metoder för att sänka effektbehovet vid fjärrvärme Rapport I 2009:41

metoder för att sänka effektbehovet vid fjärrvärme Rapport I 2009:41

metoder för att sänka effektbehovet vid fjärrvärme anders lindén kristofer eriksson björn sjöholm ISBN 978-91-7381-056-2 2009 Svensk Fjärrvärme AB

förord Under senare år har nya frågeställningar med kopplingar till såväl värmeproduktion och -distribution som effektiv energianvändning och utsläpp av växthusgaser blivit allt mer aktuella. Hur man kostnadseffektivt kan minska effektbehovet i byggnader anslutna till fjärrvärme är till exempel en ny fråga. Eftersom utnyttjad effekt inte tidigare varit en direkt kostnad för kunden har frågan inte varit aktuell. Av den orsaken finns det begränsade kunskaper om utprovade och verifierade åtgärder. Frågan om effektbesparing har initierat denna utredning. Projektet Metoder för att sänka effektbehovet vid fjärrvärme har genomförts av Anders Lindén, Kristofer Eriksson och Björn Sjöholm, ÅF-Infrastruktur AB. Anders Lindén har sammanställt slutrapporten. Fortum Värme har bidragit med förbrukningsdata för aktuella anläggningar som har kompletterat ÅFs egna mätningar. Projektet har finansierats av forskningsprogrammet Fjärrsyn och ÅFs forskningsstiftelse Åforsk. En referensgrupp med representanter för fjärrvärmeföretag har följt projektet och remissbehandlat rapporten. Gruppen har bestått av Kjell Gidlöf, Fortum Värme, Gunnar Nilsson, Göteborg Energi, Holger Feurstein, Ringsjö Energi, Daniel Byström, Skellefteå Kraft, Patrik Holmström, Svensk Fjärrvärme, Conny Håkansson, Svensk Fjärrvärme och Lars Vestergren, Vattenfall. Eva-Katrin Lindman Ordförande i Svensk Fjärrvärmes teknikråd Rapporten redovisar projektets resultat och slutsatser. Publicering innebär inte att Svensk Fjärrvärme eller Fjärrsyns styrelse har tagit ställning till innehållet. 4

innehållsförteckning Förord... 4 Innehållsförteckning...5 1. Sammanfattning...7 1.1 Energianvändning i byggnader 7 1.2 Kostnadseffektiva besparingsåtgärder 7 1.3 Resultat 8 1.4 Sammanfattande slutsatser 8 2. Projektbeskrivning...10 2.1 Bakgrund och syfte 10 2.2 Mål 10 2.3 Genomförande 11 2.3.1 Omvärldsanalys 11 2.3.2 Uppföljning av genomförda åtgärder 11 2.3.3 Förslag till metoder och åtgärder 11 3. Energianvändning i byggnader... 12 3.1 Energiflöden i en byggnad 12 3.2 Byggnaders livscykelkostnad 13 4. Begreppet effekt... 14 4.1 Byggnaders värmeeffektbehov 14 4.1.1 Flerbostadshus effektbehov 15 4.1.2 Kontorshus effektbehov 16 4.2 Effektbegreppet i fjärrvärmetaxor 16 4.3 Effektbegreppet i denna utredning 18 4.3.1 Värmetaxans pedagogiska utformning 19 4.3.2 Drivkrafter för kunden 19 5. Metod för effektkartläggning... 20 5.1 Schematisk arbetsprocess för effekt- och energikartläggning 20 5.2 Metodik och prioritering 20 5.2.1 Analysprogrammet Pia 22 6 Metoder för effektbesparing...23 6.1 Energistatistik, uppföljning och analys 23 6.2 Flytta eller sprida laster i tid 23 6.3 Driftoptimering 24 6.4 Utetemperaturens och luftflödets inverkan på verkningsgraden för våv-utrustningar 25 6.4.1 Roterande värmeväxlare 25 6.4.2 Batterivärmeväxlare 26 6.4.3 Åtgärder för att optimera våv-utrustningars funktion 27 6.5 Sänkt innetemperatur när det är särskilt kallt ute 27 6.6 Rätt tilluftstemperatur vid FT(X) 28 6.7 Ventilationsåtgärder 28 6.7.1 Anpassad ventilationsdrift vid låga utetemperaturer olika scenarier 28 5

6.7.2 Konsekvenser för inomhusklimatet vid temporärt minskad ventilation 30 6.7.3 Frågor till aktuella myndigheter 32 6.7.4 Synpunkter från myndigheterna 32 6.7.5 Kommentarer till lämnade synpunkter från myndigheterna 34 7. Resultat från genomförda åtgärder...35 7.1 Köpcentrum/galleria 35 7.1.1 Köpcentrum/galleria dygnseffekter 37 7.2 Kontorshus 38 7.3 Kyrka 39 7.4 Flerbostadshus A 40 7.5 Flerbostadshus B 41 8. Slutsatser...43 9. Litteraturförteckning...45 Bilaga Exempel på åtgärder... 46 1. Generella metoder 46 2. Objektspecifika metoder (anpassade till förutsättningarna i respektive objekt) 53 6

1. sammanfattning Fjärrvärmeleverantörernas kostnader för produktions- och distributionsanläggningar styrs av kundernas gemensamma maxeffektbehov. Kan maxeffektbehovet begränsas innebär detta att utnyttjandet av fjärrvärmeleverantörernas produktions- och distributionsanläggningar effektiviseras, fler kunder kan försörjas av befintliga anläggningar. Även produktionskostnaderna och energianvändningens miljöpåverkan minskar om effekttopparna kan begränsas. Fjärrvärmeleverantörerna går nu mot en mer effektbaserad taxa. För kunderna innebär en sådan taxa både att effektkostnaden ökar och att marginalpriset de kallaste vinterdagarna blir högre. Samtidigt får man ekonomiska motiv att minska effektbehovet och effektivisera värmeanvändningen. Frågan om hur effektbehovet i byggnader kan begränsas har emellertid tidigare inte varit aktuell varför det finns begränsade kunskaper om utprovade och verifierade metoder, vilket initierat denna utredning. Utredningen syftar till att hjälpa fjärrvärmekunder att sänka sina byggnaders effektoch värmebehov genom att ge konkreta förslag på angreppssätt och kostnadseffektiva åtgärder. Inom utredningen har också ett antal allmängiltiga frågor avseende effekt- och värmebesparing studerats, exempelvis om insatserna skall inriktas på att begränsa de mest extrema topparna eller minska effektbehovet generellt när det är kallt ute. En annan fråga är om man kan spara effekt och värme och samtidigt förbättra inomhusklimatet. 1.1 Energianvändning i byggnader En byggnads effekt- och energibehov bestäms av det komplexa samspelet mellan bl.a. byggnadens placering och utformning, installationer, fastighetsdriften och brukarnas beteende. En förutsättning för att kunna minska den primärt tillförda energin är att förlusterna begränsas, annars kommer minskad energitillförsel att innebära sämre komfort. Teoretiskt finns det många sätt att begränsa effektbehovet i byggnader, t.ex. genom att flytta eller sprida laster i tid, att minska effekt- och värmeanvändningen genom att minska behovet/värmeförlusterna aktuella tidsperioder, att utnyttja lagring av värme i byggnadsstommen och att utnyttja spillvärme från processer. Beroende på förutsättningarna i den aktuella byggnaden är de praktiska möjligheterna oftast mer begränsade. Varje byggnad har sina unika förutsättningar, men det finns ändå många åtgärder som kan tillämpas generellt. 1.2 Kostnadseffektiva besparingsåtgärder Värmeeffektbehovet varierar kraftigt även mellan olika byggnader inom samma kategori. De mest kostnadseffektiva besparingsåtgärderna finns att hämta inom själva driften av byggnaden. Detta gäller både effekt- och värmebesparing. Åtgärderna bör därför företrädesvis handla om att se till att fasta installationer, utrustningar och apparater etc. används så effektivt som möjligt. Förenklat handlar det om att se över driftstrategierna för att få största nytta av varje tillförd kwh. Först i andra hand bör det bli tal om förslag till åtgärder som kräver några egentliga investeringar. För att fastställa den faktiska driftstrategin i komplexa byggnader krävs samtidiga 7

