teknikval: nätutformning och distribution

Transkript

1 värmegles orientering 3 teknikval: nätutformning och distribution Hans Pohl, Marie Klingmann, Carlbro Forskning och Utveckling Värmegles 2006:24 c

2

3 VÄRMEGLES ORIENTERING 3 TEKNIKVAL: NÄTUTFORMNING OCH DISTRIBUTION Rapport Värmegles 2006:24 c Hans Pohl, Marie Klingmann Carlbro ISSN Svensk Fjärrvärme AB Art nr 06-6

4 I rapporten redovisar projektledaren sina resultat och slutsatser. Publicering innebär inte att Svensk Fjärrvärme AB eller styrgruppen för Värmegles Fjärrvärme tagit ställning till slutsatser och resultat.

5 Förord Forskningsprogrammet Värmegles Fjärrvärme finansieras av Svensk Fjärrvärme och Energimyndigheten. Syftet är att sänka installationskostnaden och öka konkurrenskraften för fjärrvärme i villaområden. I konkreta termer har projektets styrgrupp formulerat följande projektmål: Fjärrvärmebolagets kostnad för att ansluta ett hus i ett normalområde skall i genomsnitt vara högst :- exklusive moms. En anslutningsgrad på 70 % av husen skall kunna nås och vara tillräcklig för att investeringen skall vara lönsam. All värmeproduktion i huset, inklusive exempelvis varmvatten till tvätt och disk, skall kunna ske med fjärrvärme. Kunderna skall kunna välja mellan flera alternativa prismodeller. För att nå målen har omkring 40 olika utvecklingsprojekt genomförts under fyra år inom områden som teknikutveckling, marknadsutveckling och investeringsbedömning. Resultaten från dessa detaljredovisas i Värmegles Fjärrvärmes rapportserie [6 36] som är tillgänglig på Svensk Fjärrvärmes webbplats. För att det ska bli lättare att få en överblick över vad som gjorts har forskningsresultaten sammanfattats i tre syntesrapporter som behandlar fjärrvärmeföretagets ekonomiska ställningstaganden och arbetsorganisation [3], kundhantering [4] samt tekniska lösningar för rörnät och fjärrvärmecentraler (denna rapport). Denna uppdelning speglar de tre huvudaspekter som finns på lönsam villafjärrvärme: Fjärrvärmeföretaget måste göra en sund lönsamhetsbedömning av den potentiella utbyggnaden och genomföra projektet med rätt organisation. Kundhantering och marknadsföring måste skötas professionellt med insikt om kundernas behov och förväntningar. De tekniska lösningarna måste väljas så att material- och arbetskostnader minimeras och detta bör ske mot bakgrund av varje områdes specifika förutsättningar. I föreliggande rapport presenteras bland annat tekniska lösningar för utformning av nät, både avseende geometri och materialval, och fjärrvärmecentraler. Lämpligheten hos olika anläggningsmetoder diskuteras också. Såväl befintliga lösningar som mer innovativa idéer tas upp. En viktig lärdom från Värmegles Fjärrvärme har dock varit att nyckeln till framgång troligen inte ligger i banbrytande ny teknik. Det viktiga är snarare att den teknik man använder tillämpas rationellt och effektivt. Fjärrvärmeföretagets val [3] sammanfattar bland annat fjärrvärmens utveckling på värmemarknaden och strategival för företagen, organisation och arbetsformer, upphandling och entreprenadformer samt kalkyler och investeringsbedömning. Kundens val [4] följer i stort en marknadsplans upplägg och behandlar bland annat kundernas behov och förväntningar, konkurrenssituationen för fjärrvärme samt marknadsföringsstrategier och prissättningsmodeller. 3

6 4

7 Innehållsförteckning 1. Nätets utformning Primär eller sekundär anslutning GRUDIS Kamförläggning Tomtmark eller gatumark? FINNOVA Fjärrvärmecentralen Funktion och montage Konvertering av hus till fjärrvärme Verkningsgrad i distributionen Påverkande faktorer Reducera värmeförlusterna Kombinerade lösningar och varianter Solfjärrvärme Kall fjärrvärme Frånluftsvärmepump och fjärrvärme? Välj rätt rör Enkelrör, dubbelrör och fyrrör Plast eller metall? Livslängdsegenskaper Framtida rör Anläggningsmetoder När passar vilken metod bäst? Totalekonomi Framtida anläggningsmetoder? Kopplingar och skarvar Förslag på framtida studier Litteraturförteckning Orienteringsrapporter från Värmegles Fjärrvärme Projektrapporter från Värmegles Fjärrvärme Övrigt material från Värmegles Fjärrvärme Forskningsrapporter från Svensk Fjärrvärmes hetvattenprogram Övriga publikationer från Svensk Fjärrvärme Övrig svensk forskning Övrigt

