Minskning av färskvatten- och oljeförbrukning vid. Zetterströms Rostfria AB Molkom. Reducing of fresh water- and oil consuming at

Transkript

1 Avdelnngen för energ-, mljö- och byggteknk Mnsknng av färskvatten- och oljeförbruknng vd Zetterströms Rostfra AB Molkom Reducng of fresh water- and ol consumng at Zetterströms Rostfra AB Molkom Andreas Johansson Jens Olsson Examensarbete vd Energ- och mljöngenjörsprogrammet Jun 2006

2 Sammanfattnng Företaget Zetterströms Rostfra AB Molkom producerar värmeväxlare tll olka ändamål. I produktonen använder Zetterströms en sömsvets som kräver kylvatten. Mängden kylvatten som går åt under ett år är crka 2016m 3. Svetsen går på olka effekter beroende på vad för typ av plåt som svetsas, om den är tjock eller tunn. Vd svetsnng av en tjock plåt körs svetsen på högre effekt än om det svetsas en tunnare plåt. Studen omfattar två olka effektlägen som svetsen kördes på under mätnngarna. Zetterströms vll nu ta tll vara på den energ som kylvattnet tar upp svetsen samt att mnska färskvatten förbruknngen. Syftet med denna stude är att göra en kartläggnng över hur kylvattenförbruknngen går att mnska samt hur spllvärmen från svetsens kylvatten kan tas tll vara på ett bra sätt. Målet med studen är att fnna energeffektva lösnngar som tar tllvara på svetsens spllvärme samt mnskar färskvattenförbruknngen. Metoden har bestått att analysera Zetterströms uppvärmnngssystem för att veta hur systemet är uppbyggt och vlken temperatur värmesystemet har på framlednngstemperatur. Därefter gjordes temperatur- och flödesmätnngar på svetsens kylvatten. Vd mätnngarna på svetsen vsade det sg att kylvattnet tog upp en effekt av 40,1 resp. 15,6 kw på de två effektlägen som studen behandlar. När nu effekterna som överförs tll vattnet är kända framtogs två olka systemförslag. Ett förslag där flödet sänks tll det rekommenderade samt att en luftvärmare nstalleras lokalen där svetsen står. Det andra förslaget är ett slutet system med en kylmaskn som kyler kylvattnet så att vattnet återgen lämpar sg tll kylvatten då framlednngstemperaturen ska lgga mellan 14-15ºC. Värmen som kylmasknen avger kommer att lgga runt 60ºC som va värmeväxlare kommer att avges luftvärmare lokalen som ett komplement tll dagens uppvärmnngssystem. Kylvattenförbruknngen kommer att med detta förslag att mnskas radkalt från dagens stuaton. Besparnngen som kommer att ske för de två olka förslagen blr resp kr/år.

3 Abstract The company Zetterströms Rostfra AB n Molkom producng heat exchangers for dfferent purposes. In the producton Zetterströms are usng a seam weldng machne that demands coolng water. The quantty of coolng water the company consumes s 2016m 3 /year. The seam weldng machne works on dfferent effects dependng on the thckness of the sheet metal. Thcker sheet metal demands hgher power than a thnner sheet metal. Ths study handles values from two dfferent effects that the weldng machne s workng wth. Zetterströms wants to reduce the quantty of coolng water and reuse the energy the coolng water receves n the weldng machne. The purpose of ths study s to survey how to reduce the quantty of coolng water used and how to ntegrate the energy n the coolng water to the buldngs heatng system. The objectve of the study s to fnd a soluton that takes care of the energy n the coolng water and reduce the quantty of coolng water. The method endures to analyze Zetterströms heatng system to fnd the heatng systems operatng temperatures. Several measurements on the coolng water temperatures and water flows were made. The results from the measurements showed that the weldng machne transferred two dfferent effects to the coolng water. The weldng machne transferred 40,1 respectve 15,6kW to the coolng water. Ths study handles these two effects. When ths two effects are known, two suggestons where hammered out. One suggeston reduces the coolng water flow to recommended level and a fan col s nstalled to warm the ndustral premses. The second suggeston s a close system wth a heat pump. The heat pump cools the water so t can be reused as coolng water agan. The recommended temperature of the coolng water s 14-15ºC. The energy from the coolng water s pumped to 60ºC wth the help from a heat pump. The warm water from the heat pump emts n fan cols lke the frst suggeston. The fresh water consumng wll be reduced to mnmal level wth the second suggeston. The savng for the frst suggeston wll be 12400kr/year and for the second suggeston 41600kr/year.