mätningar av olika parametrar med inverkan på värmeanvändningen. Energi- och effektanvändningen kvantifieras i tid till storlek och energislag samt fördelas på olika funktioner som t.ex. uppvärmning, ventilation, tappvarmvatten, kyla för komfort och processer. Med detta underlag och statistik över effekt- och värmebehovet som grund kan förslag till konkreta åtgärder för att sänka energikostnaderna tas fram. Ett minskat värmebehov kan enklast åstadkommas genom att drifttider för ventilationen anpassas efter verksamhetens faktiska behov, minskade ventilationsflöden, undertempererad tilluftstemperatur och förbättring av värmeåtervinningens funktion. Den generellt sett enklaste och mest kostnadseffektiva åtgärden för att minska värmeeffektbehovet är att minska luftflödena då det är som kallast ute. I ett kontorshus kan ventilationen svara för 70 % av det totala effekt- och värmebehovet. Om t.ex. utrustningen för värmeåtervinning i en kontorsbyggnad inte fungerar kan effektbehovet fördubblas. Eftersom den mest kostnadseffektiva åtgärden för att minska värmeeffektbehovet är att minska luftflödena har myndigheter med ansvar för byggande och inomhusmiljö tillfrågats huruvida ett antal specificerade scenarier för ventilationsdrift kan accepteras. Svaren från dessa myndigheter skiljer sig åt och är inte entydiga. Frågan bör därför utredas fortsatt. I flerbostadshus är effektbehovet jämförelsevis jämnt fördelat över dygnet, sånär som på momentana effekttoppar beroende på stora varmvattentappningar på morgonen. Genom att låna värme från radiatorkretsen vid stora tappningar eller att minska värmetillförseln i radiatorkretsen under ett några morgontimmar kan effektbehovet jämnas ut. Sänkt innetemperatur när det är kallt ute är en åtgärd som är närmast generellt tillämpbar i alla byggnadstyper. Inomhustemperaturen kan fördel tillåtas glida med utomhustemperaturen så att den t.ex. är 20 C vid kallare ute än -5 C. 1.3 Resultat Genomförda åtgärder i olika typer av byggnader har följts upp med avseende på olika faktorer, främst effekt- och värmebesparingar. De flesta åtgärderna har varit av driftkaraktär, vilket betyder att investeringarna har varit närmast försumbara relativt besparingarna. Besparingar har kvantifierats med hjälp av egna mätningar och effektuppgifter på timbasis från Fortum Värme och redovisas i både diagramform och reda siffror. Besparingarna skiljer sig åt mellan de olika byggnadskategorierna ju mer komplexa installationer, desto bättre är de uppnådda resultaten. Värmekostnadsbesparingen i två flerbostadshus uppgår till drygt 20 %. Denna kan jämföras med 43-54 % effektbesparing och 41 % värmebesparing i ett kontorskomplex respektive 24-43 % effektbesparing och 68 % värmebesparing i ett köpcentrum/galleria. I intervallet för effektbesparing är den första procentsatsen baserad på timmedeleffekt och den andra på dygnsmedeleffekt. 1.4 Sammanfattande slutsatser Effekt- och värmebehov kan minskas i fjärrvärmeanslutna byggnader med tämligen enkla medel. De flesta och samtidigt mest kostnadseffektiva åtgärderna finns att hämta 8

i byggnadens tekniska drift. Genom att optimera driften kan oftast både effekt- och värmebehov minskas. I första hand bör man försöka att minska värmebehovet och först i andra hand kan man försöka återvinna värme. Den absolut mest lönsamma enskilda åtgärden är att se till att vidtagna besparingsåtgärders funktion vidmakthålles över tid. Besparingsutrymmet är större i kontorsbyggnader än i flerbostadshus - ju mer komplicerad anläggningen är, desto större anledning att optimera driften. Den största besparingspotentialen finns vanligtvis i att anpassa ventilationsdriften till verksamhetens faktiska behov samt att se till så att utrustningar för värmeåtervinning fungerar optimalt vid olika driftfall och över tid. Den mest kostnadseffektiva åtgärden för att minska värmeeffektbehovet är att minska luftflödena då det är som kallast ute. Ventilationsåtgärder kan samtidigt drastiskt minska elbehovet. Myndigheter med ansvar för byggande och inomhusmiljö har tillfrågats huruvida ett antal specificerade scenarier för ventilationsdrift kan accepteras, men svaren från dessa är inte entydiga. Frågan bör därför utredas fortsatt. Det inte finns något motsatsförhållande mellan låg energianvändning och ett gott inomhusklimat. Det är av väsentlig betydelse för både energianvändningen och inomhusklimatet att minimera energiströmmarna i en byggnad såväl vinter som sommar. Förutsättningarna för ett gott inomhusklimat ökar med väl planerade besparingsåtgärder. En värmetaxa utgör inte bara ett instrument för fjärrvärmeleverantören att kommunicera priset på nyttigheten, utan kan också innehålla ekonomiska incitament för att få kunden agera på ett eller annat sätt. Just hur leverantören definierar abonnemangseffekten och tar betalt för denna utgör det ekonomiska incitamentet för kunden att agera och bestämmer samtidigt vilken typ av åtgärder som är mest lönsamma. Är leverantören i första hand ute efter att få ner de högsta effekttopparna i gryningen de kallaste vardagarna är sannolikt effektbegreppet timmedeleffekt (kwh/h) mest verkningsfullt om man vill få kunden att agera på egen hand. I utredningen har fem byggnader av olika kategorier följts upp med avseende på effekt- och värmebehov före och efter åtgärder. Denna uppföljning ger vid handen att effektbesparingen, i procent räknat vanligtvis är lägre än värmebesparingen, även i de fall där effektbesparing har prioriterats. Detta visar dels att det är enklare att spara värme än effekt, dels att åtgärder för värmebesparing är mer kostnadseffektiva. En orsak till detta är att effektbesparingar definitionsmässigt syftar till att begränsa kortvariga effekttoppar, med lågt värmeinnehåll. Värmebesparingar däremot syftar till, eller bör syfta till, att sänka effektbehovet över tid. Även en måttlig effektbesparing kan då ge en ansenlig värmebesparing. Om kunderna minskar sina värmebehov innebär detta förlorade intäkter för fjärrvärmeleverantörerna. Detta skall dels vägas mot att produktions- och distributionsanläggningar effektiviseras, genom att fler kunder kan försörjas av befintliga anläggningar, och dels att produktionskostnaderna och energianvändningens miljöpåverkan minskar. Sist men inte minst är nyttan av nöjdare kunder inte att förakta. I bilaga redovisas kortfattat ett större antal åtgärder med avseende på åtgärd, beskrivning, lösning samt för- och nackdelar. 9