8 6

9 1. Nätets utformning 1.1. Primär eller sekundär anslutning Primär anslutning av varje värmekund för sig är den gängse metoden i Sverige. Anslutningsmetoden innebär bland annat att samma krav på rören gäller i hela nätet ända ut till kundens fjärrvärmecentral. De i Sverige relativt höga kraven på tryck- och temperaturtålighet gör exempelvis att plaströr inte fungerar för primäranslutningar. I Danmark är kraven ibland lägre för primärnätet [23]. Med sekundär anslutning menas att flera hus delar på en fjärrvärmecentral. I detta sekundära nät kan kraven på tryck och temperatur vara annorlunda, vanligen sex bar och högst 80 grader Celsius. Värmeutbytet till radiatorsystemet i huset sker i en undercentral, som ibland kan utföras av en shuntgrupp. Bereds tappvarmvattnet centralt krävs fyrrörssystem. Enligt [7] är sekundäranslutning med fyrrörssystem ett intressant alternativ vid hög anslutningsgrad. I ett radhusområde i Lerum slutfördes under våren 2005 en installation med sekundär anslutning av 72 hus [39]. Vald systemlösning, hundra procents anslutningsgrad och grävning i grönytor är några av de faktorer som gjorde att denna installation blev mycket kostnadseffektiv. Anslutningskostnaden per hus blev under kronor. I [57] jämförs kostnaden för primär respektive sekundär anslutning baserat på förutsättningarna i pilotprojektet Munksundet i Enköping. Slutsats av jämförelsen är att primär anslutning bör användas vid osäker anslutningsgrad samt då andra osäkerheter avseende nätets framtida utveckling råder. Sekundär anslutning bör annars användas, i synnerhet om områdescentralen kan placeras så att den kan försörja tre till fyra kvarter. Två olika sekundärsystem studerades; två respektive fyra PEX-rör i samma hölje. Av dessa är fyrrörssystemet mest konkurrenskraftigt så länge total rörlängd kan hållas nere, exempelvis genom förläggning i tomtmark GRUDIS GRUDIS-tekniken 1 är en särskild variant av sekundäranslutning med två särskilda kännetecken: Medierör av plast Värmedistribution med tappvarmvatten. I [34] sammanfattas erfarenheterna av installerade GRUDIS-system i Sverige. Systemen byggdes på slutet av åttiotalet. Tekniken med GRUDIS-koppling framstår idag som ekonomiskt föga motiverad, bland annat eftersom värmeväxlare har blivit förhållandevis billiga. Lågtemperatursystem i mindre nät framhålls som den i dagsläget intressantaste GRUDIS-tillämpningen. Lämpligheten i GRUDIS-systemet ifrågasätts emellertid [63]. Risk för tillväxt av legionella hävdas eftersom tappvattensystem används för andra ändamål än att bara försörja tappvattenanvändningen. 1 GRUDIS står för gruppcentraldistributionssystem 7

10 1.3. Kamförläggning Den vanligaste förläggningsprincipen är att husen var för sig ansluts till fördelningsledningen, vilken vanligen förläggs i gatan. Kamförläggning kan vara ett intressant alternativ för småhusanslutning. Tekniken innebär att flera småhus kopplas direkt efter varandra med underliggande princip att rören kan förläggas skarvfritt i tomtmark. Ett exempel är Munksundet där tre slingor med hus sekundäranslutits med kamförläggning, jämför Figur 1 och [41]. Förläggningen har i huvudsak skett på hustomterna i gräsytor. Här är det relativt tydligt att förläggningsmetoden bidragit till korta ledningar och smidigt anläggningsarbete. Figur 1 Bild över Munksundet, från [41] 1.4. Tomtmark eller gatumark? Förläggning i grönytor ger ofta fördelar i form av lägre grävningskostnader och inga kostnader för asfaltsunderhåll. Nackdelar kan vara svårigheter att hantera kunder som inte vill ha någon anslutning till nätet och som kanske rentav vägrar låta en ledning passera genom deras tomt. Närmare diskussion kring problemställningen saknas i granskad litteratur FINNOVA Två alternativa systemlösningar har utvecklats i ett projekt under rubriken Innovativ montage- och systemlösning för fjärrvärmeanslutning av villaområde FINNOVA [10 13, 37]. Det första konceptet kallas Kamförläggning med serviceskåp och baseras i huvudsak på tillgänglig teknik. Det andra konceptet benämns Villaanslutningar från förgreningskammare. Det innehåller en del tekniska lösningar som inte finns tillgängliga i nuläget. 8

11 Genomgående princip är att fjärrvärmecentralen placeras nära tomtgräns i ett serviceskåp. Den blir därmed en naturlig del av fjärrvärmeleverantörens nät. I konceptet Kamförläggning med serviceskåp dras fyra enklast möjliga rör med klena dimensioner från centralen till huset. Mellan serviceskåpen används inga skarvar i mark och fördelningsrören förläggs huvudsakligen under gångbana. Därmed minimeras sträckan i tomtmark som annars vid vanlig kamförläggning blir betydande. En grov kalkyl indikerar att målet kronor per hus kan nås med detta koncept. Planer finns på att prova principen i Trelleborg. I det mer framtidsorienterade Villanslutningar från förgreningskammare är målet att använda superisolerade ledningar. I avvaktan på att sådana blir tillgängliga framhålls det att konceptet bör provas med konventionell teknik. Kopplingen görs dock på ett nytt sätt. Principen är att alla avgreningar från en grupp av värmekunder samlas i en gemensam förgreningskammare från vilken ledningarna utgår parallellt. Fyra rör till varje hus används. För att hantera alla rören förordas i ett första skede att PEX-rör används i kombination med värmeisolerande cellplastplattor (EPS-plattor). När de svetsbara och väsentligt mjukare PERT-rören blir tillgängliga är de lämpliga som alternativ till PEX. Beroende av husens geografiska spridning kan de båda koncepten beskrivna ovan kombineras på olika sätt. 9

