Kungl. Tekniska Högskolan Kungl. Tekniska Högskolan Institutionen för Energiteknik 100 44 Stockholm http://www.energy.kth.se Miljö- och energiklassning av värmepumps- och.......... kylinstallationer En studie av förutsättningar och modeller för klassningsindex Anders Johansson, Per Lundqvist och Institutionen för Energiteknik, KTH (2002)
Miljö- och energiklassning av värmepumps- och kylinstallationer En studie av förutsättningar och modeller för klassningsindex Föreliggande rapport är baserad på en studie utförd på uppdrag av Naturvårdsverket. Studien har utförts för att undersöka förutsättningar och tänkbara modeller för en miljö- och energiklassning av kyl- och värmepumpsinstallationer. I köldmediekungörelsen sägs i 5 att: Aggregat skall konstrueras för och förses med köldmedier för lägsta möjliga effekt på ozonskiktet och klimatet på jorden. Köldmediekungörelsen 5:3 (1997) Och i 6 att: Sådana aggregat eller anläggningar skall väljas som innehåller köldmedier med lägsta möjliga effekt på ozonskiktet och klimatet på jorden. Vid bedömning skall hänsyn tas till vilka köldmedier och vilken teknisk utrustning som finns kommersiellt tillgänglig för det avsedda användningsområdet, liksom risken för andra hälso- och miljöeffekter. Köldmediekungörelsen 6:1 (1997) Naturvårdsverkets representant hade en önskan om att få implementera ett regelverk för miljö- och energiklassning av dessa aggregat baserad på TEWI-konceptet i köldmediekungörelsen. Det ursprungliga uppdraget avsåg en klassningsmodell för kyl- och värmepumpsaggregat, men författarna utökade klassningsobjekten till att röra de installationer i vilka de enskilda aggregaten endast utgör delar. Under projektets gång har enligt Naturvårdsverkets representants önskemål omfånget av klassningens objekt skurits ned till att gälla endast livsmedelsbutiker. 2
Efter att ha utfört en systemstudie och litteraturstudie, samrått med olika medlemmar i den (informella) referensgruppen, samt funderat och skissat en hel del, kan författarna i rapporten redovisa två förslag på hur ett klassningsverktyg baserat på TEWI-konceptet skulle kunna se ut. 1. Butikens totala energianvändning (i första hand elektricitet) och sammanlagda fyllnadsmängd utgör grunden för en TEWI-beräkning. Värdet vägs sedan mot butiksarean. Indexet får då enheten kg-co 2 -ekvivalenter/(år, m²). 2. Butikens totala energianvändning i kyl- och frysapplikationer (i första hand elektricitet) och sammanlagda fyllnadsmängd utgör grunden för en TEWI-beräkning. Värdet vägs sedan mot butikens behov av kyla i kyl- och frysdiskar. Indexet får enheten kg- CO2-ekvivalenter/(år, kwh-kyla). De beräknade värdena på indexen ligger sedan till grund för vilken miljö- och energiklass, i en skala från t.ex. A till E, butikens kyl- och frysinstallation skall placeras i. Hur denna klassning sedan skall graderas mot de framräknade indexen, är något som måste tas fram i samråd med butikskedjorna (ICA, KF, Axfood etc.). Dels för att det är de som kan avgöra rimligheten i graderingen, och dels för att det antagligen är de som skall fatta någon form av kloka beslut på grundval av klassningen. Frågan om vem som skall genomföra klassningen är heller inte besvarad, men det förefaller rimligt att något oberoende ackrediterat mätinstitut eller liknande genomför mätningarna. Inom studien har inte någon ställning tagits till hur incitamenten för kloka val skall se ut. Det måste rimligen finnas någon form av positivt incitament för en beslutsfattare som leder till att han eller hon gör ett klokt val. Beslutsfattare kan dels vara butiksägaren, som på grundval av klassningen kan profilera sig som miljövänlig, och dels butikens kunder som väljer att handla i just den butiken. Incitamenten så långt bygger alltså på beslutsfattares välvilja och världsuppfattning, Weltanschauung. (Checkland 1999) Det är emellertid författarnas mening att ingen av de två föreslagna modellerna är den mest lämpade vägen att gå för att uppnå en minskning av kyl- och värmepumpsinstallationers klimatpåverkan på längre sikt. Av de två föreslagna modellerna har den första hög hanterlighet men är behäftad med för dålig transparens, och det är tveksamt om ett klassningsverktyg baserat på denna modell över huvudtaget skulle vara ett relevant jämförelsemått. Den andra modellen har god transparens och skulle utgöra ett relevant jämförelsemått rörande livsmedelsbutikers klimatpåverkan, men den är knappast att betrakta som hanterlig. En lämpligare väg att gå skulle vara att påbjuda LCCP-analys vid projektering och ombyggnad av kyl- och värmepumpsinstallationer. Man får då inget index och ingen klassning, men man uppnår å andra sidan relativt god transparens, hanterlighet och hög relevans. Det är även författarens bedömning att införandet av krav på LCCP-analys vid konstruktion av kyl- och frysinstallationer i köldmediekungörelsen, skulle vara enklare och långsiktigt mer relevant än ett system för klassning av livsmedelsbutikers kyl- och frysinstallationer. 3
Innehållsförteckning Inledning...6 Uppdraget...7 Begrepp och definitioner...8 Kravspecifikation...11 Nödvändiga kriterier...11 Önskvärda kriterier...11 Begränsningar i kontexten...11 Slutsats: Kravspecifikation...12 Exempel på hårda och mjuka system...13 Exempel på hårda system: Aggregat...14 Exempel på hårda system: Installation...14 Mjuka system Human Activity System...14 Samma system - olika system...15 Aggregat och installationer...16 Aggregatet...16 Installationen...16 Användare och mål...18 Klienten...18 Beslutsfattaren...19 Problemägaren...19 Sammanfattning...20 Beskrivande exempel...21 CASE I: Kylning av telekomutrustning...21 CASE II: Villa med villavärmepump...22 CASE III: Livsmedelsbutik...22 4
Etablerade modeller och verktyg...24 Köldmediers direkta miljöpåverkan...24 Total Equivalent Warming Impact...25 Life Cycle Climate Performance...27 Slutsatser om TEWI och LCCP...27 Energy goodness number...28 Modifiering av TEWI...29 Olika verksamhet olika skalfaktorer...29 Systemgränsen: Var skall den sättas?...30 Mindre köldmediemängd i fler aggregat...31 Avgränsningar: Livsmedelsbutiker...33 Varför just livsmedelsbutiker?...33 Dokumentation och erfarenheter...34 Systemavgränsningar...35 Plug-in-enheter problemenheter...36 Systemavgränsningar i tid och rum...36 Två olika modeller...37 Kopplingen mellan index och klassning...40 Incitament och lagrum...40 Vad gör butikskedjorna idag?...40 Andra vägar att gå...41 Sammanfattning och slutsats...43 Referensgrupp...44 Källförteckning...45 5