2. projektbeskrivning 2.1 Bakgrund och syfte Fjärrvärmeleverantörernas kostnader för produktions- och distributionsanläggningar styrs av kundernas gemensamma maxeffektbehov. Kan maxeffektbehovet begränsas innebär detta att utnyttjandet av fjärrvärmeleverantörernas produktions- och distributionsanläggningar effektiviseras, fler kunder kan försörjas av befintliga anläggningar. Även produktionskostnaderna och energianvändningens miljöpåverkan är avsevärt högre än normalt vid maxeffektbehov, eftersom topplastpannor måste utnyttjas vid maxeffekt och dessa är ofta baserade på fossil eldningsolja. Då det är som kallast ute är det ofta inversion i storstäderna, ett speciellt väderläge då luften inte blandas om i höjdled som den brukar, vilket gör att avgaser och andra luftföroreningar blir kvar i marknivå. Detta betyder att det av denna orsak finns anledning att begränsa eldning sådana dagar, framförallt eldning med fossila bränslen. Inte bara värmeanvändningen utan även enskilda effekttoppar påverkar alltså både den totala värmekostnaden och energianvändningens miljöpåverkan. Detta innebär att såväl kunden, leverantören som miljön gagnas om effekttopparna kan begränsas. Fjärrvärmeleverantörerna går nu mot en mer effektbaserad taxa. För kunderna innebär en sådan taxa både att effektkostnaden ökar och att marginalpriset de kallaste vinterdagarna blir högre, men samtidigt att man får ekonomiska motiv att minska effektbehovet. Eftersom verklig utnyttjad momentan effekt inte tidigare varit en direkt kostnad för kunden har frågan om hur effektbehovet i byggnader kan begränsas inte varit aktuell. Det finns därför begränsade kunskaper om utprovade och verifierade metoder. Projektet Metoder för att sänka effektbehovet vid fjärrvärme syftar till att redovisa ett praktiskt tillvägagångssätt för att sänka befintliga byggnaders effekt- och värmebehov samt att föreslå kostnadseffektiva åtgärder för olika byggnadskategorier anslutna till fjärrvärme. Ytterst är syftet med projektet att hjälpa fastighetsägarna att agera på eget initiativ, utifrån värmetaxans incitament, genom att ge konkreta förslag på kostnadseffektiva åtgärder. Syftet har också varit att studera ett antal allmängiltiga frågor avseende effekt- och värmebesparing, exempelvis om insatserna skall inriktas på att begränsa de mest extrema topparna eller minska effektbehovet generellt när det är kallt ute. I det senare fallet sparar man ju både effekt och energi. Andra frågor är om man kan spara effekt och energi och samtidigt förbättra inomhusklimatet, vilket angreppssätt man bör tillämpa då man skall identifiera mest kostnadseffektiva åtgärd, eller kombination av åtgärder, i det enskilda objektet. Ytterligare exempel på allmängiltiga frågor är om myndigheter med ansvar för byggande och inomhusmiljö accepterar förändrad ventilationsdrift vintertid. Godkänner man t.ex. tillfälligt minskade ventilationsflöden de kallaste dagarna? 2.2 Mål Projektets mål är att redovisa ett praktiskt tillvägagångssätt för att sänka byggnaders effektoch värmebehov, dels ett metodiskt perspektiv och dels exemplifiering genom fallstudier. Ett övergripande mål är att projektet skall ge resultat som kan vara vägvisande i branschen för att uppnå effekt- och värmebesparing i olika typer av byggnader anslutna till fjärrvärme. 10

2.3 Genomförande Projektet har omfattat delarna Omvärldsanalys, Uppföljning av genomförda åtgärder och Förslag till metoder och åtgärder enligt följande: 2.3.1 Omvärldsanalys Litteraturstudier, intervjuer/diskussioner med företrädare för värmeleverantörer, fastighetsägare och teknikleverantörer, aktuella myndigheter med flera. Fokus har varit att kartlägga aktuell expertkunskap, parternas intresse och incitament, samt att identifiera kommersiellt gångbar teknik för ett genomförande, främst i form av drifttekniska åtgärder. 2.3.2 Uppföljning av genomförda åtgärder Denna del består av uppföljning av genomförda åtgärder i tidigare studier med avseende på besparingseffekt, eventuell påverkan på inomhusklimatet och kostnader. Besparingseffekten har kvantifierats med hjälp av egna mätningar och effektuppgifter på timbasis från Fortum Värme, före och efter åtgärder. 2.3.3 Förslag till metoder och åtgärder Metoder och arbetsprocesser för effekt- och energikartläggning respektive metoder och kostnadseffektiva åtgärder för effekt- och energibesparing som testats i genomförda utredningar har följts upp och utvärderats. 11

3. energianvändning i byggnader Energianvändningens syfte är att tillgodose och säkerställa ett antal primära funktioner som ett gott termiskt inneklimat, luftkvalitet, varmvatten, belysning m m. Solinstrålning Uteluft infiltration Personvärme Avluft Kylkondensorer kylmedelskylare El Vatten Fjärrvärme Transmission Vädring läckage Varmvatten Avlopp Schematisk bild över energiflöden i en byggnad En stor del av den energi som tillförs för belysning och apparater, solinstrålning och personvärme bidrar indirekt till uppvärmningen och minskar behovet av prima, köpt energi. 3.1 Energiflöden i en byggnad Energibehovet bestäms av det komplexa samspelet mellan bl.a. byggnadens placering och utformning, installationer, fastighetsdriften och brukarnas beteende. Energibalans för ett sjukhem med 48 vårdplatser; tillförd, använd och bortförd energi 12