12 2. Fjärrvärmecentralen 2.1. Funktion och montage Fjärrvärmecentralen tillser att husets eller kanske snarare hushållets behov av värme och varmvatten tillgodoses. Detta sker genom att värmeväxlare växlar ner ingående vattentemperatur och tryck till efterfrågade nivåer. Liten vattengenomströmning och stor skillnad i temperatur mellan ingående och utgående vatten är önskvärt. Sommartid måste dock genomströmningen ofta vara högre än vad värmebehovet motiverar för att temperaturen på inkommande vatten ska kunna hållas tillräckligt hög. Parallellkoppling rekommenderas för fjärrvärmecentraler i småhus [7, 63]. Genom att använda värmecentraler med varmvattenberedare kan ledningsdimensionerna hållas nere och variationer i värmelasten reduceras. De flesta värmeverken i Danmark vill ha beredare i värmecentralerna. Huvudmotivet är lägre förluster. Byggarna vill emellertid inte ha dem eftersom de tar större plats [23]. I Sverige görs inga installationer med beredare. Bland annat för att underlätta installationsprocessen monteras fjärrvärmecentralen ibland på husväggens utsida. Därmed är det lätt för personalen att få tillgång till den för att ansluta rören samt omgående kunna inleda återfyllnad. Sundsvall Energi håller på att ta fram en kompakt och lättservad fjärrvärmecentral som kan monteras på utsidan av huset. Den kallas för Värmeklossen och ska under 2005 tas fram i en förserie [40]. Projekt pågår med syftet att undersöka möjligheterna att använda ett standardiserat anslutningsgränssnitt. Det skulle innebära flera fördelar om fjärrvärmecentraler, värmepumpar, pannor och annan utrustning hade samma anslutningsgränssnitt. Några exempel är: Enkel och snabb inkoppling Mindre risk för felkopplingar Enklare byten av central Större valfrihet för kunden att välja fabrikat, vilket kan pressa priserna. Förutsättningarna är goda för en standardisering men det krävs en stor utvecklingsinsats om anslutningen även ska fungera för värmepumpar och andra uppvärmningsslag [40]. En jämförelse mellan olika fabrikanters inkopplingslösningar visar att gränssnitten är relativt lika varandra, dock utan att vara helt lika. Tillverkare, fjärrvärmeföretag, hustillverkare och VVS-projektörer har alla en positiv inställning till en standardisering. Besparingar indikeras främst kunna göras genom reducerade kostnader för installation. I övrigt anses inga större förändringar vara att vänta [20]. I [14] framgår det att ett standardiserat gränssnitt kan bidra till att minska den inlåsningseffekt som kunden upplever vid beslut om anslutning till fjärrvärme Konvertering av hus till fjärrvärme Fjärrvärme och flertalet andra uppvärmningsmetoder kan inte installeras i hus med direktverkande elvärme med mindre än att radiatorerna helt eller delvis byts ut. Det finns cirka småhus med direktverkande elvärme [24]. 10

13 Argument för kunden att ersätta direktverkande elvärme med fjärrvärme kan vara: Stigande elpris Befintlig installation börjar närma sig sin tekniska livslängd Ökad komfort Miljö. För fjärrvärmeleverantören handlar det främst om att öka avsättningsvolymen, antingen genom förtätning eller genom konvertering av hela områden. Studier av helkonverteringar i Luleå, Växjö och Göteborg visar på en kostnad på mellan tusen kronor för installationen i huset, exklusive värmeväxlare och kostnader för anslutning av huset till fjärrvärmenätet. Prisskillnaderna antas bero på flera faktorer, exempelvis allmän kostnadsnivå och att konverteringar av enskilda hus i stället för hela områden blir dyrare. Olika principer för rördragning i huset anses bara ha en marginell påverkan på priset. I Luleå har även en del hus med luftburen elvärme konverterats, vilket gjordes till mindre än halva kostnaden jämfört med konvertering av hus med vanliga elvärmda radiatorer. En marknadsgenomgång visar att det finns ett fåtal tekniska system för helkonvertering att välja mellan. Intressantast enligt [24] är nog AKON-konceptet från Alstom. Det är ett sekundärsystem avsett för konvertering av ett helt område med hus. En enklare och billigare fjärrvärmecentral kan användas, vilket kan göra att totalinvesteringen kan bli lägre. Vid delkonvertering framstår fläktkonvektorn som intressantast i kraft av den halverade installationskostnaden. Ett annat delkonverteringsalternativ som provats i Häljarp av Tekniska verken i Landskrona kommun är ett begränsat vattenburet radiatorsystem. Husets avlägset placerade elvärmda radiatorer tilläts sitta kvar. En tanke är att det vattenburna radiatorsystemet ska kunna byggas ut efterhand, så att hela huset blir konverterat på sikt. Det finns ett par koncept där värmelister monterade längs ytterväggarna används som baslast. Exempelvis har Vattenfall testat Thermoline, dock inte i kombination med fjärrvärme. Närmare erfarenheter om systemens funktion och hur de ska regleras tillsammans med övrig uppvärmning finns enligt [24] inte tillgängliga. Vid delkonvertering gäller bland annat att värmeregleringen måste ta hänsyn till de olika värmekällorna och medge prioritering mellan de olika energislagen. Fördelningen mellan exempelvis fjärrvärme och elvärme är en viktig aspekt som måste kunna styras på ett bra sätt. 11

14 3. Verkningsgrad i distributionen 3.1. Påverkande faktorer Ett huvudargument mot värmegles fjärrvärme är höga värmeförluster. De årliga distributionsförlusterna bestäms av: Linjetäthet 2 Rörens isoleringsgrad Ledningens dimension Temperaturnivå. Utöver den ekonomiska effekten av höga värmeförluster finns det även kvalitetsmässiga aspekter att ta hänsyn till. Sommartid kan det på grund av värmeförluster vara svårt att hålla tillräcklig temperatur fram till huset. För att kvalitetssäkra tappvarmvattentemperaturen sommartid kan reglerad kortslutning, fyrrörssystem eller förhöjd framledningstemperatur tillgripas [7]. Miljömässigt finns det en brytpunkt som beror av vilka värmeproduktionsmetoder lokalt respektive centralt som utgör alternativen [9]. Jämförs exempelvis svensk medelfjärrvärme med oljepanna kan det ur miljösynpunkt vara fördelaktigt att bygga ut fjärrvärme i områden med en linjetäthet ner till cirka 0,2 MWh/m. Fyra miljökategorier studerades: klimatpåverkan, försurning, övergödning och förbrukning av ändliga resurser. Värdering och sammanvägning av dessa gjordes med tre metoder och resultaten skiljer en del beroende på vald metod. Rekommendationen är att miljöprestanda bör undersökas mer i detalj vid linjetätheter under 0,2 0,3 MWh/m Reducera värmeförlusterna Uppenbar åtgärd för att öka verkningsgraden i distributionen är att använda rör med högre isoleringsgrad. Dubbelrör ger därutöver lägre förluster än enkelrör. Även andra aspekter i nätutformningen, t.ex. fyrrörssystem i ett hölje, kan förbättra verkningsgraden. Kortare ledningsnät, kanske genom kamförläggning, bidrar också till sänkta förluster. En åtgärd att arbeta med långsiktigt är ökad linjetäthet. Det kan nås dels vid installationen genom att säkra en hög anslutningsgrad, dels därefter genom att på olika vis öka husens behov av fjärrvärme. Det är av stor betydelse för totalekonomin att den höga anslutningsgraden i möjligaste mån säkras redan vid utbyggnaden. Merkostnaden för efterföljande ströanslutningar är bortåt kronor per hus [21]. Ökat fjärrvärmebehov kan nås på flera sätt: Fjärrvärme ersätter annan energibärare Fjärrvärme används för ökad komfort och nya tillämpningar. Exempel på det senare är tvättmaskin, diskmaskin, torktumlare, absorptionskyla, bastu, utomhuspool samt snösmältning på uppfart och gångar, samtliga med värme hämtad från fjärrvärmen [28]. 2 Linjetätheten anges i MWh/m och är ett uttryck för årlig mängd levererad värme per meter rör 12

