TERMISKA ENERGIMÄTARE MED KORTA INTEGRERINGSTIDER Björn Folkeson 21 november 2018 RISE Research Institutes of Sweden Samhällsbyggnad Energi och cirkulär ekonomi
RISE i korthet RISE Research Institutes of Sweden Finns i hela Sverige Oberoende statligt ägt forskningsinstitut 2 300 anställda Brett omfång av affärsområden och kunder Mobilitet, digitalisering, energi och biobaserad ekonomi, hälsa och life science, hållbara städer och samhällen Små- och medelstora företag 30 % av omsättningen Anläggningar Driver ett 100-tal test- och demo-miljöer Provning, certifiering, teknisk utvärdering Forskning! 2
Bakgrund 3
Bakgrund Fjärrvärme: >50 % av värmen och varmvattnet i Sverige I varje fjärrvärmecentral en värmemätare Stor variation mätare på marknaden Fler snabba mätare med kort integreringstid Mätare med kort integreringstid Mäter de bättre? Konstant last kontra dynamisk? Inte tidigare undersökt 4
Bakgrund För att svara på frågan: provning i labb Simulerad varmvattenförbrukning i ett hushåll Underlag för framtida krav på energimätare Om bättre mätning: Bättre underlag för effektbaserad prismodell Bättre styrning av värmeleveransen Effektivare utnyttjande av produktionsanläggningar Uppfylla gällande energi- och klimatmål 5
Bakgrund Budget: 175 000 kr Start: feb 2018 Slutrapport: publicerad okt 2018 Partners: RISE, Göteborg Energi Fokusgrupp: 6
Metod och genomförande 7
Metod och genomförande Utfört i provrigg FV4, RISE i Borås Fjärrvärme / el Kapacitet 500 kw värme + 300 kw varmvatten 8
Provningens upplägg Varmvatten från FVC (simulerad familj) Långsamma energimätare Mellansnabba energimätare Snabba energimätare Riggens energimätare 9 Jämförelse mellan olika energimätarna och riggens energimätning
Tappcykel för varmvattenförbrukning Simulerad varmvattenförbrukning Tappcykel från Energiföretagen Sveriges mätargrupp Genomsnittlig familj i genomsnittligt hus 24 timmar lång Tappningar mellan 0,5 och 10 minuter Timmar med början 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 Dusch Handtvätt Disk Övrigt Varje ruta motsvarar 30 sekunder 10
Tappcykel för varmvattenförbrukning Fyra kategorier Dusch 0,2 l/s Handtvätt 0,1 l/s Disk 0,2 l/s Övrigt 0,05 l/s Flöden baserade på normflöden i BBR Korrigerade till 40 C vid tappstället Timmar med början 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 Dusch Handtvätt Disk Övrigt Varje ruta motsvarar 30 sekunder 11
Tappcykel för varmvattenförbrukning Rimlighetskontroll Tappcykeln = 170 m 3 /år (55 C) Sveby/SCB: 45 m 3 /år Tappcykeln 3,7 gånger högre än schablon Schablonen beaktar ej antal personer i hushållet Tappcykeln beaktar ej skillnader mellan ex.v. vardag och helg à Tappcykeln representerar en dag i huset när aktivitet pågår Förbrukningens storlek har mindre betydelse De dynamiska förloppen är det intressanta Hur ofta är viktigare än hur mycket Timmar med början 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 Dusch Handtvätt Disk Övrigt Varje ruta motsvarar 30 sekunder 12
Energimätarna Ultraljudsmätare Integreringsverk Kamstrup Multical 603 Flödesmätare: Ultraflow 54 Temperatursensorer Pt500 Nio mätare, tre konfigurationer av integreringstid 13 Normal 32 s Fast 8s Mains 2s
Provningsuppställning Rigg ansluten till fjärrvärme och elpanna Fjärrvärmecentral för varmvattenproduktion Inkommande kallvatten Primär framledning Primär returledning Provningsriggens temperaturmätare Fjärrvärmecentral Varmvatten Primärkrets A B C D E F G H I Provningsriggens flödesmätare 80 C Statiskt tryck 5 bar Differenstryck 1 bar Provobjektens integreringsverk Kallvatten 10 C och 4 bar Varmvatten 55 C 14 A B C D E F G H I I H G F E D C B A Provobjekt Provningsriggens temperaturmätare
Provningsuppställning Värmemätare i seriekoppling Inkommande kallvatten Varmvatten Samma volym vatten mellan varje par tillopps- och returtemperaturgivare Primär framledning Primär returledning Provningsriggens temperaturmätare Fjärrvärmecentral Ordning: A B C D E F G H I Provningsriggens flödesmätare Normal, Fast, Mains, Normal Provningsriggens egen mätning för jämförelse Provobjektens integreringsverk A B C D E F G H I Provningsriggens temperaturmätare I H G F E D C B A Provobjekt 15
16
Resultat 17