Inledning I köldmediekungörelsen står det att aggregat och anläggningar skall väljas så att man får minsta möjliga påverkan på miljön. Ett sätt att minimera miljöpåverkan, och då främst bidragen till växthuseffekten, skulle kunna vara att reglera användningen av olika typer av köldmedier så att köldmedier med potentiellt hög direkt växthuspåverkan inte längre tilllåts vid nyinstallation; ungefär på samma sätt som vid utfasningen av CFC- och HCFCköldmedier. Emellertid visar studier på att de stora bidragen till växthuseffekten kommer ifrån användningen av köldmedier som arbetsmedier i kylmaskiner och värmepumpar, och inte ifrån direkta läckage. Bidrag från användningen i form av koldioxidutsläpp från drivenergiproduktionen. De enda undantagen är de fall där fyllnadsmängderna är mycket stora i kombination med stora komplexa köldmediekretslösningar. Något som kan förekomma i livsmedelsbutiker t.ex. Ett sätt att fånga en helhetssyn på köldmedieanvändningen och växthuseffekten, samtidigt som man kanske kan driva utvecklingen i en för miljön gynnsam riktning, skulle kunna vara genom att införa en miljö- och energiklassning av kyl- och värmepumpsaggregat; en klassning som tar hänsyn till hur köldmedierna används och inte bara stipulerar vilka köldmedier som får och inte får användas. Ett verktyg för detta skulle kunna vara ett system baserat på indexering där TEWI, eller ett modifierat TEWI-värde, används. På samma sätt som det inte räcker att endast se till köldmediets direkta växthuspåverkan, i händelse av läckage till atmosfären, räcker det inte med att endast se till de enskilda aggregaten där köldmedierna fungerar som arbetsmedium. Man måste vidga perspektivet till att inkludera den installation, och rent av byggnad, av vilken t.ex. västkekylaggregatet endast är en del i t.ex. en luftkonditioneringsinstallation. Anledningen till detta är helt enkelt det att ett enskilt aggregat kan vara mycket energieffektivt i sig, under vissa driftbetingelser, men å andra sidan vara placerat i en installation med stora förluster, eller där den helt enkelt är dåligt matchad mot behov. Å andra sidan kan en aldrig så bra installation vara placerad i en byggnad med onödigt stort uppvärmnings- eller energibehov. Det slutliga resultatet blir då ändå onödigt stor energianvändning. Det senare fallet kommer att till stor del täckas av en kommande EU-reglering om energicertifiering av byggnader, varför ett inte fullt så komplext systemperspektiv behöver anläggas i denna studie (C-EU 2001). Utgångspunkten för denna rapport är att ett systemperspektiv med installationen i fokus är en hanterlig och tillräckligt relevant utsträckning. Det finns emellertid ett annat, eller en annan kategori, system inblandat i en klassning av kyl- och värmepumpsinstallationer. Det är det system som själva klassningsförfarandet är en del av. Man kan kalla detta för ett subjektsystem; det som betraktar på de klassificerade installationerna, objektsystemen. Hur detta ser ut påverkar dels de krav man kan ställa på ett klassningssystem. I början av rapporten återfinns de systemresonemang som senare i rapporten leder till begränsningar i klassningssystemets utbredning. I avsnittet Etablerade modeller och verktyg finns resultatet av den litteraturstudie som utförts inom studien. En kort reflektion om utvecklingen inom den internationella kylbranschen återfinns i Mindre köldmedium i fler aggregat. I slutet av rapporten återfinns dels modellbeskrivningar för hur index skulle kunna räknas fram, men även en kanske lite oväntad slutsats. 6
Uppdraget Denna rapport är resultatet av en studie gjord för att utreda möjligheten att implementera någon form av miljö- och energiklassning av kyl- och frysinstallationer i livsmedelsbutiker, i t.ex. Köldmediekungörelsen. Det är viktigt att en miljöklassning av detta slag dels är relevant, dvs. att en implementering faktiskt resulterar i mindre miljöpåverkan (främst klimat), dels att den uppfattas som hanterbar för och i kyl- och installationsbranschen, men också att den möjliggör en uppgradering av klasserna på samma sätt som gjorts för hushållsapparater. Det är viktigt att komma ihåg att på flera viktiga punkter skiljer sig denna typ av anläggningar och system från hushållsapparater och de flesta andra konsumentprodukter: Aggregaten kan vara delar i en kommersiell verksamhet. Kyl- och värmepumpsaggregat är i det allmänna fallet endast delar i större komplexa system (installationer). Det finns ofta alternativa tekniker att uppnå samma funktion som med en kylmaskin eller värmepump i den specifika applikationen. Applikationerna där ett enskilt aggregat kan ingå är ibland flera. Olika applikationer kommer att leda till olika energieffektivitet. Det är inte självklart hur drivenergin skall definieras. För att med en miljö- och energiklassning nå ett meningsfullt resultat räcker det inte med att enbart fokusera på enskilda aggregat, utan ett systemperspektiv måste anläggas. Ett enskilt aggregat kan ju i sig vara energieffektivt och även använda ett arbetsmedium med liten direkt miljöpåverkan, men vara placerat i en ineffektiv installation eller köras på ett ineffektivt sätt. Att då enbart fokusera på det enskilda aggregatet, eller ännu värre, enbart arbetsmediet, ger inte ett gott resultat. Det är dessutom viktigt att en metod för energiklassning av kyl- och värmepumpsinstallationer är någorlunda koherent men inte onödigtvis överlappar ett framtida europeiskt regelverk för energiklassning av t.ex. byggnader etc. (C-EU 2001; Nilsson 2002). I denna rapport redovisas således en studie av olika modeller för en miljö- och energiklassning utav kyl- och frysinstallationer. I rapporten ingår även resultatet av en litteraturstudie om TEWI-konceptets historia, utveckling, företräden och nackdelar. Rapporten är författad av Anders Johansson vid Institutionen för Energiteknik på KTH, och har skrivits på uppdrag av Naturvårdsverket. Föreliggande rapport har finansierats av Naturvårdsverket enligt kontrakten Ö-192-01 respektive Ö-193-01 i. Innehållet i rapporten speglar emellertid inte nödvändigtvis Naturvårdsverkets ståndpunkt i frågan. i Enligt kontrakten skulle två rapporter författas, men författarna har funnit det mer lämpligt att endast leverera en slutrapport. Under studiens gång har två progressrapporter överlämnats till Naturvårdsverkets representant, Eva-Lotte Bernekorn-Sandin. 7