15 4. Kombinerade lösningar och varianter 4.1. Solfjärrvärme Ett solvärmesystem består vanligen av en solfångare på cirka 10 m 2 och en ackumulatortank om cirka 750 liter. Solvärmesystem bör installeras parallellt med fjärrvärmen, dvs. så att båda systemen kan samverka [33]. Solvärmen kan göra det möjligt att sommartid helt stänga av fjärrvärmetillförseln. Som tillskott till solvärmen används då en elpatron eller annat befintligt uppvärmningssystem i huset. Då värmeförlusternas andel av total värmeleverans sommartid ofta är ganska hög kan sådan sommaravstängning vara en intressant lösning, inte minst ur ett miljöperspektiv. Ur fjärrvärmeleverantörens perspektiv minskar leveranserna med cirka 30 procent om solvärme används på ett systemmässigt lämpligt sätt. Fjärrvärmeleverantören föreslås installera och hålla uppsikt över driften av hela systemet med sol- och fjärrvärme. Ekonomiskt visar beräkningar i [33] att kunden varken vinner eller förlorar på tillägg av ett solvärmesystem till sin fjärrvärme. Det betonas dock att potentialen för kostnadsreduktioner i solvärmesystem kan vara stor. Samlad upphandling föreslås som ett sätt att försöka minska kostnaderna Kall fjärrvärme Kall fjärrvärme är ett i praktiken oprövat koncept som studerats översiktligt i [17]. Konceptet bygger på att åttagradigt vatten distribueras i oisolerade rör till huset. I huset finns en värmepump som producerar värme och varmvatten baserat på inkommande vatten samt el. Förslaget bygger vidare på att direkt eluppvärmning av vattnet inte ska behövas ens vid topplaster. Kall fjärrvärme liknar således bergvärme. Den stora skillnaden är att vattnet kommer via fjärrvärmeledningar i stället för ur borrhålet. Dessutom är inkommande vatten varmare för fjärrvärmen. Ekonomiskt kostar borrhålet för bergvärme cirka kronor exklusive moms. Detta belopp ska jämföras med kostnad för rörläggning och löpande kostnader för leveranser av varmt vatten. Kalkylerna visar att kall fjärrvärme kan vara ekonomiskt intressant för större befintliga grupphusområden med korta anslutningsavstånd (mer än femtio villor och upp till en kilometer anslutningsavstånd). Mindre nyexploaterade områden med kort anslutningsdistans samt större nyexploaterade områden med upp till fyra kilometer anslutningsdistans är också av intresse. Kostnaderna för gräventreprenaden är av stor betydelse för kalkylen. Lösningar för ägande och förvaltning av kall fjärrvärme behöver utvecklas liksom övriga delar i affärskonceptet Frånluftsvärmepump och fjärrvärme? I [51] undersöks kopplingsmetoder för system där frånluftsvärmepumpar kombineras med fjärrvärme för att täcka behoven vid spetslast. Bortsett från en del generella problem med en dylik lösning konstaterar författarna att det under rådande förutsättningar är svårt att ekonomiskt motivera en sådan installation i ett småhus. Det är relationerna mellan investeringskostnad, elpris och fjärrvärmepris som avgör om lösningen är intressant ur fastighetsägarens perspektiv. För större värmekunder kan frånluftsvärmepump och fjärrvärme vara intressant för fastighetsägaren. Eftersom fjärrvärmen används för topplaster är emellertid 13

16 marginalprissättning i högsta grad motiverad, vilket påverkar kalkylen negativt för fastighetsägaren. 14

17 5. Välj rätt rör 5.1. Enkelrör, dubbelrör och fyrrör Fjärrvärmerör kan indelas i stamrör, fördelningsrör och servisrör. I detta program ligger fokus på servisrören, vilka utgör sista länken på vägen mot småhuset. Rörvalet är en viktig del av systemlösningen. Det påverkar bland annat värmeförlusternas storlek och de förläggningsmetoder som kan väljas. I normalfallet bör dubbelrör användas, dvs. två rör som löper parallellt i samma cirkulära eller ännu hellre ovala isolering. Dubbelrör ger i princip lägre värmeförluster [45] och är billigare än enkelrör för samma sträcka. Dubbelrörens största påverkan på kostnaden enligt [21] är att markarbetet reduceras genom smalare schakt. I en del fall kan fyrrör vara av intresse, vilka ytterligare reducerar värmeförlusterna [7]. Figurer: Bilder på olika rörtyper Flexibla rör är också ett huvudalternativ för småhusanslutning. Flexibla rör finns både som enkel- och dubbelrör. Rören säljs på rulle i längder upp till cirka 200 meter. De kan hanteras och läggas på ett helt annat sätt än stela rör. Hinder kan rundas och smala schakt kan användas eftersom skarvning nere i schakten inte behövs. De flexibla rörens något sämre värmeisolering kompenseras genom enklare förläggning och färre skarvar. En kalkyl indikerar att beroende på värderingen av värmeförlusterna är den sänkta investering som flexibla rör ger värd mellan 2,5 till 6 gånger mer än värmeförlusterna sett över en trettioårsperiod [38]. En särskild typ av flexibla rör går under varumärket Aquawarm. Det är mineralullsisolerade kopparrör som saluförs av Logstor. Rören bör dimensioneras snålt. Vanligen räcker 15 eller 18 millimeters ledning [22]. Mindre dimensioner kan ge lägre värmeförluster och enklare hantering av röret Plast eller metall? Rör tillverkas i stål, koppar och plast. I Sverige används plast i mycket begränsad utsträckning, trots att det i vissa fall kan ge fördelar. Förklaringen till detta är dels dåliga erfarenheter från plaströrens barndom, dels en tradition att primäransluta varje hus. Primäranslutning medför sådana tryck- och temperaturkrav att plaströren inte fungerar. Primär- och sekundäranslutning behandlas närmare i 1.1. Plaströr är vanligen av typen PEX. En fördel med plaströr är att de är lätta och flexibla, vilket underlättar hanteringen av dem vid läggning. Nackdelar utöver temperatur- och tryckbegränsningar är att de är olämpliga att lägga på vintern då de blir styva samt att de inte bör läggas där risk finns för att de ständigt ligger under vatten [23]. Ekonomiskt visar jämförelserna inte på någon signifikant skillnad mellan förläggning av plaströr och kopparrör. I [65] framkommer bland annat att viktiga faktorer som hämmar användningen av PEX-rör är att de är dyrare i inköp samt att kostnadsberäkningar med PEX-rör görs med högre marginaler för att kompensera för den ovana med tekniken som finns. Ett undantag kan eventuellt fyrrörssystem vara, vilka i nuläget bara finns i PEXutförande. I ett typområde med 80 procent anslutningsgrad beräknas sekundäranslutning med fyrrörssystem vara cirka 20 procent billigare än stålrörssystem [7]. 15