Som framgår av figuren är transmissionsbehovet avsevärt högre än primärt tillförd energi för uppvärmning. Orsaken är att spillvärme från apparater, belysning och personer samt solinstrålning bidrar till att täcka förlusterna och alltså minskar behovet av köpt värme. Energieffektivisering kan definieras som åtgärder för att minska energianvändningen samtidigt som man bibehåller eller förbättrar nytta och funktion jämfört med tidigare. Inomhusklimatet är en betydelsefull faktor som ryms inom begreppet funktion. En förutsättning för att kunna minska den primärt tillförda energin är att förlusterna begränsas, annars kommer minskad energitillförsel att innebära försämrad komfort. 3.2 Byggnaders livscykelkostnad En byggnads livscykelkostnad består till ca 90 % av olika driftkostnader, vilket kan jämföras med ca 1 % projekteringskostnad och 9 % byggkostnad. 100% Driftkostnad 90% 10% 1% Byggkostnad 9% Projektering 1% Figuren illustrerar schematiskt en byggnads livscykelkostnad Av driftkostnaderna kan 50 % utgöras av energikostnader. Genom att minska energikostnaderna ökar driftnettot. Detta förbättrar inte bara avkastningen utan ökar samtidigt byggnadens värde. 13

4. begreppet effekt Inom fysiken definieras effekt som mängden arbete uträttat per tidsenhet. Detta är ekvivalent med förändringshastigheten av energi eller arbete i ett system och definieras genom: P = de/dt, där P är effekt E är energi eller arbete t är tid SI-enheten för effekt är Watt, som är lika med en Joule per sekund. För t.ex. bilmotorer mäts effekten momentant som högsta möjliga effektuttag. Maxeffekten kan endast tas ut kortvarigt. För fjärrvärme finns det flera olika effektbegrepp det finns ingen gemensam definition utan den varierar från företag till företag och också inom respektive företag. I denna utredning definierar vi begreppet effekt som den definieras i fjärrvärmetaxan, som ofta innehåller en effektparameter. Detta innebär att det inte finns någon entydig definition eftersom fjärrvärmetaxans konstruktion varierar kraftigt mellan olika företag. I fjärrvärmetaxesammanhang förekommer effektbegreppen timmedeleffekt, dygnsmedeleffekt, vintermedeleffekt och årsmedeleffekt, se kap. 5.2 nedan. Den mest utpräglade effekten är timmedeleffekt. Under en timme kan emellertid effektbehovet variera ganska kraftigt även vid maxeffektbehovet, främst beroende på störttappningar av varmvatten eller start/stopp av ventilationsaggregat. I Energisparprojektet Märsta sjukhem loggades 350 parametrar med inverkan på energianvändningen var femte minut under ca 3,5 år. De högsta femminutersvärdena på effektuttaget från fjärrvärmenätet översteg timmedelvärdena vid maxeffektbehov med ca 20 % trots effektbesparande installationer och kontinuerlig ventilationsdrift. 4.1 Byggnaders värmeeffektbehov Effektmax inträffar vanligtvis tidiga mornar. Verksamheten i lokaler har då ännu inte kommit igång i egentlig mening, varför värmebidraget från den energi som primärt tillförs för belysning och apparater samt personvärme är mycket begränsat. Bidrag från solinstrålningen är helt försumbart vintermornar. I följande tabell redovisas normala värden för effektbehov för flerbostadshus och kontorsbyggnader i Mälardalsområdet, fördelat på funktionerna uppvärmning, ventilation och varmvatten. Funktion Flerbostadshus W/m 2 Kontorsbyggnad W/m 2 Uppvärmning 18-50 10-30 Ventilation 25 17-50 Varmvatten 3-20 1-3 Totalt 45-95 28-85 Som synes varierar effektbehovet kraftigt mellan olika byggnader inom samma kategori, trots att värdena ligger inom det normala. Om t.ex. utrustningen för värmeåtervinning i 14

en kontorsbyggnad inte fungerar ökar effektbehovet med 30-50 W/m2. 4.1.1 Flerbostadshus effektbehov För flerbostadshus beror effektbehovet främst på aktuell utomhustemperatur, men också på varmvattenförbrukningen och ventilationsdriften. Januari 2009, mån 5/1 - söndag 11/1 4 0 0 3 5 0 3 0 0 8 6 4 2 Effekt (kw) UteTemp (ºC) kwh/h 2 5 0 2 0 0 1 5 0 0-2 -4-6 Temperatur 1 0 0 5 0-8 -10-12 0-14 Effektbehov (kwh/h) för ett flerbostadshus och utetemperatur under en januarivecka 2009 Juni 2008, mån 16/6 - sön 22/6 4 0 0 25 Effekt (kw) 3 5 0 UteTemp (ºC) 3 0 0 20 kwh/h 2 5 0 2 0 0 15 Temperatur 1 5 0 10 1 0 0 5 0 5 0 0 Effektbehov (kwh/h) för samma flerbostadshus och utetemperatur under en junivecka 2008 15

De två diagrammen visar mätningar på samma flerbostadshus under dels en januarivecka och dels en junivecka. Effekttoppar på upp till 100 kw kan förklaras med stora varmvattentappningar. Det aktuella flerbostadshuset är ett s.k. miljonprogramhus om 5 560 m 2, med en specifik värmeanvändning om 215 kwh/m 2 och år. Denna värmeanvändning är 37 % högre än medelvärdet för kategorin 2.3, Bostadshus friliggande uppförda 1946-1975 enligt Fortums statistik. Varmvattenförbrukningen är ungefär dubbelt så hög som normalt. 4.1.2 Kontorshus effektbehov För kontorshus beror effektbehovet främst på aktuell utomhustemperatur, ventilationsdriften och värmeåtervinningens funktion. 3500 3000 Drift vardagar 2500 kwh/h 2000 1500 1000 500 Drift helger 0-20 -10 0 10 20 30 Utetemp Effektbehov mellan kl. 07-08 i ett större kontorshus vid olika utetemperaturer Diagrammet visar ventilationsdriftens stora betydelse för effektbehovet i ett kontorshus om ca 38 000 m 2 med en stor personalrestaurang. Den årliga specifika värmeanvändningen är 165 kwh/m 2 och år. Röd linje visar effektbehovet vardagar som funktion av utetemperaturen vid full ventilationsdrift, medan grön linje visar effektbehovet vid helgdrift. Vid helgdriften ventileras endast hygienrum och serverrum etc. Diagrammet visar vidare att spridningen mellan mätvärdena är stor trots att endast timvärden mellan kl. 07 och 08 redovisas. Förklaringen är bland annat ofullkomlig drift och att verksamheten i köket kan variera från dag till dag, men också att effektbehovet beror på om utetemperaturen är fallande eller stigande. En annan orsak är irrationella faktorer fenomen som inte kan förklaras hur mycket man än mäter. 4.2 Effektbegreppet i fjärrvärmetaxor Abonnemangs- eller effektkostnaden beräknas olika från fjärrvärmeleverantör till fjärrvärmeleverantör. Effektbegreppen timmedeleffekt, dygnsmedeleffekt, vintermedeleffekt, årsmedeleffekt och avtalad effekt förekommer. Nedan exemplifieras hur ett antal leverantörer definierar effekt i värmetaxan: 16