Begrepp och definitioner För att förtydliga resterande del av rapporten kommer här vissa förtydliganden av använda begrepp och definitioner att göras. Aggregat avser den enskilda kylmaskinen eller värmepumpen. Installation är det större system (VVS-system t.ex.) som aggregatet är en del av. Applikation brukar i lexikon beskrivas som ett behov och metoden att uppfylla detta. Luftkonditionering är en sorts applikation. Indirekt system brukar man kalla de system där man använder ett andra medium som får distribuera den genererade kyleffekten och värmeeffekten till de platser de skall upptas/avges. Denna typ av system gör att man kan minska fyllnadsmängden i köldmediekretsen avsevärt. Kompressorkylprocessen är ett annat namn på den så kallade mekaniska kylprocessen, där köldmediet kokar i förångaren vid lågt tryck och skapar på så sätt kylan. Kompressorn suger kontinuerligt bort den bildade gasen från förångaren och höjer trycket på denna. Köldmediet kondenserar i kondensorn och avger på så sätt värme till omgivande system. Köldmediet återförs till förångaren via en strypanordning där trycket sänks. Processen kan börja på nytt. Köldmedium är beteckningen på de föreningar och blandningar som används som arbetsmedium i kylprocesser; mekaniska kylmaskiner och värmepumpar, respektive värmedrivna kylmaskiner och värmepumpar. Kallas ibland för Freon, vilket var ett varumärke för DuPont. (Kylmedium är en hemsnickrad variant av köldmedium, en beteckning inte sällan använd av t.ex. journalister.) CFC är beteckningen på de fullständigt halogenerade klorerade kolväten som bl.a. använts som arbetsmedium i kylmaskiner och värmepumpar; t.ex. R11, R12 och R115. HCFC är beteckningen på de icke fullständigt halogenerade klorerade kolväten som bl.a. använts som arbetsmedium i kylmaskiner och värmepumpar; t.ex. R22 och R142b. HFC är beteckningen på de fluorerade kolväten som bl.a. används som arbetsmedium i kylmaskiner och värmepumpar; t.ex. R134a, R125, R143a och R32. Klassning av köldmedier sker enligt det amerikanska branschorganet American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) standard 34. Klassningen av köldmedier görs enligt två kriterier: Giftighet och brännbarhet. Se tabell 1. A = Inte giftigt B = Giftigt 1 = Inte brännbart 2 = Svagt brännbart (t.ex. ammoniak) 3 = Brännbart/explosivt (t.ex. propan) 8
Fyllnadsmängd är den mängd köldmedium [kg] som finns i t.ex. kylmaskinens köldmediekrets. Kylmedel är en benämning på det medium som används för att föra bort den avgivna värmen från kondensorn. Exempel på kylmedel är luft, vatten eller vatten med någon tillsats (se nedan). Köldbärare eller brine är beteckningen på det medium som används för att tillföra värme till förångaren (fördela den genererade kylan till användningspunkter). Ibland är detta medium luft (och betecknas då vanligen inte som köldbärare även om detta är dess funktion) men oftare vatten. Det senare vanligen med någon form av fryspunktnedsättande tillsatts, t.ex. någon form av salt eller formiat, glykol eller alkohol eller kombinationer av olika ämnen, t.ex. Hycool, Tyfoxit och Pekasol. (Melinder 1997, 1998) Energieffektivitet är en av de viktigaste parametrarna vid en tänkbar klassning av kyloch värmepumpsinstallationer. Energieffektiviteten brukar uttryckas som kyl- alternativt värmefaktor; dvs. hur mycket nyttig kyla/värme man får per satsad enhet drivenergi. I allmänhet brukar man se till erhållen kyl-/värmeeffekt per tillförd Watt eleffekt. Detta ger egentligen inte riktigt rätt värdering av effektiviteten på anläggningen, då man med detta synsätt förmodar konstanta driftparametrar och kontinuerlig drift, vilket mycket sällan förekommer. Riktigare är då att se till levererad nyttig kyla eller värme per år (kwh/år) per tillförd mängd drivenergi (kwh/år). Detta säger mer om hur aggregatet fungerar i installationen. (Se Köldfaktor och Värmefaktor.) Verkningsgrad är ett begrepp med vilket man avser hur stor nytta som erhålls per tillförd effekt, exempelvis. Vanligen är verkningsgraden mindre än 1 (ett), dvs. man får ut mindre nyttig energi (t.ex. mekaniskt arbete) än den tillförda energin (t.ex. värmeinnehållet i dieselolja). Köldfaktor och Värmefaktor är en annan typ av verkningsgrad, eller snarare godhetstal, som beskriver hur mycket kyla- respektive värmeenergi som genereras ur en kylprocess eller värmepump per tillförd mängd drivenergi. Dessa betecknas vanligen COP 2 (köldfaktor) respektive COP 1 (värmefaktor). Konvertering är ett missbrukat begrepp i kyltekniska sammanhang. I samband med utfasningen av CFC-köldmedier (R12, R500 och R502) blev det synonymt med att byta köldmedium och möjligen oljan i kretsen. Konvertering betyder egentligen att man förser en konstruktion med något som inte fanns tillgängligt i samband med den ursprungliga konstruktionen av t.ex. aggregatet; något som aktualiserats i samband med utfasningen av HCFC-medier. (Johansson 2001; Johansson och Lundqvist 2001a, b) System är ett ord som används i många sammanhang och vars innebörd sällan betraktas. Ordet system är ett modellbegrepp. Modellen är en beskrivning av ett fenomen, en verksamhet, en maskin etc. Systemet utgörs av ett antal enheter med stark inbördes koppling. Systemet avgränsas mot omgivningen med en mer eller mindre abstrakt systemgräns. Man brukar säga att det som inte påverkar systemet ligger utanför systemgränsen. (Bertalanffy 1968; Checkland 1999; Churchman 1968; Ingelstam 2002) ODP, Ozone Depletion Potential, ett mått på hur potent ozonnedbrytare en specifik förening är jämfört med R11. GWP, Global Warming Potential, är ett mått på hur kraftig växthusgas en specifik förening är. I allmänhet jämfört med koldioxid. 9
TEWI, Total Equivalent Warming Impact, är ett mått på hur stort bidrag till växthuseffekten användningen av ett köldmedium ger i en specifik applikation och ett specifikt aggregat. Modellen tar hänsyn till både det direkta och indirekta bidragen från användningen. LCCP, Life Cycle Climate Performance, är ett mer integrerat livscykel betonat angreppssätt på användnigen av specifika köldmedier bidrar till växthuseffekten. Är delvis baserad på TEWI. IIR, International Institute of Refrigeration, är en internationell sammanslutning för allt som har med kyl- och värmepumpteknik att göra. Organisationens intresseområden sträcker sig från livsmedelstekniska frågor, t.ex. infrysning, och kryokirurgi till storskaliga värmepumpar, från termofysikaliska egenskaper hos köldmedier och köldbärare till policyfrågor. EPEE, European Partnership for Energy and the Environment, är en intresseorganisation för företag inom kylbranschen, i första hand tillverkare av köldmedier, komponenter, aggregat etc. AFEAS, Alternative Fluorocarbons Environmental Acceptability Study, ett projekt drivet av Rand Corporation. 10