18 Problemen på sjuttiotalet berodde främst på syrediffusion som i sin tur ledde till korrosion. Detta har åtgärdats genom en diffusionsspärr. Mätningar genomförda samt under våren 2004 visar att syrediffusionsproblemet verkar vara eliminerat. Mätningarna gjordes i Enköping och Landskrona och beaktar erfarenheter av sju års drift. Både mätningarna med nya rör och efter sju års drift visar på mycket låg korrosionshastighet och försumbar syrediffusion [27]. En särskild lösning där plaströr användes var Grudis-tekniken, jämför ovan under 1.2. I detta fall var syrediffusion inte något problem eftersom vattnet användes direkt utan värmeväxlare, dvs. all utrustning var korrosionsbeständig. Ett koncept där ett block med cellplast omsluter medieröret av plast har tagits fram och testats. Cellplastblocket utgör inte bara isolering utan även kringfyllnad och stötskydd i schaktet [44]. I en studie [67] har en beräkningsmodell utvecklats för att beskriva värmeförlusterna i ett koncept med fyra PEX-rör isolerade med cellplast vid namn Elgotherm från Elgocell AB. Vid validering i ett existerande fjärrvärmesystem i Vråen, Värnamo, konstaterades god överensstämmelse mellan beräknad och uppmätt värmeförlust för tappvarmvattenledningen. För radiatorkretsen var resultatet inte entydigt. Beräknad total värmeförlust för konceptet Elgotherm är cirka 6,8 W/m när isoleringen är torr. Motsvarande värmeförlust för ett konventionellt system med två dubbelrör är cirka 18 W/m. Tester av Elgotherms funktion vid upprepad vattendränkning visar på förhållandevis stor vattenupptagning och därtill kopplade kraftigt ökade värmeförluster. Konceptet bör således inte användas där högt grundvatten uppträder regelmässigt [50]. Vid studier av installationer med plaströr i Sverige konstateras att det efter 17 års drift inte förekommit några onormalt stora skadefrekvenser på plaströren. Studerad statistik från Danmark visar en relativt hög felfrekvens beträffande rörkopplingarna. Anledningen till felen uppges i flertalet fall vara felaktigt montage [34] Livslängdsegenskaper En jämförelse mellan vanliga och flexibla rörs isoleringsegenskapers förändringar över tiden gav delvis oväntade resultat [46]. Väntat var att flexibla rör har högre värmeförluster och snabbare åldring. Mindre väntat var att åldringen till stor del beror av longitudinell diffusion. Det betyder att isoleringen nära öppna kortändor snabbt försämrades genom att inneslutna gaser, främst koldioxid, ersattes av syre och kväve. Vid mätningar i ett småhusområde i Växjö konstaterades en ökning i värmeförlusterna om cirka åtta procent jämfört med de ursprungliga värmeförlustkoefficienterna för de nio år som nätet varit i drift [53]. Studerat nät bestod av 22 procent prefabricerade stålrörsledningar och 78 procent dubbelrörsledning med kopparrör Framtida rör Enligt en ännu ej publicerad rapport [10] finns det minst ett tiotal koncept till utvecklade rör, varav flertalet inte provats i praktiken. Ovan under 5.2 har en variant beskrivits och under 1.5 görs också hänvisningar till kommande rörtekniker. En lösning som är vanlig i andra installationer under mark är att ett ihåligt ytterrör först dras. Därefter fylls det med ledning och isolering. Konceptet ökar flexibiliteten och öppnar för en del andra möjligheter. Flera koncept handlar om superisolerade rör. Exempelvis används superisolerande pulver under vakuum. I någon variant kombineras detta med ständig vakuumpumpning. Avgörande fördel med superisolering är att rören inklusive isolering kan ges små dimensioner med bibehållen eller förbättrad isoleringsgrad. 16