4 Innehåll 1. Bakgrund Syfte/mål Frågeställnngar Metod Avgränsnng Genomförande Identferng av byggnadens uppvärmnngssystem Svetsen nuvarande kylsystem Tester och mätnngar på svetsen Temperatur loggnng Flödesmätnng Drfttder Ekonomska beräknngar Resultat Flödesreglerat system med luftvärmare/kylare Funktonsschema Besparngsberäknng Slutet system med kylmaskn Funktonsschema Besparngsberäknng Förändrng av kylnng samt flödesreglerng Renng av kylvattnet Integrerng befntlgt uppvärmnngssystem Andra lösnngar Andra lösnngar Dskusson Systemförslagen Andra lösnngar Oljepannan Tackord Källförtecknng Blaga 1, Beräknngar av dagens system Blaga 2. Beräknngar på systemförslagen Blaga 3. Beräknngar Excel... 23

5 1. Bakgrund Företaget Zetterströms Rostfra AB Molkom producerar värmeväxlare tll olka ändamål. I produktonen använder Zetterströms en sömsvets som kräver kylvatten. Drfttden på svetsen är beroende på kundorder och går därför nte under hela året. När svetsen används så använder företaget stora mängder färskvatten som kylvätska. Kylvattnet står för crka 60% av totala årsförbruknngen av färskvatten. Kylvattnet tar upp stora energmängder som sedan förkastas ner avloppet. Uppvärmnngsbehoven av lokalerna sköts utav en oljepanna. Företaget har ca 3600kvm stora lokaler fördelat på 2600kvm verkstad med ca 7m takhöjd samt 1000kvm kontor. Verkstadsdelen värms upp med luftburen värme. I de olka byggnadsdelarna, verkstad och kontor, är önskad temperatur 19 C resp. 21 C. 1.1 Syfte/mål Syftet med denna stude är att göra en kartläggnng över hur kylvattenförbruknngen kan mnskas, hur spllvärmen från svetsen kan tas tllvara på ett bra sätt samt om det går att ntegrera den värmen med företagets övrga uppvärmnngssystem. Målet med denna stude är att fnna en energeffektv lösnng som tar tllvara på svetsens spllvärme och ntegrerar den värmen företagets uppvärmnngssystem. Detta görs för att energförbruknngen på oljepannan samt färskvattenförbruknngen skall mnskas. 1.2 Frågeställnngar Vlket energbehov har byggnaden? Hur mycket energ motsvarar svetsens spllvärme? Olka förslag på hur kan spllvärmen ntegreras uppvärmnngssystemet Hur mycket energ kan sparas form av mnskad oljeförbruknng samt hur mycket kan färskvattenförbruknng mnskas om spllvärmen från svetsen ntegreras det övrga uppvärmnngssystemet? 1.3 Metod Metoden kommer att bestå av: Analys av dagens uppvärmnngssystem. Mätnngar på svetsen Analys av mätdata. Upprättande av systemförslag Beräknngar. 1.4 Avgränsnng De system som föreslagts rapporten behandlar värden från två olka effektlägen på svetsen, alltså den effekt som överförs tll kylvattnet. Hänsyn tas nte tll vlka sorters förorenngar som fnns kylvattnet efter svetsen. Systemen anses vara förlustfra. 2

6 2. Genomförande 2.1 Identferng av byggnadens uppvärmnngssystem Värmekällan systemet består av en oljepanna, modell Högfors 21 med en maxeffekt på 500kW. Brännaren är en Weshaupt typ L3Z-A och har effekten 240kW. Hetvattnet från pannan går kulvert tll huvudlokalen som där delas och regleras vattnet tll olka förbrukare med reglercentraler. Pannan körs alltd med samma framlednngstemperatur, ca 75ºC. Dock fnns två drftlägen, sommar och vnter. Uppvärmnngen av verkstaden sker va tlluft. Energbehovet som hela byggnaden har baseras på den mängd olja som företaget använder. År 2004 gjorde företaget av med ca 58m 3 olja 1. Den mängden olja motsvarar ca 622MWh/år Ventlatonssystemet består av två tll och frånluftbehandlngsaggregat. Ett för kontorsdelen som har en roterande värmeväxlare och en för verkstadsdelen som har en korsströmsvärmeväxlare. Aggregatet tll kontorsdelen har både kylbatter och värmebatter tll skllnad från verkstadslokalen som endast har värmebatter. Båda aggregaten styrs av var sn rumstemperaturgvare Svetsen nuvarande kylsystem Svetsen som företaget använder sg av är av typen motståndssvets, ESAB ZSSB 166, även kallad sömsvets. Den består av två lkadana enheter med en märkeffekt på 80kVA/enhet. Hur funktonen för kylvattenkretsen ser ut vsas fgur 1. Fgur 1, vsar funktonsprncp hur kylvatten kretsen tll svetsen är uppbyggd och fungerar dag Svetsen kyls med färskvatten där vattnet sprutas drekt på svetshärden/plåten, se fgur 2, samt kyler transformatorn/svetsrullarna nternt. Kylvattnet från rullarna och plåten samlas upp och leds drekt tll avloppet. Framlednngstemperaturen på kylvattnet har en temperatur på ca 4-6 grader. Temperaturen på utgående kylvattnet varerar beroende på svetsens effekt vd drft eftersom flödet är konstant. Svetsens effekt ställs beroende på tjocklek på plåtarna som svetsas. Företaget har satt n en flödesregulator med möjlghet tll flödesmätnng samt en vattenmätare. Det totala flödet som dag används som kylvatten uppgår tll ca 0,8 lter/s = 48 1 Zetterströms Rostfra AB 2 L/B Fläktservce AB 3