Fortum Värme tar i Stockholm betalt för årseffekten. Denna uttrycks i kw och beräknas från uppmätta timvärden (kwh/h) under perioden oktober-april. Vid beräkningen tas de fem högsta mätvärdena bort och årseffekten beräknas som ett medelvärde av de fem därefter högsta mätvärdena under det senaste året. Den beräknade årseffekten avrundas nedåt till närmaste heltalmaximal timmedeleffekt (kwh/h). Årseffekten revideras den 1 januari varje år. Växjö Energi har en effekttaxa där effekten bestäms genom att beräkna medelvärdet av respektive högsta entimmes medeleffekt under de 10 dagar då dygnets medeltemperatur ligger närmast -2 grader C, under perioden januari-mars. Denna effekt tillämpas sedan under tolvmånadersperioden 1 april-31 mars. Göteborg Energis värmetaxa innehåller en effektdel. Prisgrundande medeleffekt baseras på medelvärdet av det faktiskt uppmätta effektuttaget av de tre högsta dygnsmedelvärdena från den senaste rullande tolvmånadersperioden. Vattenfall levererar fjärrvärme i flera orter runt hela Sverige. Värmetaxan varierar från ort till ort, i t.ex. Uppsala har man ingen effektparameter i taxan medan man i Vänersborg införde en ny prismodell med effektprissättning från och med den 1 januari 2009. Denna nya prismodell består av två delar; en effekt- och en energidel. Effektdelen styrs av det maximala uttaget under ett dygn i januari, dvs. av högsta dygnsmedeleffekt. E.ON tillämpar begreppet debiteringseffekt (E) i sin värmetaxa. Debiteringseffekten beräknas normalt som medelvärdet av de två senaste årens medeleffektuttag baserat på den normalårskorrigerade värmeanvändningen januari-februari och avrundas till närmaste heltal. Debiteringseffekten kan alltså knappast definieras som en effekt utan snarare som en medelförbrukning uttryckt i kw. Skellefteå Krafts värmetaxa påminner om E.ONs. Abonnemangsavgiften beror på vilken medeleffekt som behövs för att klara husets maximala behov av värme. Medelbehovet kallas abonnerad effekt (E) och mäts i kilowatt (kw). Den abonnerade effekten (E) räknas fram genom att energianvändningen i kilowattimmar delas med ett kategorital (K). Kategoritalet för villor och flerbostadshus är 940 respektive 790 för kommersiella byggnader med tidsstyrd ventilation. Den abonnerade effekten bestäms genom att förbrukningen för december, januari och februari divideras med kategoritalet och avrundas till jämna kilowatt. Ringsjö Energi skriver avtal med sina företagskunder om en abonnerad effekt. Denna ingår som en parameter i värmetaxan. För att säkerställa att kunden inte tar ut högre effekt än avtalat installeras en flödesbegränsare. Vill kunden öka sitt effektuttag skrivs ett nytt avtal. Vill kunden minska sin abonnerade effekt krävs förhandlingar. Norrenergi i Solna tillämpar en värmetaxa där abonnemangsavgiften beror på kundens värmeuttag för uppvärmning och varmvatten under ett normalår, benämnd abonnemangseffekt eller E-värde (kw). Abonnemangseffekten fastställs av Norrenergi genom att medeltalet av de två senaste kalenderårens energianvändning i kwh, normalårskorrigerade med hänsyn till utomhustemperaturen, divideras med kategoritalet 2 200 timmar för bostadshus respektive 1 700 timmar för övriga byggnader. 17

4.3 Effektbegreppet i denna utredning Denna utredning har syftet att ta fram metoder för att minska effektbehovet i byggnader anslutna till fjärrvärme då värmeproduktion och -distribution är som mest belastad, dvs. då de är som kallast ute, genom att få fastighetsägarna själva att agera efter incitament i värmetaxan. Detta betyder att kundens motiv att spara effekt är ytterst begränsat om effektparametern i taxan är baserad på värmeanvändningen under ett antal vintermånader eller i ytterlighetsfallet då effekten är bestämd i ett avtal. Då styrs kunden i stället av taxans incitament att minska värmeanvändningen, dvs. av kostnadsnivån på vinterpriset. 3500 10 Effekt (kwh/h) 3000 5 Dygnsmedeleffekt (kwh/dygn) 2500 2 månaders medeleffekt kwh/h 2000 0 UteTemp Max, kwh/h 1500-5 Max, kwh/dygn 1000 UteTemp (ºC) -10 500 0-15 Diagrammet visar effektbehovet för en kontorsbyggnad under två januariveckor 2009, uttryckt som timeffekt (kwh/h), dygnsmedeleffekt respektive 2-månaders medeleffekt samt utetemperaturen. Även begreppet dygnsmedeleffekt är trubbigt om leverantören t.ex. vill få ner effekttoppar i gryningen när det är som kallast ute. Att flytta eller sprida laster i tid under samma dygn eller att utnyttja lagring av värme i byggnadsstommen ger ingen påverkan på dygnsmedeleffekten och med andra ord inget ekonomiskt incitament för kunden. Motivet för kunden att begränsa kortvariga toppar genom sparåtgärder är dessutom lågt då dessa toppar per definition inte innebär någon nämnbar ökning av värmebehovet. Däremot finns det ett tydligt incitament att minska värmeanvändningen generellt under de kallaste dygnen. För att minska dygnsmedeleffekten krävs närmast generellt att värmeanvändningen minskas, dvs. att värmeförlusterna reduceras. I figuren ovan illustreras effektbehovet för en kontorsbyggnad under två januariveckor 2009, uttryckt som timeffekt, dygnsmedeleffekt respektive 2-månaders medeleffekt. Timeffekten varierar kraftigt över dygnet och veckodag, främst beroende på ventilationens drifttider, och visar stor följsamhet med utetemperaturen. Maxtimeffekten, ca 3 300 kwh/h, inträffar en särskilt kall morgon, 2009-01-05 kl. 07.00, då ventilationen slås på. Verksamheten i byggnaden har så dags inte ännu påbörjats, varför värmebidraget från 18

