggd funktion för automatisk backspolning av värmeväxlaren för att säkerställa att ingen igensättning sker För- och nackdelar + Hög effektivitet 31

32 + Leverantör i Sverige + Automatisk rengöring av värmeväxlare Hög kostnad Många rörliga delar Tekniskt komplicerad (driftproblematik) 6.6 Hydropress Huber AB (Sverige/Tyskland) Hydropress Huber är ett bolag som arbetar med kommunala och industriella vattenreningsanläggningar och system avseende fasta partiklars avskiljning ifrån vatten samt system för energibesparing. I deras produktsortiment finns system för värmeåtervinning ur avloppsvatten. Bolaget är ett dotterbolag till Huber SE i Tyskland som har funnits i över 175 år. Huber SE är ett internationellt bolag som verkar i 60 länder över hela världen. Huber har två system för återvinning av värme ur avloppsvatten. Systemen går under namnen ThermWin. ThermWin systemet kan använda sig av två olika värmeväxlarsystem, RoWin och ThermWin. RoWin är ett system där man mekaniskt avskiljer fasta partiklar och sedan pumpar det renade avloppsvattnet till en värmeväxlare. TubeWin är ett system där en värmeväxlare monteras i botten på en befintlig avloppskanal. Figur 23 visar ett exempel på hur ThermWin systemet kan vara uppbyggt med RoWin värmeväxlaren. Figur 23 - ThermWin systemet från Hydropress Huber ThermWin systemet med RoWin värmeväxlaren är uppbyggt så att avloppsvattnet flyttas från avloppsröret till en mottagningstank med en skruvsil eller på annat sätt beroende på det specifika fallet. Här avskiljs de fasta partiklarna ifrån avloppsvattnet. Det renade avloppsvattnet leds till RoWin värmeväxlaren där värmen kan återvinnas. Efter avloppsvattnet passerat värmeväxlaren så förs de avskilda fasta partiklarna ihop med avloppsvattnet igen. Den innovativa HUBER RoWin värmeväxlaren har utvecklats särskilt för applikationer med avloppsvatten. RoWin värmeväxlaren har inbyggd mekanisk 32

33 rengöring av värmeväxlarytorna för att motverka biologisk påbyggnad. Sedimenteringar av fasta partiklar på botten i värmeväxlaren transportera bort med en skruvtransportör För- och nackdelar + Leverantör i Sverige + Automatisk rengöring av värmeväxlare + Låg kostnad för värmeväxlaren Många rörliga delar Tekniskt komplicerad (driftproblematik) 6.7 Effab (Effektiv energiåtervinning AB) (Sverige) Effab är ett relativt nytt bolag inom området värmeåtervinning från spillvatten. De använder sig av en värmeväxlare som är tillverkad av bolaget Spuab. Enligt uppgift från installatören har värmeväxlaren en patentsökt konstruktion där röret pressats för att få en struktur som gör att avloppsvattnet får en turbulent karaktär. Figur 24 visar hur värmeväxlaren ser ut. En referensinstallation finns installerad i Stockholm med en värmeväxlare som är 6 meter lång. Figur 24 - Skiss av värmeväxlarens konstruktion (Källa: Effab monterar värmeväxlaren under nivån för den ordinarie avloppsledningen. Således kommer värmeväxlaren konstant att vara fylld med vatten. Detta ger teoretiskt bästa möjliga effektivitet. Figur 25 visar hur värmeväxlaren installeras. 33