19 6. Anläggningsmetoder 6.1. När passar vilken metod bäst? Det finns en lång rad metoder för schaktning och förläggning av rör [6]. Hela arsenalen av anläggningsmetoder bör beaktas innan valet görs. Ibland kan det vara så att en metod är lämplig för de sträckor som är täckta med asfalt medan en annan är lämplig för trädgårdsmiljö. I Tabell 1 ges en översikt över vanliga metoder. Tabell 1: Översikt anläggningsmetoder Metod Begränsningar Fördelar Nackdelar Handgrävning Berg, stenar, morän Flexibelt Långsamt Minigrävare, grävmaskin Hög framkomlighet Återställning med samma metod Kan göras av kunden Berg, större stenar Beprövad metod med låga direkta kostnader Återställning med samma metod Åverkan på grönytor (om inte grävmaskinens arm når hela vägen från gatan) Kedjegrävare 1) Berg, stenar, morän Låg kostnad per meter vid rätt förhållanden Kräver längre sträckor för att vara effektivt Snabbt Smalt schakt möjligt Litet återställningsbehov Styrd borrning 2) Berg, större stenar Litet återställningsbehov Kortaste vägen kan ofta väljas Ekonomiskt intressant, främst i gatumark Kräver mer förberedelser, ibland geoteknisk undersökning Kräver flexibla rör Kräver ibland startoch slutgrop och därmed grävmaskin Jordraket 3) Berg, större stenar, Litet återställningsbe- Kräver mer förberedel- lera hov ser, ibland geoteknisk Kortaste vägen kan undersökning ofta väljas Kräver flexibla rör Ekonomiskt intressant, Kräver start- och främst i gatumark slutgrop och därmed grävmaskin Vakuumschaktning 4) Berg, stenar Hög framkomlighet Skade- och avgrävningsrisk minimal Smalt schakt möjligt Inga schaktmassor vid arbetsplatsen Dyr utrustning Tung hantering (Åter-)transport av fyllnadsmaterial krävs Eco-trench 5) Endast gatumiljö Snabbt Schaktbredden ej och smala schakt Vertikala schaktväggar Helhetslösning tillräcklig för fjärrvärmerör idag 17

20 1) Kedjegrävning. Metoden bygger på att ett roterande skovelhjul bryter och flyttar materialet till en sträng bredvid schaktet. Maskinen är stor som en åkgräsklippare. 2) Styrd borrning. Ett styrbart borrhuvud gör en smal tunnel, vilken sedan vidgas med en rymmare. Upp till 700 (minirigg 40) meter långa hål kan borras. Start- och slutgropens storlek beror bland annat på vald storlek på borriggen. 3) Jordraket. Huvudet vibrerar och trycker sig rakt fram genom marken från start- till slutgrop. 4) Vakuumschaktning. Beskrivs närmare under ) Eco-trench. Beskrivs närmare under 6.3. Ytterligare metoder som kan vara aktuella under särskilda omständigheter är hammarborrning, fräsning, hydraulpressning och plöjning Totalekonomi Kostnaden för markarbetet för en servisanslutning är normalt lägst med traditionella metoder. Rördrivningsmetoder ger något högre kostnader. I [6] görs ett försök att väga samman flertalet faktorer som påverkar totalkostnaden. Utfallet indikerar att rördrivningsmetoder är billigast när kostnaden för hela anslutningsarbetet jämförs. En kostnadsmässig jämförelse mellan de olika anläggningsmetoderna bör ta hänsyn till flera faktorer, exempelvis markförhållanden, andel gatumark och förläggningsmetod. Studierna visar att det i många fall kan vara ekonomiskt intressant att använda styrd borrning eller jordraket, i synnerhet på platser där påläggen för framtida asfaltsunderhåll är höga. I en del fall kan asfalteringskostnaden hamna på samma nivå som kostnaden för rör och rörarbete [21]. Valet av rör och förläggningsmetod påverkar möjligheterna att organisera arbetet. Arbetsorganisationen och ett effektivt flöde vid installationen har stor betydelse för totalkostnaden. Entreprenadformer behandlas närmare i [2]. Även andra faktorer påverkar kostnaden. En ganska självklar faktor att minimera är volymen material att schakta bort. Grunda och smala schakt ger mindre volymer I [18] visas att läggningsdjupet för fjärrvärmerör i villagator kan minskas betydligt från de traditionellt använda 600 mm utan att vare sig rör eller gata löper risk att skadas.. I övrig mark räcker vanligen grunda schakt. Eventuella krav på kringfyllnadsmaterial och dränering påverkar kostnaden. I [49] beskrivs hur återfyllnad med befintliga massor påverkar kostnad och miljö på kort sikt i olika områdeskategorier. Totalkalkylen bör också beakta faktorer som miljö, störning av omgivningen och tidsåtgång. Hantering av trafiken kan exempelvis föra med sig betydande kostnader Framtida anläggningsmetoder? En för svenska förhållande ny metod som studerats extra ingående med praktiska prov är vakuumschaktning [29]. Det fungerar enligt samma princip som en dammsugare. Slanglängder upp till 40 meter kan användas och diametern på slangen brukar vara mellan fyra till sex tum. De praktiska proven har bland annat givit följande erfarenheter: Smala schakt kan produceras snabbt när rätt förutsättningar råder Framkomligheten är mycket god Risken för skador på befintliga markinstallationer är mycket liten Maskiner med tillräcklig kapacitet är stora och dyra 18

21 Utblåsning av materialet är inte realistiskt och transport av fyllnadsmaterial är arbetsintensivt Hanteringen av slangen är ett tungt arbete och normalt krävs det en andra person för uppluckring av marken. Med dessa erfarenheter som indata går arbetet nu vidare med att utveckla och anpassa vakuumschaktning för fjärrvärmeanslutning av småhus. Ecotrench är en annan ny metod som studerats [6]. Metoden går även under namnet Cleanfast och är framtagen för förläggning av bredband i gatumiljö. En maskin fräser ett schakt upp till 200 mm bredd och 650 mm djup och suger upp materialet efterhand. Efter förläggning fylls spåret igen med snabbhärdande betong. Avslutningsvis fräses toppskiktet av och ersätts med asfalt. Främsta nackdel med Ecotrench är schaktbredden som i nuläget inte är tillräcklig för fjärrvärme. Utveckling av maskiner som klarar större bredd framstår dock inte som omöjligt och tekniken kan då bli intressant för förläggning av stamledningar. Studien ger inga ekonomiska data. I en senare studie [48] fokuserad på fyllnadsbetongen konstateras det att: värmeförlusterna minskar med 2 10 procent jämfört med konventionell fyllning med jord (sand, grus) vägbanan blir starkare efter en förläggning enligt Ecotrench-metoden. Vid praktiska försök i Göteborg [8] konstaterades det inledningsvis att väguppbyggnaden med bärlager där större stenar ingår, inte passade för de tilltänkta franska fräsmaskinerna. De är delvis utvecklade för betong som bärlager. En fräsmaskin av äldre modell provades därför på en sträcka om 60 meter. Efter mindre än en timmes fräsning var spåret med bredden 400 och djupet 600 millimeter klart. Fräsning, rörläggning och återfyllnad för de sex fastigheterna hade kunnat göras på en och samma dag. Med utvecklad fräsmetod samt anpassad arbetsorganisation och planering kan fräsning vara en konkurrenskraftig metod, såväl ekonomiskt som miljömässigt, för en del småhusområden Kopplingar och skarvar Rapporterna från programmet visar samfällt på att presskopplingar bör användas när så är möjligt [22, 23]. Även om kopplingen i sig kostar något mer uppvägs detta av en enklare hantering och mindre risk för läckor. Presskopplingarna bör göras med automatisk press. Bland fördelarna med presskopplingar nämns bland annat att kopplingarna blir lika starka som rören i övrigt samt att markentreprenören kan utföra dem på kopparrör. Viktig konsekvens av detta är bland annat att arbetsprocessen kan löpa smidigare med reducerad risk för långa ställtider. En brist är att verktyg för presskopplingar till dubbelrör saknas. 19