belysning, apparater och personer är mycket litet. Denna maxtimeffekt kan jämföras med max dygnsmedeleffekt, ca 2 200 kw, och 2-månaders medeleffekt, ca 1 280 kw. Den sistnämnda påverkas knappast inte alls av vare sig enstaka eller återkommande effekttoppar och heller inte av enstaka kalla dagar, vilket betyder att kunderna inte har något ekonomiskt motiv att begränsa effektbehovet. Dygnsmedeleffekten visar god följsamhet med utetemperaturen men påverkas endast i ringa mån av kortvariga effekttoppar. 4.3.1 Värmetaxans pedagogiska utformning Fjärrvärmeleverantörens kostnader styrs i hög grad av kundernas gemensamma maxeffektbehov och därmed också kostnaderna för värmekunderna. En värmetaxa utgör inte bara ett instrument för leverantören att kommunicera priset på nyttigheten, utan kan också innehålla ekonomiska incitament för att få kunden agera på ett eller annat sätt, t.ex. att tekniskt förbättra sin anläggning eller ändra sitt förbrukningsmönster. Med t.ex. en flödestaxa ger man kunden motiv att förbättra avkylningen av primärvattnet genom prissättningen på flödet ger man mer eller mindre påtagliga ekonomiska motiv för den lyhörde kunden att agera. På motsvarande sätt kan man via taxan få kunden att reagera på pris på maxeffekt och vinterpris på energi och få denne att förändra sitt förbrukningsmönster. Omvänt kan man som leverantör knappast få kunderna att förbättra avkylningen eller förändra förbrukningsmönstret om taxan inte ger några sådana ekonomiska incitament. Tyvärr är det få kunder som analyserar, eller begriper, vad taxan innebär för deras respektive anläggningar i form av incitament för lönsamma kostnadsbesparingar. Inte ens professionella fastighetsägare, med vissa undantag, brukar inse taxans möjligheter. Om nu värmetaxan utformas för att styra kunderna och få dessa att reagera på taxans intentioner kan man fråga sig varför man som värmeleverantör inte uttryckligt förklarar och anger orsaken till dessa intentioner samt ger exempel på lämpliga åtgärder som kunden kan genomföra. Man skulle också kunna ha en räknesnurra på hemsidan där kunderna kan göra enkla beräkningar över hur ekonomiskt lönsamma olika förbrukningsförändringar är. 4.3.2 Drivkrafter för kunden Om abonnemangskostnaden bestäms utifrån uppmätt, verklig maxeffekt per timme eller på dygnsbasis innebär detta att marginalpriset de kallaste vinterdagarna blir jämförelsevis högt. Detta betyder samtidigt att kunderna får ekonomiska motiv att minska effektbehovet kalla vinterdagar genom last- eller behovsstyrning. Om energipriset dessutom är differentierat i ett vinter- och ett sommarpris får kunderna incitament att generellt minska energibehovet under högpristid. Vill man få kunden att spara bort kortvariga effekttoppar måste taxan baseras på max timeffekt, på motsvarande sätt som vid effektabonnemang för el. Just hur fjärrvärmeleverantören definierar abonnemangseffekten och tar betalt för denna utgör det ekonomiska incitamentet för kunden att agera och bestämmer samtidigt vilken typ av åtgärder som är mest lönsamma. Ju tuffare villkor och högre pris, desto större anledning att vidta åtgärder. Detsamma gäller om energipriset är differentierat i ett vinter- och ett sommarpris. 19

5. metod för effektkartläggning Syftet med en effektkartläggning är normalt att utreda förutsättningarna att sänka de högsta värmeeffekttopparna i den aktuella byggnaden och samtidigt effektivisera värmeanvändningen eller vice versa. Kartläggningen skall identifiera konkreta förslag på besparingsåtgärder som kostnadseffektivt reducerar fjärrvärmekostnaderna och -användningen. Effekt- och energikartläggningar genomförs principiellt på samma sätt, men med delvis olika fokus. 5.1 Schematisk arbetsprocess för effekt- och energikartläggning Förberedelser På plats Redovisning Samla in data, ritningar, areor, statistik etc Planera uppdraget och ta kontakt med driftpersonal. Instrument vad behövs? Inventera installationer, hämta info ur driftdator, fotografera Identifiera strategiska mätobjekt, applicera instrument för loggning Skriftlig rapport och redovisning Granskning och kvalitetskontroll 5.2 Metodik och prioritering Erfarenhetsvis finns de mest kostnadseffektiva besparingsåtgärderna att hämta inom själva driften av byggnaden/anläggningen. Detta gäller både effekt- och värmebesparing. Kartläggningen bör därför ytterst handla om att se till att fasta installationer, utrustningar och apparater etc. som (redan) finns i anläggningen används så effektivt som möjligt. Förenklat handlar det om att se över driftstrategierna för att få största nytta av varje tillförd kwh värme. Först i andra hand bör det bli tal om förslag till åtgärder som kräver några egentliga investeringar. 20

Metodiken, som alltså i första hand går ut på optimera driften, bygger i stort på att genom strategiska mätningar och besiktningar, tillsammans med intervjuer av driftpersonal och företrädare för verksamheterna, kartlägga och analysera hur driften kan effektiviseras ur effekt- och energisynpunkt. Kartläggningen måste omfatta all värmeanvändning, dvs. såväl användningen av fjärrvärme som el till kylmaskiner/värmepumpar och dylikt som kan ge värmebidrag, för att analyser, slutsatser och lönsamhetskalkyler skall bli korrekta. Effekt- och energianvändningen kvantifieras i tid till storlek och energislag samt fördelas på olika funktioner - t.ex. uppvärmning, ventilation, tappvarmvatten, kyla för komfort och processer. För att fastställa den faktiska driftstrategin krävs samtidiga mätningar av olika parametrar med inverkan på värmeanvändningen. Dessutom krävs mätningar för kontroll av värmeåtervinningsutrustningars funktion med mera, utifrån den aktuella byggnadens specifika installationer och utrustningar. Med detta underlag och statistik över effekt- och värmebehovet som grund kan förslag till konkreta åtgärder för att sänka energikostnaderna tas fram. Kartläggningarna koncentreras på följande: Okulär besiktning av byggnadens klimatskal. Besiktning av teknikinstallationer. Arbetet fokuseras på funktionsbesiktningar av värmeanläggningar, ventilationsanläggningar, tappvarmvattensystem, kylanläggningar/värmepumpar samt övriga tekniksystem med avgörande betydelse för värmeanvändningen. Mätningar för att fastställa den faktiska driftstrategin. Långtidsmätningar, vanligtvis under minst en vecka, kompletteras med momentana effektmätningar på t.ex. större förbrukare med varierande belastning eller som går intermittent. Kontroll av verkningsgrad för värmeåtervinningssystem för såväl ventilation och kondensorvärme som processer. Kontroll av temperaturer i olika media. Sammanställning av förbrukningsstatistik för fjärrvärme och el. Analys av effektuttag för fjärrvärme och primärvattnets avkylning, T, och hur dessa varierar med utomhustemperaturen. Analys av möjliga bidrag från kondensorvärme från kylmaskin/ värmepump eller andra spillvärmekällor. Kvantifiering av fjärrvärmens fördelning på uppvärmning, ventilation och tappvarmvatten. Åtgärdsförslag kopplade till driften och installationer. Sammanfattningsvis baseras metodiken på att mäta upp hur driften fungerar genom samtidiga mätningar av olika parametrar med inverkan på värmeanvändningen. Drifttider för t.ex. ventilationen bör fastställas via mätningar på elserviserna. Det räcker inte med att kontrollera inprogrammerade drifttider på ett styrur eller i driftdatorn, utan de bör helst kontrolleras genom mätning. Det är inte ovanligt att t.ex. ett hjälprelä har klibbat ihop, med kontinuerlig drift som resultat, eller att tidkanalerna i driftdatorn/duc inte alls styr de installationer som driftkorten visar. 21