Kravspecifikation Vilka krav kan och ska man ställa på en klassningsmodell? Vid utformningen av t.ex. en klassningsmodell som den i denna studie efterfrågade, är det nödvändigt att man finner nödvändiga och önskade kriterier på hur ett klassningssystem skall utformas. Det är nödvändigt att ta hänsyn till kontextuella begränsningar, eftersom dessa är starkt begränsande för hur komplex klassningsmodellen kan vara. Om det finns en konflikt mellan vad som är praktiskt genomförbart på grund av begränsningar i personalens kompetens kan det vara nödvändigt att ändra på de önskvärda kriterierna. Nödvändiga kriterier För att ett klassningssystem skall fungera och vara trovärdigt krävs att: Systemet är transparent. Dvs. att av indexet och klassningen framgår dels vad som studerats och värderats, samt vad denna klassning innebär. Att klassningssystemet inte ger (stora) utrymmen för olika personliga tolkningar av resultatet och att resultatet inte bygger på individuella bedömningar. Önskvärda kriterier För att klassningssystemet skall vara relevant måste det: Beskriva rimliga relationer i miljöbelastningen mellan olika jämförda objektsystem. Gå att använda i olika typer av applikationer och systemutformningar, och ändå ge jämförbara resultat. Begränsningar i kontexten Begränsande faktorer för hur ett tänkt klassningssystem kan användas och hur komplicerat det kan bli implementera beror av faktorer i sammanhanget och omgivningen så som: Tidsåtgång för t.ex. mätningar i enskilda installationer. Det får helt enkelt inte ta för lång tid att genomföra varje individuell mätning som kan ligga till grund för beräkning av index. Klassningssystemet kan inte innebära att en stor mängd dyrbar utrustning används under långa perioder. Att t.ex. mäta massflöden i verkliga installationer är svårt och dyrbart att göra med god noggrannhet, samtidigt som små fel i data för massflöden ofta leder till stora fel i slutändan. Finns det personal som är kan genomföra de individuella klassningarna? 11
Slutsats: Kravspecifikation Det är således av stor vikt att ett miljö- och energiindex till grund för en klassning uppfyller tre kriterier: 1. Det är viktigt att klassningen är relevant. Dvs. att den faktiskt ger incitament för ett skifte mot teknik etc. som leder till mindre miljöbelastning. Skiftet av teknik skulle kunna bestå av nya teknologier att generera kyla och värme; alternativa teknologier att skapa ett angenämt inomhusklimat; alternativa arbetsmedier i kylmaskiner och värmepumpar; effektivare aggregat, installationer och stödmaskineri i dessa. 2. En modell för att ta fram ett index till grund för energi- och miljöklassning måste vara hanterlig för dem som är satta att ta fram underlag och index. Den får inte kräva för avancerade mätningar, ta lång tid etc. 3. Modellen måste också vara vad man brukar kalla transparent. Det måste vara möjligt för en lekman att förstå vad som studeras och räknas fram. Alltför abstrakta resonemang kan med andra ord inte ligga till grund för modellen och dess implementering. Samtidigt som systemet inte får bero på enskilda bedömningar i enskilda fall. Kan dessa krav uppfyllas samtidigt har man uppnått ett bra klassningssystem. Det är däremot inte ovanligt att dessa tre krav går emot varandra och en kompromiss blir nödvändig, t.ex. genom en begränsning i klassningssystemets applikationsutbredning: Man får koncentrera sig på någon eller några applikationer där floran av t.ex. kretsutformningar och systemlösningar inte är för brokig. Man får då flera klassningssystem som sinsemellan är jämförbara. 12
Exempel på hårda och mjuka system Olika typer av system Ett system brukar man säga utgörs av ett antal komponenter med sinsemellan starkare kopplingar än med andra komponenter. Ett system kan i sig vara uppbyggt av ett antal andra system, men utifrån det perspektiv som anlagts i det givna fallet är dessa delkomponentsystems interna beteende inte så intressant, och information där ifrån är ofta överflödig utifrån det perspektiv som anlagts. Genom att flytta systemgränsen utåt inkluderas fler av dessa system som i sin tur består av undersystem. Lite grand som ryska dockor eller kinesiska askar. Ordet system är ett modellbegrepp. Ett system utgörs av ett antal komponenter eller enheter som uppfattas ha starka kopplingar till varandra; till skillnad från nätverket där ingen åtskillnad görs mellan starka och svaga kopplingar mellan komponenterna. Systemet åtskils från omgivningen genom en mer eller mindre abstrakt systemgräns. De komponenter som inte anses påverkas av systemet ligger utanför systemgränsen (Bertalanffy 1968; Ekroth och Granryd 1994; Moran och Shapiro 1993). Det är alltså viktigt att avgöra vad som inte ingår i systemet (vad som ligger utanför systemgränsen och alltså tillhör omgivningen) likväl vad som faktiskt ingår i systemet. Beroende på vilken bakgrund, ambitioner etc. en betraktare har, kommer han eller hon att se olika saker i samma system. Systemet kommer alltså att utgöras av olika saker med olika kopplingar beroende på vem som beskriver det hela vem som modellerar det aktuella systemet. (Baxandal 1985; Checkland 1999; Churchman 1968; Östberg 1998, 2000) System kan grovt delas in i två kategorier: Hårda system respektive mjuka system. De senare brukar på engelska ofta kallas human activity systems (HA-system). Detta är egentligen en bättre beskrivning på denna typ av system i denna studies perspektiv (Checkland 1999). Hårda system har av någon beskrivits som något man kan pinka på i. Vi kan nöja oss med begränsningen system man kan ta på. Det finns en annan indelning man kan göra, en indelning med särskild vikt i t.ex. termodynamiken: Öppna respektive slutna system. Enligt den termodynamiska definitionen har det slutna systemet inget massflöde över systemgränsen, däremot kan t.ex. värme transporteras över den samma. På samma sätt kan omgivningen påverka och påverkas av systemgränsens, och därmed systemets, utbredning genom att utöva arbete på eller av den samma. I det öppna systemet tillåts även massa transporteras över systemgränsen. (Ekroth och Granryd 1994) i Per Storm, IVA 13