7 lter/mn uppdelat på 0,4 lter/s tll rullarna och 0,4 lter/s tll svetshärdskylnngen. Svetsen har en drfttd på 700 tmmar/år vlket ger en vattenförbruknng på 2016m 3 /år. Rekommenderat kylvattenflöde på transformatorn med märkeffekt 80kVA/enhet och två enheter är 16 lter/mn. Det rekommenderas även att kylvattnets temperatur n transformatorn är crka 14-15ºC 3 för att mnska rsken för kondensbldnng transformatorn. I svetsens kylvatten fnns mycket förorenngar form av fett, metall och andra partklar. Fgur 2, beskrver hur kylnngen av svetshärden ser ut dagsläget. Eftersom strålarna är rktade som de är så sprutar det mycket vatten vd sdan av uppsamlngskaret Fgur 3, Vsar svetsens utseende nnan drft. Rullarna pressas samman mot var sn sda av plåten. Plåten matas framåt vlket får rullarna att rotera. Vatten spolas på plåten genom rören för att kyla plåten/svetshärden. 3 Telefonkontakt, TECH Products Sweden AB 4

8 2.3 Tester och mätnngar på svetsen Här presenteras tester, mätnngar och avgränsnngar som lgger tll grund tll resultatet Temperatur loggnng Vd mätnngen av temperaturerna på utgående vatten från svetsen användes mätnngsutrustnng som loggade temperaturen var 5:e sekund. Mätnngarna utfördes under 1½ tmme på två effektlägen. Då det är två rörlednngar, en som kyler transformatorn/rullarna och en som kyler smältan, mättes temperaturen de båda rören, mynnngen på röret från transformator/rullarna samt karet. Mätnngarna sker alltd på samma utvalda punkter. Vattnet som kyler transformatorn/rullarna är en sluten krets och går ned golvbrunnen medan vattnet som kyler smältan rnner ner ett uppsamlngskar under plåten som är en öppen vattenyta. Därefter rnner vattnet ner avloppet. Beräknngar utförs på den effekt som överförs tll kylvattnet, 15,6 respektve 40,1kW. Se blaga 1. Uppskattnng av hur mycket svetsen körs på vardera effekt är satt tll 50% av 700tmmar Flödesmätnng Totalflödet mättes med en flödesmätare för att få totala mängden vatten som svetsen använder. För att få reda på vlket flöde som används vd de två olka kylslngorna användes en hnk och tdtagarur Drfttder För att kunna dmensonera en kylmaskn och en ackumulatortank behövs drfttder på svetsen under dagen. Drfttderna har tagts reda på va tdtagnng samt ntervju av personal 4. Beräknngarna är baserade på att svetsen går 9 tmmar om dagen. Svetsen stängs dock av vd raster, justerng och plåtbyte Ekonomska beräknngar Då förslagen ger en mnskad färskvattenförbruknng samt oljeförbruknng redovsas här nedan besparngen. Som svetsen körs dag så har de en färskvattenförbruknng på 2016m 3 vlket blr en årlg kostnad på kr då Zetterströms köper vatten för 17,15 kr/m 3. Den mängd olja som används uppvärmnng av lokalerna uppgår tll 622 MWh/år, se tabell 1 nedan. Oljeprset var under ,56kr/kWh. Elprset baseras på föregående månads prs 5, 96.80öre/kWh. Kvartal Lter olja MWh Kronor 1:a :a :e :e Summa Tabell 1, vsar kvartalsvs hur stor oljeförbruknng på Zetterströms Rostfra AB. 4 Svetsoperatör, anställd på Zetterströms Rostfra AB 5 Vattenfall 5