22 7. Förslag på framtida studier Nedan följer några av de områden som vid arbetet med syntesrapporten bedömts som särskilt viktiga för kommande satsningar inom forskning, utveckling och demonstration. 1. Inomhusklimat. Studier av inomhusklimat och den termiska komfort som människor upplever, i synnerhet vid konvertering av direktelvärmda småhus föreslås i [24]. 2. Värmelister. Simuleringar och provinstallationer föreslås i [24]. 3. Fläktkonvektorer. Möjligheterna att använda fläktkonvektorer med fjärrvärme bör utvärderas närmare och kanske kan en tekniktävling utlysas för att få fram nya lösningar [24]. 4. Kall fjärrvärme. Affärskoncept bör utvecklas och en demonstration av tekniken vore eventuellt av intresse [17]. 5. Fyrrörssystem. Koncept med fyrrör föreslås i flera projekt men tillämpas för närvarande sällan vid nya installationer. 6. Plaströr. En studie med paralleller till utvecklingen inom VVS- och gasområdet skulle kunna ge förklaringar till rådande ointresse för plaströr och kanske även uppslag till hur knutarna ska lösas. 7. Arbetsorganisation. Hur kan arbetet organiseras och genomföras så att totalkostnaden minimeras? 8. Trafikavstängningar. Ska regelverket följas kan kostnaderna för trafikavstängningar bli betydande. Hur ska avstängningar som både är reglementsenliga och kostnadseffektiva se ut? 9. Grönområden och gatumark. Systematisk jämförelse av respektive förläggningsområdes fördelar och nackdelar. 10. Hinderhantering. Hur ska hinder i form av häckar, murar och större växter hanteras för att arbetet ska kunna bedrivas både rationellt och kundanpassat? 11. Montage av fjärrvärmeväxlare. Vilka metoder kan användas och hur ser kostnadsbilden ut? 12. Husgenomföring och håltagning. Vilka metoder finns och vad kostar det? 13. Enklare kopplingar. Nya lösningar för kopplingar behövs för ett snabbare arbete. 14. Värmemätning. Metoder för att mäta smartare eller rentav inte mäta i alla led. 15. Val av område. Hur görs lämpligen urvalet av område att bearbeta och vilket är det smartaste sättet att dra ledningen? 20

23 8. Litteraturförteckning 8.1. Orienteringsrapporter från Värmegles Fjärrvärme 1. Pohl, H. & Klingmann, M., Värmegles orientering 3. Teknikval: nätutformning och distribution, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:24c. 2. Werner, S., Värmegles Fjärrvärme Halvtidsrapport, Svensk Fjärrvärme, Wirén, C., Värmegles orientering 1. Fjärrvärmeföretagets val: affären värmegles, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:24a. 4. Wirén, C., Värmegles orientering 2. Kundens val: Kundbehov fjärrvärmeerbjudande försäljning, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:24b. 5. Värmegles Orientering 4. Demonstrationsprojekt, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:24d Projektrapporter från Värmegles Fjärrvärme 6. Bjurström, H. & Wingqvist, T., Markarbete vid småhusanslutningar till fjärrvärmenät, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2004: Claesson, C., Fjärrvärme till småhus litteraturstudie 2003, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2003:2. 8. Dahlgren, M., Fräsning av fjärrvärmespår i småhusområden, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2005: Fröling, M., Hur värmegles kan den värmeglesa fjärrvärmen vara?, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2004: Gudmundson, T., m.fl., Innovativ montage- och systemlösning för fjärrvärmeanslutning av villaområde Huvudrapport, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:26a. 11. Gudmundson, T., m.fl., Innovativ montage- och systemlösning för fjärrvärmeanslutning av villaområde Redovisning av huvudlösning Kamförläggning med serviceskåp, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:26b. 12. Gudmundson, T., m.fl., Innovativ montage- och systemlösning för fjärrvärmeanslutning av villaområde Redovisning av huvudlösning Villaanslutningar från förgreningskammare, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:26c. 13. Gudmundson, T., m.fl., Innovativ montage- och systemlösning för fjärrvärmeanslutning av villaområde Idékatalog, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:26d. 14. Henning, A. & Lorenz, K., Flexibla lösningar som strategi för ökad anslutningsgrad, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2005: Johansson, K., Olsson, A. M. & Fröling, M., Miljöbelastning från EPSPEXsystemet. Del 1: Livscykelanalys av polystyrenisolerat fjärrvärmesystem med PEX-mediarör, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2005: Johansson, K., Olsson, A. M. & Fröling, M., Miljöbelastning från EPSPEXsystemet. Del 2: Konventionella twinrör eller EPSPEX för fjärrvärmedistribution vad är bäst ur miljösynpunkt?, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2005: Lehtmets, M., Nyttiggörande av kall fjärrvärme, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2003: Nilsson, S., Sällberg, S.-E. & Bergström, G., Grund förläggning av fjärrvärmeledningar, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:25. 21