Resultat Provning 9 april 2018 24 timmar Teoretiskt: 0,47 m 3 Utfall: 0,49 m 3 Temperatur [ C] 80 70 60 50 40 30 20 10 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 Flöde [l/s] 0 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 Tid [s] 0.00 Primär retur Varmvatten Primär framledning Flöde primär Flöde varmvatten 18
Resultat Jämförelse med provningsriggens energimätning Med tappcykel 19
Resultat Jämförelse med provningsriggens energimätning Mätare Med tappcykel Mätt energi [kwh] Differens från referens [kwh] Differens från referens [%] Medel per mätartyp [%] A (32 s) 25,4-0,7-2,8% D (32 s) 25,2-0,9-3,6% -3,1% G (32 s) 25,4-0,7-2,8% B (8 s) 25,5-0,6-2,4% E (8 s) 25,5-0,6-2,4% -2,0% H (8 s) 25,8-0,3-1,3% C (2 s) 25,5-0,6-2,4% F (2 s) 25,5-0,6-2,4% -2,2% I (2 s) 25,7-0,4-1,6% Referens 26,1 - - - 20
Resultat Jämförelse med provningsriggens energimätning Med tappcykel Vid konstant flöde Mätare Mätt energi [kwh] Differens från referens [kwh] Differens från referens [%] Medel per mätartyp [%] A (32 s) 25,4-0,7-2,8% D (32 s) 25,2-0,9-3,6% -3,1% G (32 s) 25,4-0,7-2,8% B (8 s) 25,5-0,6-2,4% E (8 s) 25,5-0,6-2,4% -2,0% H (8 s) 25,8-0,3-1,3% C (2 s) 25,5-0,6-2,4% F (2 s) 25,5-0,6-2,4% -2,2% I (2 s) 25,7-0,4-1,6% Referens 26,1 - - - 21
Resultat Jämförelse med provningsriggens energimätning Mätare Med tappcykel Mätt energi [kwh] Differens från referens [kwh] Differens från referens [%] Medel per mätartyp [%] A (32 s) 25,4-0,7-2,8% D (32 s) 25,2-0,9-3,6% -3,1% G (32 s) 25,4-0,7-2,8% B (8 s) 25,5-0,6-2,4% E (8 s) 25,5-0,6-2,4% -2,0% H (8 s) 25,8-0,3-1,3% C (2 s) 25,5-0,6-2,4% F (2 s) 25,5-0,6-2,4% -2,2% I (2 s) 25,7-0,4-1,6% Referens 26,1 - - - Vid konstant flöde Mätare Mätt energi [kwh] Differens från referens [kwh] Differens från referens [%] Medel per mätartyp [%] A (32 s) 36,3-0,8-2,0% D (32 s) 36,3-0,8-2,0% -2,0% G (32 s) 36,3-0,8-2,0% B (8 s) 36,3-0,8-2,0% E (8 s) 36,3-0,8-2,0% -1,9% H (8 s) 36,4-0,7-1,8% C (2 s) 36,3-0,8-2,0% F (2 s) 36,2-0,9-2,3% -2,1% I (2 s) 36,3-0,8-2,0% Referens 37,1 - - - 22
Resultat Jämförelse med provningsutrustningens energimätning Mätare Med tappcykel Mätt energi [kwh] Differens från referens [kwh] Differens från referens [%] Medel per mätartyp [%] A (32 s) 25,4-0,7-2,8% D (32 s) 25,2-0,9-3,6% -3,1% G (32 s) 25,4-0,7-2,8% B (8 s) 25,5-0,6-2,4% E (8 s) 25,5-0,6-2,4% -2,0% H (8 s) 25,8-0,3-1,3% C (2 s) 25,5-0,6-2,4% F (2 s) 25,5-0,6-2,4% -2,2% I (2 s) 25,7-0,4-1,6% Referens 26,1 - - - Vid konstant flöde Mätare Mätt energi [kwh] Differens från referens [kwh] Differens från referens [%] Medel per mätartyp [%] A (32 s) 36,3-0,8-2,0% D (32 s) 36,3-0,8-2,0% -2,0% G (32 s) 36,3-0,8-2,0% B (8 s) 36,3-0,8-2,0% E (8 s) 36,3-0,8-2,0% -1,9% H (8 s) 36,4-0,7-1,8% C (2 s) 36,3-0,8-2,0% F (2 s) 36,2-0,9-2,3% -2,1% I (2 s) 36,3-0,8-2,0% Referens 37,1 - - - 23
Resultat Varför -2 % mot provningsutrustningens mätning? Extra provning med ytterligare en kalibrerad flödesmätare i serie Resultat: 24
Resultat Varför -2 % mot provningsutrustningens mätning? Extra provning med ytterligare en kalibrerad flödesmätare i serie Diff från referensmätare Konstant flöde Resultat: samma. à Energimätarna mäter 1,5 2 % lägre flöde än provningsutrustningen Differens, volym [%] 0.0% -0.5% -1.0% -1.5% -2.0% -2.5% Ref 1 Ref 2 25
Slutsats 26
Slutsats Integreringstiden påverkar resultatet Konstant flöde: ingen skillnad mellan mätarna Tappcykel: mätarna med 32 s integreringstid mätte 1 % lägre energi än de med 8 och 2 s integreringstid àbetydande skillnad mellan 32 och 8 s integreringstid àkan ge stort utslag i energimängd under mätarens livstid Energimätarna visade 1,5-2 % lägre än provningsutrustningen Utreddes ej i detalj varför Rådgör med mätartillverkaren i varje tillämpning 27
Förslag för vidare studier Värmelast? Värmesystemet reglerar långsammare Integreringstiden av mindre betydelse? Samtidig värme- och varmvattenlast? Påverkas energimätningen för VV i samma utsträckning? Påverkar varmvattenprioritering? Integreringstidens påverkan på totala energimätningen på årsbasis? Stämmer även hos verklig fjärrvärmekund? 28
KONTAKT bjorn.folkeson@ri.se / +4610 516 5446 Tack! HÄMTA RAPPORTEN (scrolla till botten) RISE Research Institutes of Sweden Samhällsbyggnad Energi och cirkulär ekonomi