Exempel på hårda system: Aggregat Hårda system med anknytning till föreliggande rapport, är aggregat och installationer. Aggregatet kylmaskinen eller värmepumpen är ett typiskt hårt system. Fem komponenter i som interagerar med varandra på ett tydligt sätt. Systemgränsen sätts i princip mellan värmeväxlarnas primär- och sekundärsida. Ofta betraktas alltså enbart köldmediekretsen och systemet kan då betraktas som slutet. Ibland tas hänsyn till sekundärsidorna och de sekundära medierna, och systemet kan då betraktas som öppet. När aggregat modelleras på detta vis antas alltså inte den övriga installationen påverkas av kylmaskinen eller värmepumpen, och vice versa. En enskild typ och modell av aggregat, t.ex. ett vätskekylaggregat kan användas till flera olika applikationer: Luftkonditionering, butikskyla, värmeåtervinning eller värmepump. Exempel på hårda system: Installation I denna rapport avses med ordet installation t.ex. en luftkonditioneringsinstallation (ett exempel på en klimatiseringsinstallation), men ett fjärrvärme- eller fjärrkylanät är även det en typ av installation i detta sammanhang. I installationen kan det t.ex. ingå en värmepump eller en kylmaskin, liksom det kan ingå olje- eller gaspannor likväl som elpannor eller, som i fjärrkylafallet, frikylasänkor. En värmepump i ett fjärrvärmenät kan även tjäna som kylmaskin i ett fjärrkylanät. På samma sätt kan det i en värmepumpsinstallation ingå el-, olje- eller gaspannor som komplement, och i en luftkonditioneringsinstallation kan ett vätskekylaggregat tjäna endast som spetskapacitet när den huvudsakliga värmesänkan (frikyla) inte räcker till de varmaste dagarna. En annan typ av installation kan vara kyloch frysinstallationen i en livsmedelsbutik, där köldbärare vid olika temperaturnivåer cirkulerar ut i rörledningar genom butiken för att kyla kyl- och frysdiskar. Gemensamt för många av dessa exemplifierade installationer är att de i allmänhet är satta att fylla sina uppgifter i olika byggnader: Byggnader med olika fysiska förutsättningar, olika verksamhet och syften. I en byggnad kan det finnas flera olika installationer som förvisso tjänar olika syften i verksamheten, men som alla på något sätt påverkar varandra. Ett exempel på detta är livsmedelsbutiker som ofta har fler installationer: De kan ha en installation till att kyla kyldiskar. Samma installation kan mycket väl kyla frysinstallationens kondensor(er), men butiken kan även ha så kallade plug-in-enheter som frysdiskar, men ibland både till kyla och frys. Till detta kommer ofta en luftkonditioneringsinstallation med avfuktning av butiksluften, något som påverkar kyl- och frysdiskarnas prestanda positivt, värmeåtervinning och komfortkyla. Fjärrvärme används ofta för uppvärmning under vintern och kopplas då till luftkonditioneringsinstallationen. Alla påverkar varandra, liksom de påverkas av butikens möblering, kunder och byggnadens termiska beteende. Enskilda installationer eller delar därav, i en butik kan dessutom byggas om då och då. Mjuka system Human Activity System Human-activity-system (HA-system) eller mjuka system kan kanske vara svårare att beskriva i generella termer, men i de ovan beskrivna fallen skulle det kunna exemplifieras som fjärrvärmebolagets verksamhet eller verksamheten som pågår i butiken eller på kontoret. I fallet med fjärrvärme- och fjärrkylabolaget är det verksamheten att sälja tjänsten kyla respektive värme till olika kunder med olika behov. Kylan kan genereras med hjälp av en kylmaskin eller med en frikylasänka, på samma sätt som värmen i fjärrvärmenätet kan genereras med en värmepump eller en oljepanna. I det senare fallet kanske man även kan generera elenergi som kan säljas vid driften av oljepannan (oljeeldat kraftverk). Att driva en värmepump är alltså inget självändamål i bolagets verksamhet. Om man av något skäl förlorar kapacitet i värmepumparna (t.ex. på grund av en konvertering från R22 till R134a) kan man förse fjärrvärmenätet med mer kapacitet från ett oljeeldat kraftverk och i De fem grundläggande komponenter som krävs för att åstadkomma en kompressorkylprocess. 14
samtidigt få ut mer elenergi till försäljning på elmarknaden, och kanske tjäna mer pengar. I en livsmedelsbutik säljer man matvaror och ibland andra varor (så som cyklar, stereo och tv, trädgårdsredskap etc.) De olika klimatiseringsinstallationerna, tjänar till att upprätthålla ett bra klimat i kyl- och frysdiskar, bra klimat i butiken för kunder och personal osv. I detta fall är alltså ett vätskekylaggregat i en luftkonditioneringsinstallation bara ett medel att ge bättre förutsättningar för butikens verksamhet. I en kontorsfastighet kan det vara ett sätt av många att klimatisera lokalerna på ett sådant sätt att man får välbetalande hyresgäster. Ett annat möjligt mjukt system är det perspektiv i vilket man ser på flöden och generering av växthusgaser på nationell och global basis. Här betraktar man flöden av växthusgaser som HFC-köldmedier import, export och (antagna?) läckage från användning och möjligen generering av koldioxid vid kraftproduktion etc. där fossila bränslen används som energikälla. Detta är ett system som faktiskt skulle kunna betraktas både som hårt och mjukt, human activity, system. I själva verket analyseras dessa ofta i formen av hårda system. Att man historiskt sett gjort så i fallet med mjuka system är inte ovanligt, men kanske inte alltid det lämpligaste synsättet. (Checkland 1999; Miser och Quade 1985; Stern et al. 1992; Östberg 1998) Samma system - olika system Det är tydligt att samma företeelse, t.ex. ett vätskekylaggregat kan betraktas både som ett system i sig och som del i ett större system, t.ex. en luftkonditioneringsinstallation. En installation som bara är en liten del en förutsättning för ett företags verksamhet. Ett företag vars verksamhet påverkar utsläppen av växthusgaser och så vidare. Man kan beskriva det hela som att man rör sig utåt från ett enkelt i rummet väl avgränsat hårt system (vätskekylaggregatet) där de i aggregatet ingående komponenterna betraktas, till ett större system (luftkonditioneringsinstallationen) där vätskekylaggregatet endast betraktas som en del i installationen, tillsammans med pumpar och värmeväxlare. Installationen är en del i det större system som utgörs av byggnaden i vilken den befinner sig, och byggnaden är bara en av de förutsättningarna som krävs för att företaget skall kunna bedriva sin verksamhet (t.ex. att montera lastbilar). Allt är dessutom, i något avseende, knutet till det geografiskt svåravgränsade system som utgörs av flöden, utsläpp och generering av växthusgaser. När man rör sig från det perspektiv som betraktar vätskekylaggregatet till det som betraktar t.ex. byggnaden med sin luftkonditioneringsinstallation och dess koppling till företagets verksamhet, till perspektivet med flöden av t.ex. HFC-medier, ändrar man inte bara perspektiv avseende systemets utbredning, man ändrar dessutom den konceptuella upplösningen i modellen, liksom tidsutsnitt och betraktade storheter. Inget perspektiv och ingen systemmodell är i sig mer rätt än någon annan, men olika perspektiv är mer eller mindre väl lämpade att anta om man vill skapa en modell för t.ex. miljö- och energiklassningen av kyl- och värmepumpsinstallationer. 15
