Drift & kostnadseffektiv..dimensionering av..pumpsystem Stockholm 2009-09-24 VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper
Agenda 1. Potential för energibesparing Effekter och verkningsgrader, Motor-Pumphjul- Rörsystem, Nyckeltal (Specifik energi) 2. LCC System & inte produkt 3. Energibesparing i befintlig anläggning Räkneexempel VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper
Agenda 1. Potential för energibesparing Effekter och verkningsgrader, Motor-Pumphjul- Rörsystem, Nyckeltal (Specifik energi) 2. LCC System & inte produkt 3. Energibesparing i befintlig anläggning Räkneexempel VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper
Effekter & Verkningsgrader 4
Olika Effekter = Ineffekt ( = Axeleffekt ) = Vätskeffekt 5
Olika Verkningsgrader P 1 (P in ) P 2 (P axel ) 6
Olika Verkningsgrader Hydraulisk verkningsgrad (η hydr ) η hydr = P hydr P 2, axel Total verkningsgrad (η tot ) η tot = P hydr P 1, in Notera att η tot = η hydr x η motor x η fro!!! VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper
Process och/eller energikrav? Processkrav Kontrollera processer Hålla jämnt tryck vid varierat flöde Hålla jämn nivå i en tank Hålla konstant flöde Energikrav Energibesparing Energioptimering 8
Dimensioneringskriterier Exempel: Vattenhastighet (m/s) Omsättningstid (gånger/dygn) Skälig investeringskostnad Effektmarginal (viskositet) Lägsta kostnad vid normalt flöde Minimera förlusterna Hög pumpverkningsgrad, låg specifik energi Hantera toppflöden NPSHre << NPSHav VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper
Dimensioneringskriterier VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper
Energikrav - Nyckeltal Specifik energi = Inmatad energi (kw) Pumpad volym (m3/h) 11
Exempel: Specifik Energi Val av mindre eller större pump? 10 000 m3 skall pumpas / år Mindre pump: Ger 10 l/s vid 10 m η tot =50% Större pump: Ger 20 l/s vid 28 m η tot =70% Vilken är mest fördelaktig (ur energisynpunkt)? 12
Specifik energi (Es) Energikrav - Nyckeltal Es = Inmatad Effekt (kw) / Pumpad volym (m3/hr) E S = Energi Volym = Pt Qt = ρgqh η tot 1 Q H = η tot ρg Energi = P x t t = Tid Tid t = V/Q V = Pumpad vätskevolym 13
Exempel: Specifik Energi Parameter Enhet Liten Pump Stor Pump Högre flöde => Större tryck! Större tryck = > Mer förluster! Q l/s 10 20 Mer förluster = > Högre effektbehov! H m 10 28 η 0,5 0,7 P=ρgQH/η kw 1,96 7,85 t=v/q H 278 139 E=Pt kwh 545 1090 E s =ρgh/η kwh/m3 0,0544 0,1090 Man skall alltid försöka minimera den specifika energin! 14
Specifik energi, Es = Inmatad Energi / Pumpad volym Es = P x t / Q x t = ((Q H δ g)/ η tot ) / Q Es = (H/ η tot ) * δ g => Totaltryck och Total verkningsgrad viktigt! Exempel: Större pump 28/0,7 = 40 Mindre pump 10/0,5 = 20 Energikrav - Nyckeltal 15
Specifik energi för utvärdering av intermittent (on/off) eller VFD? 16
Agenda 1. Potential för energibesparing Effekter och verkningsgrader, Motor-Pumphjul- Rörsystem, Nyckeltal (Specifik energi) 2. LCC System & inte produkt 3. Energibesparing i befintlig anläggning Räkneexempel VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper
Elpriser Energi Certifikat Utsläppsvillkor Miljö och hållbar utveckling 18
LCC = C ic + C in + C e + C o + C m + C s + C env + C d LCC = livscykelkostnaden C ic = inköpspris (pump, ventiler, rör etc) C in = installations- och överlämningskostnader (inkl utbildning) C e = energikostnaden (förväntade driftkostnader för systemet) C o = operativa kostnader (arbetskostnad för normal övervakning) C m = underhåll och reparationskostnader (förebyggande åtgärder) C s = stilleståndskostnader (industri, samt korrigerande åtgärder) C env C d Vad ingår i LCC Ekvationen? = miljökostnader alt viteskostnader av villkor, etc. = avvecklings- och skrotningskostnader 19
Kostnadsfördelning inom LCC Installation 18% Miljö 7% Stillestånd 9% Drif t 9% Produkt 5% Underhåll 20% Energi 32% Installation+Produkt+Energi+Underhåll 75% av LCC-värdet 20
Förenklad praktisk LCC-modell Förenklad praktisk modell: LCC = C ic + C in + C e + C m LCC = Inköp + Drift + Underhåll Underhåll 18% 0% Inköp 23% LCC = livscykelkostnaden C in = installation (Inköp) C ic = inköpspris (Inköp) C e = energikostnaden (Drift) Drif t 59% C m = underhåll och reparationskostnader (Underhåll) 21
Viktigt i samband med LCC LCC är ett verktyg för att utvärdera två eller flera olika system vilket kräver: Alternativa tekniska lösningar Väldefinierade förutsättningar Resultatet blir inte bättre än den ingångsdata som används 22