9 3. Resultat I resultatet beskrvs två system, ett flödesreglerat samt ett slutet system med kylmaskn, funktonsscheman och besparngsberäknng för vardera system. Sst resultatet fnns även förslag på lämplga produkter att använda systemförslagen samt alternatva lösnngar. 3.1 Flödesreglerat system med luftvärmare/kylare Systemet utnyttjar den värme som svetsen tllför kylvattnet tll att värma och kyla, beroende på svetsens effektläge samt verkstadens klmatbehov. Kylvattnet kommer här att ha en framlednngstemperatur på ungefär 5-6ºC. På så vs så kommer temperaturen efter svetsen att på den höga effekten att bl 24 C och på den lägre effekten 13 C. Detta nnebär att vd det lägre effektläget kan nte energn som tas upp av kylvattnet avges luftvärmare då temperaturen på vattnet är lägre än rumstemperaturen. I stället för att värma lokalerna kan det bl aktuellt att kyla lokalerna. För bld se fgur 4. Fgur 4, Flödesreglerat system med luftvärmare/kylare. 6

10 3.1.1 Funktonsschema JV1 Justerngsventl tll färskvatten JV2 Justerngsventl tll fördelnng av färskvatten tll rullarna och plåten Säkerställer så att rullarna/transformatorn alltd har ett lägsta flöde på 16 lter/mn. Rullarna/plåten kyls efter behov. P1 Pump1, startar efter en tds fördröjnng efter att svetsen har startat så att uppsamlngskaret har hunnt fyllts med vatten. GT1 Gvare Temperatur, stter lokalen med nprogrammerat börvärde Om byggnaden har värmebehov: Att byggnaden har värmebehov ndkeras med hjälp av en sgnal att värmebatteret hos värmeåtervnnngsaggregatet är drft. Luftvärmaren kommer att starta om framlednngstemperaturen på kylvattnet överstger rumstemperaturen. Om framlednngstemperaturen på kylvattnet understger omgvande luft kommer kylvattnet att gå drekt tll avloppet då den värmen nte behövs. Om byggnaden saknar värmebehov: Vd varmare temperatur än nställt börvärde på rumstemperaturgvaren och att framlednngstemperaturen understger rumstemperaturen kommer luftvärmaren att bl en luftkylare. Om framlednngstemperaturen är varmare än omgvande luft går kylvattnet drekt tll avloppet. 7

11 3.1.2 Besparngsberäknng Flödet sänks från dag 48 lter/mn ner tll rekommenderade 32 lter/mn vlket ger en mnsknng på 16 lter/mn. 32 lter/mn ger en årsförbruknng på: 3 32*60*700 = 1344 m / år Besparngen på färskvatten blr då: = 672 m / år Omräknat pengar 672*17,15 = kr / år Mnskad oljeförbruknng Svetsen antas köras halva tden på höga effektläget, alltså 350tmmar/år P AVGIVET =4,5kW 6 T = 350tmmar E = P T AVGIVET E = 4.5*350 = 1.575MWh Den besparng som görs är: Besparng = E * oljeprs Besparng = 1575*0.56 = 882 kr / år Kostnad luftvärmare Beroende på fabrkat och storlek kostar en luftvärmare mellan kr. Avbetalnngstd samt årsbesparng En årsbesparng på kr görs om flödet sänks samt en luftvärmare nstalleras. Avbetalnngstden blr då mndre än 1 år. 6 Blaga 2, Flödesreglerat system med luftvärmare/kylare, sdan 20 8

12 3.3 Slutet system med kylmaskn Det här förslaget nrktar sg på att få ner förbruknngen på kylvattnet samt ta vara på den energ som vattnet har efter svetsen. Detta görs med hjälp av en kylmaskn samt ett slutet kylvattensystem. För att vattnet skall kunna gå en sluten krets krävs det ett sorts flter som tar bort skräp och förorenngar så att vattnet återgen ska kunna användas. Kylvattnet kommer att ha en framlednngstemperatur på ungefär 14-15ºC 7. På så vs kommer temperaturen efter svetsen att på den höga effekten, 40,1kW, att bl 32 C och på den lägre effekten, 15,6kW, 21 C. För att kunna återanvända kylvattnet måste den energ som vattnet tagt upp svetsen avges. Detta sker med hjälp av en kylmaskn vlken pumpar energn upp tll 60ºC för att sedan avge den luftvärmare lokalen. När nget värmebehov fnns lokalen shuntas färskvatten med returvattnet för att hålla en temperatur på 14ºC på kylvattnet tll transformatorn. Returvattnet kyls även en vattenkylare som placeras på utsdan av lokalen. För bld se Fgur 5. Fgur 5, Slutet system med kylmaskn. Här tas värmeenergn omhand samtdgt som färskvattenförbruknngen mnskar då det är ett sluten system där vattnet återanvänds 7 Telefonkontakt, TECH Products Sweden AB 9