Aggregat och installationer Systemstudie av de system som blir utvärderade i en energiklassning: Objektsystemen De system som är satta att bli miljö- och energiklassificerade är i första anblicken hårda system, aggregat eller installationer, eller möjligen delar av större mer komplexa hårda system, installationer eller byggnader. Det är emellertid möjligt att klassificera dem som human activity systems, mjuka system. Dvs. delar av, eller förutsättningar för verksamheter. Betraktelsesättet kommer att påverka dels var systemgränsen mellan det klassificerade systemet och det som definierats som dess omgivning ligger, och därmed hur en klassningsmodell bidrar till en utveckling mot exempelvis mindre energianvändning och därmed minskade koldioxidutsläpp. Det styr också de medel som i det enskilda fallet står till buds för att flytta ett aggregat eller installation t.ex., till en högre klass. I den följande texten kommer detta att beskrivas med hjälp av ett antal exempel. Aggregatet I den enklaste systemavgränsningen har systemgränsen lagts kring det enskilda kyl- eller värmepumpsaggregatet. Man betraktar alltså aggregatet och dess prestanda vid olika inkommande respektive utgående temperaturer på sekundärsidorna, eller rent av vid olika förångningstemperaturer. Med denna utbredning av systemgränsen kommer man av nödvändighet att studera effekt kyleffekt, värmeeffekt och eleffekt. Ingen hänsyn tas till årsvariationer i driftbetingelser etc. Dessa data (prestanda vid givna temperaturer) är lätta att mäta. Antingen av tillverkaren eller ackrediterade mätinstitut. Att placera systemgränsen kring aggregatet ger god transparens och mycket god hanterlighet. Relevansen är emellertid obetydlig. Installationen När man flyttar systemgränsen ut från aggregatet så att hela den installation av vilken aggregatet utgör endast en del, blir det betydligt mer komplicerat. Man kan tänka sig att en värdering sker på två sätt: 1. Nominella driftbetingelser; Installationen betraktas i något dimensionerande fall. 2. Verkliga driftbetingelser; Installationen betraktas under t.ex. ett år. 16
I det första fallet är det, teoretiskt, möjligt att betrakta värmebalanser etc. i hela installationen vid något dimensionerande fall. Man ser alltså till effekten, och modellen möjliggör i viss utsträckning att se hur bra t.ex. ett vätskekylaggregat passar in i övriga installationen. I praktiken är detta mycket svårt att uppnå genom mätning av en färdig installation, men utgör egentligen den historiskt gängse metoden vid dimensionering av installationer. I det andra fallet tvingas man mäta en installation under ett helt år: Förhoppningsvis ett representativt år! Precis som i det förra fallet nödgas man mäta en stor mängd temperaturer och flöden, respektive energianvändning. I praktiken skulle detta betyda att installationerna byggs på ett annat sätt än idag; Dagens installationer är inte byggda för att mätas på i större utsträckning, och att införa de nödvändiga komponenterna innebär stora kostnader. Skillnaden mellan de två metoderna utgörs väsentligen av systemgränsens tidsutsträckning. Den första utgörs av samma tidsutsnitt som det som betraktas i Aggregatet ovan, det momentana. Medan det andra försöker ta hänsyn till årsvariationer i installationens driftbetingelser, tröghet i systemets delar etc. Man ser med andra ord till energianvändningen i installationen. Dessa två modeller betraktar installationen ad hoc. Ingen hänsyn tas till installationens lämplighet i den tänkta applikationen. I och med att det betraktade systemet har fler komponenter, inbyggda trögheter etc., minskar kanske inte i första hand transparensen, utan mest hanterligheten. Det är inte självklart hur installationen skall mätas: varje unik installation måste mätas för sig, kanske under så lång tid som ett år. Frågan är om engångsmätningar ens är tillräckligt! 17
Användare och mål Systemstudie av det system i vilket en klassningsmodell är ett verktyg: Subjektsystemet Hur skall modellen bakom ett index till grund för en miljö- och energiklassning utformas? Detta beror dels på vad som är syftet med klassningen, vem som är tänkt att använda klassningen, men även vem som blir satt att utföra den samma. Frågor som alltså berör modellens hanterbarhet, dess transparens och inte minst dess relevans. Ett rent kemiskt angreppssätt, som hade fungerat i fallet med CFC-utfasningen, fungerade inte. I det fallet hade en rad tillfälligheter spelat in så att kemikaliebyten blev möjliga. Något varken installatörer eller kunder tycktes insett i. Det är med andra ord viktigt att inte använda icke lämpliga angreppssätt från andra discipliner ii. Dvs. i fallet med HCFCavvecklingen fungerade inte ett rent kemiskt angreppssätt. Det är därför viktigt att inte enbart se till de enskilda mediernas GWP, till exempel. Det system som utgörs av en klassning av kyl- och värmepumpsinstallationer har ett antal aktörer, eller typer av aktörer. Dessa aktörer har en mer eller mindre tydlig rollfördelning inom systemet. Aktörkategorierna är Klient(er), Beslutsfattare(n) och Problemägare(n). Till dessa kommer ytterligare en aktör, nämligen den som genomför klassningen av enskilda installationer. Klienten Klienten för den föreliggande studien är staten: Riksdagen, Regeringen, deras underliggande myndigheter så som Naturvårdsverket, och i slutändan det Svenska folket. Detta är de i så måtto att Sveriges regering genom internationella avtal och så vidare, tagit på sig att minska de svenska bidragen till växthuseffekten (egentligen minska de svenska utsläppen av koldioxid och koldioxidekvivalenter). Studien avser att utreda möjligheterna för en miljö- och energiklassning av kyl- och värmepumpmaskiner: Genom att införa en miljöklassning av kyl- och värmepumpsaggregat eller -installationer, skulle man kunna (försöka) skapa ett tredjepartssug efter mer miljövänliga kylmaskiner och värmepumpar, eller i förlängningen minskade utsläpp av växthusgaser (från utläckande arbetsmedium till koldioxid från drivenergiproduktionen). Köparna av t.ex. kylinstallationer skulle lättare kunna upphandla de mest miljövänliga aggregaten och/eller installationerna och på så sätt minska (de potentiella) utsläppen av växthusgaser. Det perspektiv som först anslagits av Naturvårdsverket är aggregatet. Det borde gå att miljö- och energiklassificera kyl- och värmepumpsaggregat, på samma sätt som vitvaror. i Miser, H. och Quade, E., Red. (1985). Handbook of systems analysis. Chichester, John Wiley & Sons. Sid. 13-15. ii Ibid. Sid. 14. 18