EXEMPEL: Alternativa tekniska lösningar LCC startar med ett SYSTEM, inte enskilda PRODUKTER! Byta ut en pump med 70% mot en med 80% verkningsgrad sparar nästan 14% i elkostnad....men, i ett feldimensionerat pumpsystem kommer även en effektiv pump att operera ineffektivt och besparingen går förlorad!!! 23
System och inte Produkt 24
System och inte Produkt 25
System och inte Produkt 26
Process och inte Produkt Energi, kemikalier etc. Investering Markbehov Footprint Biofilm, MBR, etc High rate AS Chemical BNR Low rate BNR 27
Väldefinierade förutsättningar Fem parametrar för beställaren att ange: Drifttimmar Livslängd Energipris Räntesats Inflation 28
Väldefinierade förutsättningar Exempel på livslängd för produkter i system: Produktsystem, typ Avloppspump* Byggpump* Industripump* Omrörare* Renvattenpump Doseringspump Blåsmaskin Livslängd (år) 15 5 10 10 20 15 15 Drifttimmar/år (hr) 3650 2200 8700 8700 3650 3650 8700 * Baserat på MVD s PSR (ProduktSpecifika Regler) 29
Väldefinierade förutsättningar Exempel på ingångsvärden: Räntesats = 6% Kalkylränta = 4% Inflation = 2% Energipris = 0,97SEK/kWhr (Medelvärde från Svenskt Vattens VASS-databas för år2007. År2006 och år2005 var medelvärdet 0,91 resp 0,73 SEK/kWhr) 30
VARIMS LCC modell version1.0 Förenklad praktisk modell: LCC = C ic + C in + C e LCC = livscykelkostnaden C in = installation C ic = inköpspris (pump, ventiler, rör etc) Installation 18% Miljö 7% Stillestånd 9% Drif t 9% Produkt 5% Underhåll 20% C e = energikostnaden (förväntade driftkostnader för systemet) Energi 32% 31
Besök http://www.varim.se LCC Summering VARIM s LCC modell 32
Agenda 1. Potential för energibesparing Effekter och verkningsgrader, Motor-Pumphjul Pumphjul- Rörsystem, Nyckeltal (Specifik energi) 2. LCC System & inte produkt 3. Energibesparing i befintlig anläggning Räkneexempel VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper
Energibesparing bef anläggning Produkt och/eller system? P 1 (P in ) P hydr P 2 34
Räkneexempel: Bef anläggning Dimensionering av spolvattenpump för snabbfilteranläggning (inkl tryckledning): Q = 1000 m3/tim (skall ökas till 2000 m3/tim), 1timme/dag Hstat = 3,2 m Htot = 13,8m (Rörgalleri: L=35,5 m, RF DN300 + betydande antal punktförluster såsom T-rör, 90gradskrökar, avst- & backventil, flödesmätare, etc) H stat 35
Räkneexempel: Bef anläggning Rördim V-hastighet (m/s) Q (m3/tim) Ineffekt (kw) Specifik Energi (kwh/m3) Investering (SEK) Installation (SEK) Dimensionering av spolvattenpump inkl tryckledning Förutsättningar: Q=2000m3/tim; Hstat=3,2m DN 300 7,8 1986 313,8 0,1580 827 000 5 000 DN 400 4,4 2008 118,3 0,0589 429 000 135 000 DN 500 2,8 1982 59,7 0,0301 376 000 184 000 DN 600 2,0 1984 43,7 0,0220 361 000 253 000 DN 700 1,5 2004 37,3 0,0186 361 000 362 000 36
Väldefinierade förutsättningar Räntesats = 6 % Inflation = 2 % Kalkylränta = 4% Energipris = Drifttimmar = Livslängd = 0,97 SEK/kWhr 365 timmar/år 20 år 37
Räkneexempel: Bef anläggning 38
Räkneexempel: Bef anläggning 39
Användning av LCC Att tänka på: LCC utförs på ett system inte enskild produkt LCC-utvärdering föregås av systemdesign mha tex Specifik energi (inmatad effekt-kw / kapacitet-m3/hr) Undvik att överdimensionera!! Jämförelse mellan olika produkttyper kan kräva ytterligare moduler, tex Cin (underhåll/reparation) 40
LCC Vidareutveckling.. VARIM en branschförening inom Teknikföretagens Branschgrupper
Få det man betalar för! Provning Väl definierat i förfrågan hur mätning skall ske var i anläggningen och med vilken typ av instrument 42
Få det man betalar för! Referenser Provning SS-EN ISO 9906 ersätter ISO 2548 43
ANNARS.Prestanda - Vite Prestationsvite Vite = LCC E BES LCC E -m tol x α x LCC E LCC E LCC E BES LCC E = Uppmätt LCC-värde för energimodulen = Garanterat LCC-värde för energimodulen m tol = Toleransnivå (0-1) 0,1 α = Viktning av energikostnad (0-1) 44
ELLER..Prestanda - Bonus Prestationsbonus Bonus = LCC E LCC BES E -m tol x α x LCC E LCC E LCC E BES LCC E = Uppmätt LCC-värde för energimodulen = Garanterat LCC-värde för energimodulen m tol = Toleransnivå (0-1) 0,1 α = Viktning av energikostnad (0-1) 45
Prestanda Vite alternativt Bonus Prestationsvite skall inte överstiga...% av den, för leveransen i sin helhet, kontrakterade och garanterade livscykelenergikostnaden. 46
Pre-kvalificering (Godkännande av anbudsgivare) AFB.51 PRÖVNING AV ANBUDSGIVARE A Föregående års omsättning (koncernen) skall vara minst:. x anbudssumman B Företagets (koncernen) soliditet skall vara minst:. % C Arbetschef/Projektledare erfarenhet av motsvarande projekt skall vara minst:. år D Platschef erfarenhet av motsvarande projekt skall vara minst:. år E Kvalitetsledningssysten. Ja/Nej F Miljöledningssystem. Ja/Nej 47