13 3.2.1 Funktonsschema P1 Pump1-Startar drekt då svetsen startar. Går så länge svetsen går P2 Pump2-Samma funkton som P1 fast med en fördröjnng på ca 20 sekunder P3 Pump3-Startar när kylmasknen går för att kunna få bort värmen JV1 Justerngsventl-Inställd på att alltd ge rullarna/transformatorn 16lter/mn. Kylnngen av plåten/smältan sker efter behov. SV1 Styrventl1-Öppnar emot avlopp SV2 Styrventl2-Shuntventl som säkerställer rätt framlednngstemperatur på kylvattnet SV3 Styrventl2-Öppnar färskvatten för att blanda med kylvattnet om temperaturen ackumulatortanken överstger 14ºC SV4 Styrventl4-Öppnar krets tll utomhuskylare för vattnet när byggnaden saknar värmebehov men fortfarande vll behålla den slutna kretsen och hålla nere färskvattenkonsumtonen SV5 Styrventl5-samma funkton som SV4 GT1 Gvare Temperatur1-Ska alltd se tll att det är 14 C ±1 C då vss tröghet fnns systemet GT2 Gvare Temperatur2-Styr kylmasknen, att kylmasknen ska starta när det är 14 C tanken och strävar efter att kyla ned tll 5 C. Om GT1 ndkerar för varmt, >14ºC ackumulatortanken, kommer SV3 att öppna och släppa n färskvatten(5 C) så framlednngstemperaturen blr 14 C ±1 C samt öppna SV1 för att släppa ut samma mängd vatten som tllförs SV3. Utfall GT1 ndkerar för kallt kommer SV2 att shunta n varmt returvatten från svetsen för att höja temperaturen tll den rätta. Byggnaden har värmebehov Om byggnaden har värmebehov skckas en sgnal från värmebatteret tll kylmasknen om att värmebatteret luftbehandlngsaggregatet på taket är drft. Kylmasknen slås tll och pumpen P3 börjar pumpa 55ºC vatten tll luftvärmarna. Byggnaden saknar värmebehov Rumstemperaturgvaren ndkerar högre temperatur än nlagt börvärde. Värmebatteret stängs av och lka så kylmasknen. SV3 och SV4 öppnas och kylvattnet leds stället ut på utsdan och avges en fläktkylare. Om det nte räcker att kyla kylvattnet på utsdan, GT1 ndkerar en temperatur >14ºC, så öppnas SV2 emot avloppet och SV3 öppnar för färskvatten för att sänka temperaturen på vattnet. Vattnet ackumulatortanken skall ha en temperatur på 5ºC när svetsen startas början på dagen. 10

14 3.2.2 Besparngsberäknng Eftersom systemet är slutet ska det nte behövas något mer färskvatten än det som fnns kretsen därför är det svårt att skatta det spll som blr under körnng samt shuntnng. Besparng på färskvatten: m / år Omräknat pengar 2016*17,15 = kr / år Mnskad oljeförbruknng Då kylmasknen går olka tder beroende på vlket effektläge svetsen körs på fås olka drfttder på denna. Vd det högre effektläget körs kylmasknen 5/3gånger så länge som svetsen. Vd det lägre effektläget körs kylmasknen 3/4 av svetsens drfttd 8. Totalt körs svetsen 700tmmar per år varav 50% av tden på det höga läget och resterande på lägre effekten. Höga effekläget P AVGIVET =31.94kW 9 T = 350tmmar Tdrft = 350*5/ 3 Tdrft = 583tmmar E = PAVGIVET Tdrft E = 31.94*583 = 18.62MWh Låga effektläget P AVGIVET =31.94kW 11 T = 350tmmar Tdrft = 350*3/ 4 Tdrft = 262tmmar E = PAVGIVET Tdrft E = 31.94* 262 = 8.37MWh Totalt fås 26.99MWh Den besparng som görs är: Besparng = E * oljeprs Besparng = 26900*0.56 = kr / år Öknngen elförbruknng tll kylmasknens kompressor Drfttd på kylmasknen = 845tmmar 8 Se Blaga 3 9 Se Blaga 2 11