Målet torde vara att minska det svenska bidraget till växthuseffekten. Att höja energieffektiviteten är i sig inget självändamål. Klienten i ett system för en miljö- och energiklassning kyl- och värmepumpsinstallationer kan således sägas vara Riksdagen genom Naturvårdsverket. Beslutsfattaren De aktörer som kan påverka innehållet i ett system benämns beslutfattare. Beslutfattaren kan påverka utformningen av objektsystemen antingen direkt eller indirekt. För att beslutsfattaren skall fatta kloka beslut måste han eller hon också uppfatta sig som problemägare: Det måste finnas ett positivt incitament att fatta just de beslut som klienten uppfattar som kloka. De som ansvarar för t.ex. en enskild livsmedelsbutiks systemlösning för att upprätthålla avsedda temperaturer i sina kyl- och frysdiskar, utgör en kategori beslutsfattare. Dessa beslutsfattare utgörs inte av konsulter eller liknande, utan av de personer som t.ex. har ansvar för butikskedjornas kommersiella strategier och marknadsframtoning. Dessa kan alltså påverka innehållet i systemet direkt: de kan välja vissa typer av systemutformningar om de uppfattare det som gynnsamt. I slutändan rör det sig sannolikt om i huvudsak ekonomiska incitament. I fallet med livsmedelsbutiker är även kunderna beslutsfattare. Genom att kunden (kanske) väljer en butik med miljöprofil istället för en annan är det kundens beslut som ger butiken incitament för att förändra utformningen på kyl- och frysinstallationer. Kundens incitament för att välja en butik framför en annan är snarast känslomässigt. Med andra ord, kunden som beslutsfattare, fattar sitt beslut på känslomässiga grunder. Butikerna å andra sidan fattar dem på i första hand ekonomiska: om de upplever att en grönare profil skulle vara tillräckligt gynnsamt för affärerna är det möjligt att de i slutändan väljer andra systemlösningar, andra kyldiskar, kylfronter med dörrar istället för luftridå etc. Nota bene, när det gäller användningen av ett system för klassning av kyl- och frysinstallationer, är Riksdagen eller Naturvårdsverket inte beslutsfattare, eftersom man inte direkt kan påverka innehållet i de klassificerade systemen genom klassningsförfarandet. De direkta beslutsmöjligheterna ligger hos andra. Problemägaren För att ett klassningssystem skall få vinna acceptans och få genomslag, krävs att beslutsfattarna (vilka de nu är) uppfattar sig som problemägare. När användningen av CFCmedier skulle avvecklas i Sverige hade lagstiftarna hjälp av att gemene man uppfattade ozonuttunningen som ett problem, i förlängningen ett potentiellt personligt problem. Detta ledde till stor del till en tredjepartsreglering (Gunningham et al. 1999). Dvs. enskilda individer valde t.ex. kylskåp utan CFC-medier osv. Företag som snabbt anpassade sig tog marknadsandelar. I fallet med ett klassningssystem för kyl- och värmepumpsinstallationer blir dels den använda modellens transparens viktig, men dessutom måste de uppfatta växthuseffekten som ett kanske större problem än att få hushållskassan att räcka till. Det är med andra ord inte självklart att beslutsfattarna uppfattar sig själva som problemägare. Förvisso uppfattar t.ex. Naturvårdsverket sig kanske som problemägare i ett system för energiklassning av kyl- och värmepumpsinstallationer, men det spelar ingen roll eftersom det inte kan påverka utformningen av kyl- och frysinstallationer annat än med lagstiftning med detaljstyrning av exempelvis aggregat skall utformas. Inom ett system för klassning har man inget annat inflytande än att man kan påbjuda själva klassningsförfarandet. 19
Sammanfattning Aktörerna i detta sammanhang skulle således kunna sägas tillhöra tre, kanske fyra, kategorier. Om man betraktar ett kylaggregat, t.ex. ett vätskekylaggregat, kan man se fyra aktörer som kan påverka aggregatets miljöpåverkan: Förstapartsaktören är således den som stiftar de lagar och regler som gör att t.ex. vissa arbetsmedium inte får användas och att aggregat och installationer måste uppvisa en viss energieffektivitet: Regering, riksdag etc. Dessa kan alltså påverka situationen genom att stifta lagar och regler. Andrapartsaktören skulle kunna sägas vara tillverkarna av aggregat och installationer samt tillverkarna av de ingående komponenterna, t.ex. kompressortillverkare, köldmedietillverkare och alltså den organisation som dimensionerar, tillverkar och säljer aggregatet. Köldmedietillverkaren kan påverka situationen genom att tillhandahålla arbetsmedium med så liten inverkan på miljön som möjligt. Tillverkarna av de övriga komponenterna, t.ex. kompressortillverkarna kan påverka situationen genom att förbättra konstruktionen på sina kompressorer så att de dels blir så effektiva som möjligt och att de är kompatibla med de nya arbetsmedium köldmedietillverkarna utvecklat(?). Tillverkaren av aggregatet kan i sin tur påverka situationen genom att välja det arbetsmedium som ger högst effektivitet och kanske minst fyllnadsmängd. Den kan dessutom välja de övriga ingående komponenterna så att aggregatet t.ex. blir så effektivt som möjligt (till rimlig kostnad). Det finns så en tredjepartsaktör: Den som köper denna typ av apparater och installationer. I fallet med avvecklingen av CFC-medier spelade tredjepartsaktörerna en väldigt stor roll för den framgång det svenska avvecklingsprogrammet kunde uppvisa. Många av de aggregat som innehöll CFCmedier var vitvaror (kylar och frysar): En typ av produkter med kanske sju till tio års livslängd. Samtidigt som avvecklingen ägde rum och strax där innan var ozondebatten uppe i media under en rad år. Ozonuttunningen uppfattades som ett allvarligt problem och man brukar säga att det var den första globala miljöfrågan. Det är möjligt att det hade funnits globala problem tidigare, men det var först nu under åttiotalet och början av nittiotalet som det också blev en global fråga (Nolin 1995). Faxar och ett Internet ännu i sin linda krympte avstånden i tid och rum. Information spreds snabbt och effektivt till många: alla hade tillgång till mer eller mindre samma information. Det har skrivits mycket om hur t.ex. Electrolux bytte spår och anpassade sig till en värld utan CFC-köldmedier (Hultén och Östlund 1994). En hel del brukar tillskrivas företagsledningen och individuella visioner hos individer där (Strannegård 2000). Viktigare är nog emellertid suget från tredjeparts aktörerna: köparna av kylskåpen och frysarna. En snabb anpassning till ett nytt köpbeteende hos kunderna gav en möjlighet att snabbt ta marknadsandelar och tjäna pengar (Gunningham et al. 1999; Hultén och Östlund 1994). Det är möjligt att en miljöklassning av kyl- och värmepumpsinstallationer och/eller aggregat skulle kunna återskapa ett liknande sug, men det är nog Sverige självt en för liten marknad för. Alldeles avgörande för hur en klassning av detta slag skall utformas, och i förlängningen om den skall ha något värde, är att frågan om vem som skall använda den och på vilket sätt, besvaras. Svaret är inte självklart. 20