5.2.1 Analysprogrammet Pia Som ett alternativ eller komplement till särskilda mätningar av parametrar med inverkan på värmeanvändningen kan byggnadens styr- och övervakningssystem utnyttjas. I moderna kommersiella fastigheter kan stora mängder data loggas via styrsystemet, både momentana och historiska. Funktionsanalys kan då göras med hjälp av lagrade värden i styrdatorn. Analysverktyg finns oftast i styrprogramvaran. Tyvärr saknas det ofta tillräckligt kraftfulla verktyg för att effektivt kunna analysera sådana stora mängder data. Med hjälp av analysprogrammet Pia, utvecklat av KTH och ÅF, kan stora datamängder analyseras i tredimensionella diagram där den tredje dimensionen visualiseras med färgsättningen. 22

6 metoder för effektbesparing Teoretiskt finns det många sätt att minska effektbehovet i byggnader, t.ex. genom att flytta eller sprida laster i tid, att minska effekt- och energianvändningen genom att minska behovet/värmeförlusterna aktuella tidsperioder, att utnyttja lagring av värme i ackumulatorer och/eller byggnadsstommen, att utnyttja spillvärme från processer eller olika kombinationer av dessa metoder. Beroende på förutsättningarna i den aktuella byggnaden är de praktiska möjligheterna oftast mer begränsade. Ett minskat värmebehov kan t.ex. åstadkommas genom börvärdesförskjutning av styrparametrar, minskade ventilationsflöden och/eller förbättring av värmeåtervinningens funktion. Frågan är vilken faktisk inverkan olika åtgärder får på effektbehovet och inomhusklimatet i byggnaden. I detta kapitel beskrives några besparingsåtgärder lite närmare. En sammanställning av ett större antal åtgärder redovisas i bilagan Exempel på åtgärder (för att sänka effektbehovet vid fjärrvärme). De flesta åtgärderna ger både effekt- och värmebesparing. 6.1 Energistatistik, uppföljning och analys Den avgjort mest lönsamma enskilda åtgärden är att se till att vidtagna besparingsåtgärders funktion vidmakthålles över tid. Erfarenheter från många olika anläggningar visar att det är lätt att genom driftförändringar och med teknikens hjälp effektivisera energianvändningen, men svårt att vidmakthålla uppnådda besparingar. I vissa fall genererar besparingsåtgärder av olika skäl inte den lönsamhet de teoretiskt borde och i andra minskar besparingseffekten efter hand. Orsakerna till att besparingsåtgärder inte ger avsedd effekt kan vara flera, men skulle i ett tidigt skede kunna konstateras och förebyggas om energi- och vattenförbrukning systematiskt följs upp och analyseras. Betydelsen av en noggrann förbrukningsstatistik kan inte nog betonas. Statistiken skall föras lokalt för att ge största nytta och helst av den som ansvarar för den dagliga driften. Moderna datoriserade driftövervakningssystem innehåller nödvändiga statistikverktyg. Det finns också bra programvaror som kan läggas in i en vanlig PC, men då blir problemet att någon t.ex. veckovis måste göra avläsningar av ett antal mätare och sedan mata in uppgifterna i datorn. Detta brukar erfarenhetsmässigt inte alltid fungera nöjaktigt i praktiken, varför automatisk avläsning av mätarna från driftdatorn måste rekommenderas. 6.2 Flytta eller sprida laster i tid I flerbostadshus är effektbehovet jämförelsevis jämnt fördelat över dygnet, sånär som på momentana effekttoppar beroende på hög varmvattenanvändning, främst vid stora tappningar på morgonen. En sparsamt använd metod för att flytta eller sprida laster i tid är att t.ex. vid stora tappningar av varmvatten momentant låna värme från radiatorkretsen. En annan metod är att helt enkelt minska värmetillförseln i radiatorkretsen att under ett några morgontimmar genom sänka framledningskurvan och på så sätt utnyttja värme lagrad i byggnadsstommen. En sådan styrfunktion finns i nästan alla reglercentraler. Bägge metoderna är enkla men har sina begränsningar och kan påverka det termiska inneklimatet negativt. 23

Diagrammet visar effektbehovet i ett flerbostadshus under ett vardagsdygn. Diagrammet har erhållits från Växjö Energi AB. I ovanstående diagram visar den heldragna linjen effektuttaget (kwh/h) under ett vardagsdygn och den streckade linjen effekten om framledningstemperaturen sänks mellan kl. 06.00 och 09.00 då varmvattenförbrukningen är som störst. Metoden sänker effektbehovet, och alltså effektkostnaden, men inte värmebehovet eftersom man senare under dagen måste betala tillbaka det man lånat vilket bilden visar. I annat fall blir komforten lidande! Om man sänker framledningstemperaturen vid utetemperaturer lägre än t.ex. -6 o C med ca 15 o C mellan kl. 06 och 09 vardagar sparar man motsvarande effekt i radiatorsystemet som de stora varmvattentappningarna kräver under motsvarande tid. Notera att behovet av temperatursänkning i antal grader är beroende av vald kurva i reglercentralen. I stället för att sänka kurvan kan man minska flödet i radiatorkretsen under samma tidsperiod. Detta är lite mer komplicerat men kan förbättra avkylningen av fjärrvärmevattnet. 6.3 Driftoptimering Driftoptimering handlar om att effektivisera byggnadens/anläggningen drift utifrån dennas unika förutsättningar. Driftoptimering går ut på att se över driftstrategierna så att de fasta installationer, utrustningar och apparater etc. som finns i anläggningen används så effektivt som möjligt, för att begränsa effektbehovet och få största nytta av varje tillförd kwh. Se också metod för effektkartläggning ovan. Ju mer komplicerad anläggningen är, desto större anledning att kartlägga och optimera driften! Exempel på frågor som driftoptimeringen skall ge svar på vid komplicerade anläggningar: Ventilation Är drifttiden för ventilationen optimalt anpassad efter verksamhetens faktiska behov? Kan idrifttagningen av ventilationen på mornarna spridas över tid vid flera aggregat? 24