15 Kompressorns effekt 10 Pkompressor = 9.95kW Ekylmaskn = 9,95*845 = kWh Kostnad = *0.96 = kr / år Ett påstryckflter av den modell som förslaget är baserat på kostar: Prs exkl. moms: 13860kr Själva flterpåsen kostar 210kr exkl moms Kostnad luftvärmare Beroende på fabrkat och storlek kostar luftvärmare mellan kr exkl. moms tll den effekten som kylmasknen avger. Kylmaskn En kylmaskn kostar ca kr. Ackumulatortank Zetterströms kan med sn egen personal konstruera och tllverka en ackumulatortank för detta ändamål. Avbetalnngstd samt årsbesparng En årsbesparng på 41567kr görs om flödet sänks, kylmaskn med ackumulatortank samt luftvärmare nstalleras. Totala nvesterngskostnaden uppgår tll crka kr vlket ger en avbetalnngstd på 4.3 år. Då Zetterströms själva har möjlghet att bygga delar utav anläggnngen, som tex. ackumulatortank, blr det svårt att uppskatta prset på dessa. 10 Blaga 2, Sluten slnga med kylmaskn, sdan 22 12

16 3.5 Förändrng av kylnng samt flödesreglerng För att kunna uppnå en högre temperatur samt mnska förbruknngen av kylvatten så måste flödet mnskas. För att mnska vattenspllet utanför uppsamlngskaret bör dessa strålar, som kyler svetshärden, rktas om så att vattnet strömmar på varsn sda om hjulet så att vattnet stannar kvar på plåten och rnner ner uppsamlngskaret, se bld Renng av kylvattnet Kylvattnet nnehåller förorenngar form av damm men även fett och andra partklar som lgger på plåten som svetsas. För att kylvattnet kan återanvänds behövs en specell flterpåse (ABS 10 my), som nnehåller ett materal som bl.a. absorberar mer än 500 olka kemkaler, olja och avfettnng. Fltret har även en magnet locket som samlar upp magnett och metallpartklar crkulerande värmesystem. Normalt brukar påsen kunna användas ca 1 månad, men det skljer från fall tll fall. 11 Fgur 7 vsar hur denna renngsanläggnng kan se ut. Fgur 6, vsar munstyckena där rktnngen har ändrats Fgur 7, vsar typen av flter som våra system bygger på. 3.7 Integrerng befntlgt uppvärmnngssystem Vd undersöknng av oljepannan upptäcktes det att framlednngstemperaturen från pannan var 75 C året runt 12. Uttemperaturen på kylvattnet håller som högst en temperatur på 32ºC. För att höja temperaturen tll 75 C på kylvattnet så krävs det mycket pumpeffekt vlket medför låga COP HP -värden. Med hjälp av luftvärmare, vlka tlloppstemperaturen är 55ºC, kan en kylmaskn konstrueras med ett högre COP HP -värde då mndre pumpeffekt krävs. Fgur 8 vsar två typer av luftvärmare 13 som kan tänkas användas, tak samt väggplacerad. Fgur 8, vsar två olka typer av luftvärmare som kan bl aktuella vd en nstallaton av något systemförslag 11 Vattensystem.se, kontakt med Martn Göranson den 10 Mars RL-värme, Malkontakt 13 Fläktwoods, bld hämtad den 20 aprl

17 3.8 Andra lösnngar TECH Products Sweden AB marknadsför ett kylaggregat för kylnng av transformatorkylvattnet, vattenkylarewp45 samt WP60SC. I detta fall skulle två kylaggregat behövas då två transformatorer á 80kVA används. Dock så kyler dessa endast transformatorerna. Kylnng av svetshärden behövs fortfarande uteblr med dessa aggregat. Prset för dessa kylmaskner är respektve kr/st. 14