24 19. Persson, T. & Sernhed, K., Svenska fjärrvärmebolags försäljningsstrategier i småhusområden, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2004: Petersson, S., Standardiserat gränssnitt för fjärrvärmecentraler i småhus En förstudie, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2005: Sandberg, E., Vad kostar småhusanslutningen?, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2003: Sandberg, E., Goda exempel Sammanfattning av goda exempel baserade på dagens praxis, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2003: Sandberg, E., Danska erfarenheter fjärrvärme till småhus i Danmark, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2004: Sandberg, M., Tillgänglig teknik för konvertering av småhus med direktverkande elvärme till fjärrvärme, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2004: Sandberg, T. & Overland C., Nulägesanalys Värmekällors andelar av värmemarknaden för småhus, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2003: Sandoff, A., m.fl., Kalkylhandbok för investeringsbedömningar av värmeglesa fjärrvärmeprojekt, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2005: Thorén, A., Funktion hos diffusionsspärren i PEX-rör efter 7 års drift, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2004: Walletun, H. & Zinko, H., Det fjärrvärmeanpassade småhuset, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2004: Wingqvist, T., Vakuumsschaktning i värmeglesa områden en förstudie, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2005: Wingqvist, T., Vakuumschaktning, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006: Wirén, C., Enkla, tydliga och informativa prismodeller för fjärrvärme till småhus, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2005: Wirén, C., Organisation för den värmeglesa affären, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006: Zinko, H., Solfjärrvärme för villaområden, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2003: Zinko, H., Grudis-tekniken för värmegles fjärrvärme, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2004: Öhrström, P., Fräck Fjärrvärme, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:23a. 36. Öhrström, P., Fräck Fjärrvärme Rapport om ett samarbetsprojekt, Svensk Fjärrvärme, Värmegles 2006:23b Övrigt material från Värmegles Fjärrvärme 37. Gudmundson, T. & Frederiksen, S., Kreativa systemlösningar som sänker utgifterna, föredrag vid Småhusdagarna, Nyköping, Svensk Fjärrvärme, Claesson, C., Flexibla rör på vinst eller förlust, Föredrag vid Småhusdagarna, Nyköping, Svensk Fjärrvärme, Danielsson, H., Sekundäranslutning sänkte kostnaderna rejält, Föredrag vid Småhusdagarna, Nyköping, Svensk Fjärrvärme, Värmegles fjärrvärme en tidning om fjärrvärme till småhus. Nuläget 2005, Bilaga till Fjärrvärmetidningen, nr 3, Forskningsrapporter från Svensk Fjärrvärmes hetvattenprogram 41. Cederborg, F., Nordgren, O. & Drewitz, J.,, Mät- och värmeförluster för fjärrvärmesystem i småhusområden, Svensk Fjärrvärme, FOU 2005: Fellesson, M., Strategier för framtidens fjärrvärme, Svensk Fjärrvärme, FOU 2003: Gudmundson, T., Total kontra utförandeentreprenad, Svensk Fjärrvärme, FOU 2003:90. 22

25 44. Gudmundson, T., EPSPEX-kulvert Utveckling, utförande och uppföljning, Svensk Fjärrvärme, FOU 2003: Jarfelt, U., Jämförelse mellan dubbel- och enkelrör Ackumulerade värmeförluster och miljöbelastning under 50 års drifttid, Svensk Fjärrvärme, FOU 2002: Jarfelt, U. m.fl., Flexibla fjärrvärmerörs isoleringsegenskaper, Svensk Fjärrvärme, FVF 2004: Lagergren, F., Energimarknad i förändring, Svensk Fjärrvärme, FOU 2000: Lindmark, A., Ecotrench läggning av fjärrvärmerör, Svensk Fjärrvärme, FOU 2004: Molin, M., Bergström, G. & Nilsson, S., Kulvertförläggning med befintliga massor, Svensk Fjärrvärme, FOU 1997: Nilsson, S., Sällberg, S.-E. & Bergström, G., EPSPEX-kulvert funktion under och efter vattendränkning, Svensk Fjärrvärme, FOU 2003: Selinder, P., Walletun, H. & Zinko, H., Kopplingsprinciper för fjärrvärmecentral och frånluftsvärmepump, Svensk Fjärrvärme, FOU 2003: Svahn, P., Beslutsunderlag i svenska energiföretag, Svensk Fjärrvärme, FOU 2001: Zinko, H. & Bøhm, B., Värmeförluster i småhusområdet Prästmarken, Växjö, Svensk Fjärrvärme, FOU 2005: Övriga publikationer från Svensk Fjärrvärme 54. FVF 1996:17, Konvertering till fjärrvärme, Svensk Fjärrvärme. 55. FVF 1998:2, Kringtjänster som stöd för produkten fjärrvärme, Svensk Fjärrvärme. 56. FVF 1998:3, Fjärrvärme som uppvärmningssystem - vad tycker kunden?, Svensk Fjärrvärme. 57. FVF 1998:9, Fjärrvärme till småhus, Svensk Fjärrvärme. 58. FVF 1999:12, Enklare prislista, Svensk Fjärrvärme. 59. FVF , Värmepumpar i småhus, Svensk Fjärrvärme, FVF , Marknads och prissättningsregler, Svensk Fjärrvärme, FVF , Kalkylering i fjärrvärmeföretag, Svensk Fjärrvärme, FVF , Kalkylering - kundperspektiv, Svensk Fjärrvärme, FVF 2004:3, Fjärrvärmecentralen Kopplingsprinciper, Svensk Fjärrvärme. 64. Reko fjärrvärme Svensk Fjärrvärme Övrig svensk forskning 65. Andersson, S. & Werner, S., Fjärrvärme i Sverige 2003, FVB AB, Johansson, H. & Christiansson, P., Det rationella valet? en studie av materialval i fjärrvärmerör, Handelshögskolan vid Göteborgs Universitet, Persson, T. & Wollerstrand, J., Bestämning av värmeförluster från ett fyrrörssystem med EPS-isolering, Energimyndigheten, Övrigt 1. Energistatistik för småhus 2003, Statistiska centralbyrån, Värmeenergi , Energivision Stockholm AB,

26