Är ventilationsflödena anpassade till verksamhetens krav vid vinterdrift, dvs. kan de reduceras? Kan ventilationsflödena anpassas efter utetemperaturen eller behovsstyras efter verksamhetens krav? Kan ventilationen köras på halvfart de första morgontimmarna? Finns förutsättningar för återluftföring? Kan tillufttemperaturen sänkas? Är ventilationsanläggningarna optimalt sektionerade? Fungerar värmeåtervinningen optimalt vid olika utetemperaturer? Finns möjlighet att byta till effektivare våv? Kan inomhustemperaturen sänkas då det är särskilt kallt ute? Uppvärmning och kyla Är värmesystemet korrekt injusterat? Värms och kyls det samtidigt? Kan tillopps- och returtemperaturerna i värmesystemet anpassas så att spillvärme kan dumpas in i värmesystemet och minska behovet av prima värme? Är dimensioner på ventiler rätt anpassade på primär- och sekundärsidan? Finns det några kortslutningar på sekundärsidan? Finns förutsättningar för effektbegränsning genom prioritering av tappvarmvatten? Återvinns kondensorvärme? Finns det läckande ventiler i kylashuntar? Finns möjlighet att stänga av KB-pumpar vintertid? Kan avkylningen av primärvattnet förbättras? Lågt DT är ofta en signal om att det är dags för en översyn av fjärrvärmecentralen. 6.4 Utetemperaturens och luftflödets inverkan på verkningsgraden för våv-utrustningar Verkningsgraden för värmeåtervinningsutrustningar har en väsentlig betydelse för både effekt- och värmebehov. Ur effektsynpunkt är det särskilt viktigt att verkningsgraden inte försämras vid extrem kyla, då en byggnads effektbehov normalt är som högst. 6.4.1 Roterande värmeväxlare Regenerativa roterande värmeväxlares verkningsgrad är generellt högre än batterivärmeväxlares och påverkas inte av utetemperaturen, inte ens vid extrem kyla. Om luftflödet halveras ökar verkningsgraden ca 4 %, t.ex. från 79 till 83 %. Detta betyder att värmeeffektbehovet för ventilationen vid -10 o C ute minskar med 60 % om flödet halveras. Samtidigt minskar dessutom elbehovet teoretiskt med 87,5 %, men i praktiken med ca 75 %. För ett ordinärt ventilationsaggregat med tillufttemperatur 19 o C, frånluftstemperatur 22 o C och specifik fläkteffekt (SFP) 2,5 kw/m 3, s vid flödet 1 kg luft/s minskar effektbehovet från 2,7 kw till 1,1 kw om flödet halveras, samtidigt som eleffekten minskar från ca 3 till 0,75 kw. 25

6.4.2 Batterivärmeväxlare Verkningsgraden för rekuperativa batterivärmeväxlare (vätskekopplade) som fungerar optimalt ligger kring 60 %, men normalt ligger den i spannet 40-50 %. Eftersom frånluften innehåller mycket fukt från människor och annan avdunstning inomhus, finns risk för frostbildning i batteriet om värmeväxlaren sänker frånluftens temperatur under 0 C. För att undvika detta finns en reglerutrustning som vid behov kan påverka en shuntventil i vätskekretsen när uteluften är särskilt kall, men då sjunker systemets verkningsgrad. Som regel tillåts vätskans temperatur in i frånluftbatteriet hålla lägst -3 o C och detta sker vid ca -11 o C ute. Vid lägre utetemperatur återvinns samma energimängd. Vid extrem kyla, t.ex. vid DUT, kan verkningsgraden sjunka ca 11 procentenheter av denna orsak. En annan orsak till att verkningsgraden för batterivärmeväxlare sjunker vid låga utetemperaturer är att vätskeblandningens förmåga att överföra värme ofta försämras vid låga temperaturer. Detta kan föra med sig att verkningsgraden sjunker ca 2,5 procentenheter vid -10 o C och 4 vid -20 o C. Om verkningsgraden är 50 % vid +15 o C blir den teoretiskt 47,5 % vid -10 o C. För exemplet ovan med 1 kg luft/s i ett ordinärt ventilationsaggregat blir då värmeeffektbehovet 12,8 kw vid -10 o C ute. Vid -20 o C blir effektbehovet 23,8 kw, dvs. avsevärt högre beroende just på att verkningsgraden sjunker. Diagrammet ovan visar schematiskt temperaturverkningsgraden för en batterivärmeväxlare som funktion av värmekapacitetsflödet vid olika flödesbalanser luft/vätska och batteridimensioneringar. 26

Om luftflödet halveras förbättras verkningsgraden för batterivärmeväxlare endast mycket begränsat beroende på att man normalt har konstant flöde i vätskekretsen. Det optimala är att flödet i vätskekretsen per automatik anpassas till luftflödet så att temperaturskillnaden i vätskekretsen blir lika stor som temperaturskillnaden i respektive luftflöde, dvs. t.ex. halverat luftflöde bör mötas av halverat vätskeflöde. Med en sådan styrning skulle effektbehovet för ventilationen vid -10 o C ute minska med ca 50 % vid halverat luftflöde, vilket kan jämföras med ca 40 % utan flödesstyrning av vätskekretsen. Effektbesparingen vid flödesstyrning beror också i viss mån på växlarens utformning. Enligt exemplet ovanför figuren blir effektbehovet 23,8 kw vid -20 o C ute. Med flödesstyrning reduceras effektbehovet till 10 kw. 6.4.3 Åtgärder för att optimera våv-utrustningars funktion För roterande värmeväxlare är det avgörande för optimal verkningsgrad att växlarytorna är rena, att tätningen mellan rotor och kanalvägg är intakt respektive att varvtalsregleringen av rotorn fungerar som avsett. För bästa värmeåtervinning i batterisystem är det nödvändigt att batteriytorna är rena respektive att vätskenivå, vätskeblandning och vätskeflödet är korrekt i vätskekretsen samt att kretsen är avluftad och att by-pass-ventilen inte läcker. Vätskeflödet i systemet bör anpassas till ventilationsflödet, vilket betyder att vid variabelt luftflöde bör också vätskeflödet automatiskt varieras, framförallt i större system. En rundringning till ett antal fabrikanter har visat att utrustningar för automatisk anpassning av vätskeflödet till ventilationsflödet är sällsynt förekommande. Som förklaring till det bristande intresset i frågan om optimal verkningsgrad vid olika driftsfall nämner man att det är riktigt kallt så få timmar varje år, men då har man ju missat att det vid effekttaxa är av avgörande betydelse att minska effektuttaget just dessa få timmar per år. Redan på 1980-talet fanns på marknaden bl.a. en optimeringsutrustning benämnd Effimax som kontinuerligt optimerade verkningsgraden i batterisystem. Med modern styrutrustning och varvtalsstyrda pumpar är det enkelt att programmera motsvarande funktion. Värmeåtervinningsutrustningar bör generellt ses över åtminstone varje höst med avseende på rengöringsbehov och samtidigt bör också övriga parametrar med inverkan på verkningsgraden kontrolleras. Större system bör ha kontinuerlig mätning av verkningsgraden samt larm vid bristfällig funktion. 6.5 Sänkt innetemperatur när det är särskilt kallt ute Vilken innetemperatur som är optimal, dvs. då flertalet människor inte kan ange om de önskar ha det varmare eller kallare eller inte besväras av den termiska miljön, är svår att fastställa eftersom upplevelsen av lufttemperaturen också är kopplad till en rad andra faktorer. En sådan faktor är omgivande ytors temperaturer, en annan är lufthastighet, en tredje är fysisk aktivitet och klädernas värmeisolerande egenskaper. När olika kombinationer av dessa faktorer uppfyller vissa värden är flertalet nöjda. Socialstyrelsen anger i Temperatur inomhus att gränsen för olägenhet för människors hälsa går vid 18 grader. För känsliga grupper är gränsen satt till 20 o C. För äldre och 27