18 4. Dskusson 4.1 Systemförslagen Flödesreglerat system med luftvärmare/kylare Fördelarna med detta förslag är att vattenförbruknngen mnskar tll det rekommenderade flödet som TECH Products Sweden AB anger. Kylvattnet kan även användas som komfortkyla under sommarhalvåret då temperaturen på vattnet är lågt när svetsen körs på låga effektlägen. Installatonen av detta förslag kommer nte att nnebära några stora kostnader för Zetterströms Rostfra AB. Nackdelen med förslaget är att kylvattens temperaturer nte ändras nämnvärt utan förblr låga och dess användnngsområde smalt. Eftersom kylvattnet dag är 5 C så fnns rsken för kondens vlket kan skada svetsen. TECH Products rekommenderar C. Slutet system med kylmaskn Fördelarna med detta system är att det blr en sluten slnga för kylvattnet vlket nnebär en markant mnsknng av kylvattenförbruknngen. Den förbruknng av kylvatten som kommer att bl är eventuellt spll utanför uppsamlngskaret samt om det behövs shuntas kallt färskvatten tll framlednngen på kylvattnet för att nte temperaturen skall bl för hög. Energn som tas från kylvattnet pumpas med hjälp av kylmasknen upp tll 60 C, framlednngstemperatur på 55ºC, för att sedan ledas tll luftvärmarna. Nackdelarna är att om byggnaden saknar värmebehov så kommer nte den energ som fnns vattnet att tas om hand om utan kyls på utsdan av lokalen samt så leds stora mängder vatten drekt ner avloppet. I och med att vattnet som kyler plåten och svetshärden rnner ner ett uppsamlngskar med öppen vatten yta skapar det ett problem eftersom en pump måste nstalleras för att återgen höja trycket på det vattnet nnan det sammanförs med kylvattnet från rullarna/transformatorn. Eftersom en pump kommer att nstalleras efter uppsamlngskaret så måste även någon typ av vattenlås placeras före för att hndra att pumpen från att delvs gå utan vatten vlket förstör pumpen. Det nstallerade fltret som ska ta upp förorenngar och partklar från kylvattnet kommer att få bytas med jämna mellanrum beroende på förorenngsgrad. Byte av flter skapar ett moment tll produktonen. Eftersom detta system nnehåller en kylmaskn, crkulatonspumpar samt luftvärmare så kommer kostnaden att bl högre än det flödesreglerade systemet med luftvärmare. Detta är det mest energeffektva förslaget då den mesta energn som svetsen avger tas tllvara på. Dock så kan nte all energ användas, bl.a. under sommarhalvåret då värmebehovet tll lokalen är mycket lågt. I våra beräknngar tar v ej hänsyn tll denna faktor vlket är en stor felkälla. För att förenkla systemet kan transformatorkylvattnet återcrkuleras medan svetshärdskylnngen sköts med färskvatten. Detta medför att nget flter behöver användas samt att problemet med en öppen vattenyta försvnner. Dock så skulle detta medföra att flödet den slutna slngan kommer att mnska. Detta leder tll att den effekt som kylmasknen behöver föra bort mnskar därför kan mndre effekt som kan tas ut tll att värma lokalen. 15

19 4.2 Andra lösnngar TECH Products Sweden AB kylaggregat är trolgtvs konstruerade för svetsar som körs under kortare peroder då kyleffekten är 5 resp. 6kW. Dessa lämpar sg då nte för företagets svets som körs under långa peroder. 4.3 Oljepannan För att hålla hög effektvtet på oljepannan krävs det att den hålls varm hela tden. V påstår att större delen av den mängd olja som går åt sommartd, säg maj-aug, är tll att hålla pannan varm, se tabell 1 sdan 12. Därför skulle oljepannan kunna stängas som ett försök sommartd under mtten av maj tll mtten av aug. Stora kostnader skulle då kunna sparas form av mnskat oljenköp. 16

20 5. Tackord V vll tacka Mats Jansson på Zetterströms Rostfra AB för uppdraget samt hjälpen att få fram nformaton. V vll även tacka vår handledare Roger Renström, vd Karlstads Unverstet, för korrekturläsnng och gvande samtal. V vll även tacka övrga kontakter för hjälp att fnna nformaton. 17

21 6. Källförtecknng Muntlga källor Zetterströms Rostfra AB Tel Prostgårdsv. 5, MOLKOM Morgan Hansson Tech Products Sweden AB Tel Herkulesg. 72, GÖTEBORG L/B Fläktservce AB Tel Blekeg. 6, Box 5168, KARLSTAD RL-Värme Tel Ö. Gustavsbergsv. 34, KARLSTAD Martn Göransson Vattensystem.se Tel Pensévägen 5 SE TROLLHÄTTAN Tryckta källor 2001 Ashrae Handbook Fundamentals SI-Edton ISBN Thermodynamcs An engneerng apporach Fourth Edton n SI-Unts ISBN Elektronska källor Vattenfall Fläktwoods d6f ce-8c95-06ec39f30db6&strObjectType=PubResources&strActon=fle 18