Beskrivande exempel Exempel på hur kyl- och värmepumpsaggregat används, och hur olika placering av systemgränsen vid klassning kan slå. I detta kapitel kommer några exempel ges på hur kyl- och värmepumpsaggregat används och hur olika placering av systemgränser vid klassning skulle slå. Tre olika fall (case), tagna från verkligheten, beskrivs och utfallet av systemgränsens placering redovisas kortfattat. Inga namn på företag, organisationer etc. anges dock. CASE I: Kylning av telekomutrustning Landets största leverantör av tele- och datakomtjänster har ett stort antal stationer med utrustning runt om i landet, med de största i stockholmstrakten. Kylbehovet i dessa lokaler ligger på 500-1.500 W/m 2. Lite beroende på hur modern den är och hur stor andel datakommunikation som hanteras i den samma. I dessa stationer försöker man täcka kylbehovet så långt det går med frikyla; antingen genom kylning med uteluft, vilket går bra under den svalare delen av året, eller kylning mot berghål. I dessa fall räcker i allmänhet inte frikyla till de varmaste dagarna eller veckorna under sommaren. För att täcka kylbehovet dessa dagar används konventionella (enkla) kylmaskiner, ibland rent av s.k. splitaggregat. Inom koncernen har man en hög miljöambition man var t.ex. mycket tidigt ute och provkonverterade R22-aggregat och denna typ av lösningar ligger väl i linje med företagets ambitioner i dessa frågor. Lösningen med frikyla och billiga splitaggregat att täcka spetsbehovet med ger en hög energieffektivitet till en jämförelsevis låg kostnad. Det finns naturligtvis ett antal stationer där man inte har frikyla som huvudsaklig värmesänka, och i dessa används då konventionella kompressorkylaggregat. I något fall används kanske fjärrkyla. Om man nu betraktar de installationer som till största delen får sitt kylbehov täckt av frikyla, är dessa mycket energieffektiva. Det arbete (elenergi) som investeras går till att driva pumpar och fläktar; omgivningen tjänar som värmesänka. Under de varmaste dagarna täcker man spetsbehovet med små, inte speciellt energieffektiva kylaggregat. Om man väljer att klassificera enbart aggregat, kommer dessa att hamna i en låg klass. Det är inte orimligt att tänka sig att de hamnar i energi- och miljöklass D. Detta signalerar att man har en ineffektiv kylagenerering, vilket ju inte alls är riktigt, eftersom man till största delen förlitar sig på frikyla som i sammanhanget är mycket energieffektiv och miljövänlig. Om man flyttar ut systemgränsen så att hela klimatiseringsinstallationen ingår borrhål, fläktar, pumpar, tilluftsdon i lokalerna osv. ser man att installationen som sådan är energieffektiv. Installationen skulle sannolikt hamna i energi- och miljöklass A, trots de relativt ineffektiva billiga splitaggregaten för spetseffekt. 21
CASE II: Villa med villavärmepump Ett typiskt nybyggt svenskt enfamiljshus är idag utrustat med en frånluftsvärmepump och ett s.k. lågtemperaturssystem för värmedistributionen; ofta golvvärme på ett eller två plan, men ibland används konvektorer i båda eller något av planen. Frånluftsvärmepumpen täcker mellan 30 och 50 % av det maximala värmeeffektbehovet, vilket leder till en energitäckning på säg 50 á 80 %. Spetseffekten tillförs i allmänhet med hjälp av elvärmare (elpatroner) kopplade till vattenkretsen i distributionssystemet. Värmepumpen, med el-patroner och varmvattenberedare, cirkulationspumpar och frånluftsfläkt, är kanske inte den mest energieffektiva lösningen man kan tänka sig, men i moderna välisolerade hus får man ändå ett lågt uppvärmningsbehov. Själva värmepumpen kanske skulle hamna i energi- och miljöklass C. Om man placerar denna värmepump i en installation med golvvärme, med därför typiska framledningstemperaturer, kan den mycket väl hamna i klass B. Om man betraktar hela huset, som kanske har ett mycket lågt värmebehov, skulle detta system sannolikt hamna i klass A, eftersom effekttäckningen då skulle gå upp till kanske 50 % och därmed energitäckningen till kanske 80 till 85 %. Kritiska ord här är kanske och möjligen. Det beror nämligen på beteendet hos de som bor i huset, hur huset är möblerat, om man har mattor (vilket inte är så ovanligt), vilken typ av golv man har osv. Identiska hus med olika ägare kan ha mycket olika energibehov. Duschvanor, önskad inomhustemperatur, osv. påverkar, liksom om man har öppna eller stängda dörrar i huset, och hur detta är möblerat. Framför allt påverkas golvvärmens effektivitet av hur mycket mattor man har och hur tjocka dessa är. Genom att lägga en tjock matta på golvet försämras värmeväxlarnas (golven!) effektivitet (man sänker värmegenomgångstalet) och temperaturdifferensen mellan rumsluften och distributionsvattnet ökar; vilket leder till högre kondenseringstemperatur, med sänkt energieffektivitet för värmepumpen som följd. En väl så energieffektiv värmepump (av något slag) kan bli ineffektiv eftersom de som bor i huset kanske vill ha det väldigt varmt inne, duschar mycket och har mycket tjocka mattor. CASE III: Livsmedelsbutik Livsmedelsbutiker kan i detta sammanhang ha mycket komplicerade installationer. För att beskriva detta skall vi här se på en inte alltför ovanlig konfiguration. I en större livsmedelsbutik har man tre installationer som skulle kunna beröras av en klassning: En installation för att kyla kyldiskar och kylrum, som även kyler kondensorerna på frysdiskarna; en luftkonditioneringsinstallation som förutom att den kyler butiksluften under den vara delen av året även avfuktar butiksluften; slutligen en fjärrvärmeinstallation för uppvärmning vintertid. I och med att luftkonditioneringsinstallationens energieffektivitet går ner något eftersom den även arbetar som luftavfuktare, något som kan sänka energiklassningen för densamma, men å andra sidan fungerar kyl- och frysdiskarna bättre eftersom de därmed får mindre påfrostning på de kalla värmeväxlarytorna. Fjärrvärmeinstallationen skulle överhuvudtaget inte beröras av någon energiklassning, hur dålig och ineffektiv den möjligen än är. Ovan har ett antal installationer med indirekta distributionssystem beskrivits, alltså system där man använder en köldbärare. Detta innebär att man cirkulerar en köldbärare i långa rör runt i butiken, men som gör att fyllnadsmängden i kylaggregaten går ner högst väsentligt. För att värmeväxlarna i kyldiskar etc. skall fungera så bra som möjligt brukar man låta temperaturen på köldbäraren stiga med tre till fyra grader från det att den lämnar vätskekylaggregatet till dess den kommer tillbaka till den samma. Om det är så att isoleringen av de kalla köldbärarrören är felaktigt utförd så att isoleringen inte fungerar som den skall (isoleringen kan vara för tunn eller blivit fuktig t.ex.) och det därmed läcker in värme till köldbäraren, skulle en temperaturhöjning om i storleksordningen 1 C av köld- 22