22 Blaga 1, Beräknngar av dagens system. Vlka temperaturer och effekter som vattnet får/tar upp. Beräknngarna är baserade på mätvärden från temperaturloggnngar som utfördes hos Zetterströms Konstanter: Cp vatten = 4180J/kg*K Rå vatten = 1000kg/m 3 Flöde på kylvattnet: Rullarna = 0,0003m 3 /s Karet/plåt = 0,0004m 3 /s Det rekommenderade flödet enlgt TECH Products Sweden AB Transformator/Rullar = 0,000267m 3 /s Karet/plåt, flödet ställs efter behov = 0,000267m 3 /s Vatten temperaturen på framlednngen vd temperaturloggnngen var 5 C Då temperaturloggnngarna gjordes när svetsen gck på två olka effektlägen så mättes det olka temperaturnvåer. Hög effekt Låg effekt Rullarna Karet/plåt Rullarna Karet/plåt Max 22,8 C 17,42 C Max 12,71 C 10,31 C Mn 13,2 C 7,47 C Mn 9,06 C 6,55 C Medel 20,37 C 14,81 C Medel 11,57 C 9,38 C Eftersom de båda slngorna (karet/plåten och rullarna) blandas nnan de slussas ner avloppet så räknas en blandnngstemperatur ut för att få total överförd effekt tll kylvattnet. För att räkna ut blandnngstemperaturen användes följande formel: T ( m* T) + ( m * T ) m = Kar / plåt T = Kar / plåt ( m + m ) 1 2 [ C] bland = m T = Rullarna = Rullarna Hög effekt T bland = 19,73 C Låg effekt T bland = 11,34 C Total överförd effekt tll vattnet 1 2 [ ] P = ( m + m )* Cp*( T T ) W bland P vd hög effekt på svetsen = ,11 W P vd låg effekt på svetsen = ,08 W n 19

23 Blaga 2. Beräknngar på systemförslagen. Flödesreglerat system med luftvärmare/kylare Vd hög effekt på svetsen så blev det 24ºC grader ut på vattnet och 13ºC på den lägre effekten. Om ändamålet är att värma lokalen eller kyla den beror på årstden. V kylvatten Δ T = 1 C = 0,533 lter/ s P = V* ρ * Cp* Δ T = 0,533/1000*1000*4180*1 = 2kW avgven Δ T = 2 C P = 0,533* Cp*2 = 4,5kW avgven Flödet på luften som behövs för att göra den temperatursänknngen blr: V vatten* Cp * ρ *( T T ) = V luft* Cp * ρ *( T T ) V vatten vatten vatten n ut luft luft n ut V vatten* Cpvatten * ρvatten *( Tn Tut ) = * Cp * ρ *( T T ) luft luft n ut För att få ut luftens flöde genom luftvärmaren/kylaren antas temperaturen på kylvattnet ut ur luftvärmaren samt temperaturen på luften n luftvärmaren samt även önskad temperatur på luften ut ur luftvärmaren. 20

24 Slutet system med kylmaskn. Innehåller en kylmaskn/kylmaskn behöver den dmensoneras. Vald köldbärare kylmasknen är R-407C, se fgur 11. Det rödmarkerade området markerar hur pumpcykeln kan komma att se ut. Fgur 11, P/h dagram för R-407C För att kunna räkna ut hur mycket effekt som kommer att kunna tllföras byggnaden krävs vssa antaganden. Antagande: η s kompressor = 85% P upptagen effekt = W Temperaturen ackumulatortanken är vd start av svetsen 5ºC Avlästa värden: h 1 = 415 kj/kg h 2s = 460 kj/kg h 3 = 300 kj/kg h 4 = 300 kj/kg För att få ut den verklga h 2v så beräknas den utfrån den sentropska verknngsgraden på kompressorn. h2s h h2v = + h1 = = 467,9 468 kj / kg η 0,85 s 21

25 Massflödet på köldbäraren kan nu räknas ut. P 22 m= upptageneffekt = = 0,19 kg/ s Δh Avgven effekt tll luftvärmaren samt COP HP kan nu räknas ut P = m*( h h ) = 0,13*( ) = 31,94kW avgveneffekt 2v 3 P = m*( h h) = 0,13*( ) = 9,94kW kompressor COP 2v 1 m*( h h ) m*( h h) v 3 HP = = = 2v 1 3, 2 22

26 Blaga 3. Beräknngar Excel Konstanter Hög effekt Låg effekt Svetseffekt (W) Kyleffekt (W) Acc Volym (m3) 2 Cp (J/kg*K) 4180 Rå (kg/m3) 1005 Ttank= ((Svetseffekten-Kyleffekten)*Drfttd)/(ACK volym*cp*rå)+t(tdpunken före) KLOCKAN Kylmaskn på/av Ttank Högeffekt ºC Kylmaskn på/av Ttank Lågeffekt ºC 7.00 på 5 på , , , av 4, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , på 13, , , , , , , , , , , , , , , , av 5, , , , , , , , , , , , , , , , , , på 13, , , , , , , , , , , Total drfttd