Energianalys Scandic Hotell Bollnäs Energianalys inom projektet SMEFFEN Energianalysen är utförd av Ulf Larsson Gävle tekniska högskola i samarbete med Peter Karlsson Industriell Laststyrning samt projektledare Anette Valfridsson Gävle Dala energikontor.
Sammanfattning Energikartläggningen vid Scandic hotell Bollnäs ingår i ett regionalt projekt som har för avsikt att initiera och uppmuntra små och medelstora tjänsteföretag (huvudsakligen) att energieffektivisera sin verksamhet. Projektets namn är SMEFFEN (Small Medium Enterprise Efficiency Energy), projektet finansieras av Energimyndigheten, Region Gävleborg och Länsstyrelsen Dalarna. Denna del av projektet hanterar ett tjänsteföretag som bedriver uthyrning av hotellrum, tillhandahåller konferensmöjligheter och restaurantverksamhet. Detta innebär att verksamheten bedrivs dygnet runt och året om med en varierande beläggning. Den totala ytan på hotellet inklusive alla delar (restauranten, konferensdelen, hotellrummen och serviceytor) är 4900 m 2. Scandic hotels är hyresgäst av fastigheten, ägare är Norgani Bollnäs Sundsbro AB. Hyresgästen betalar all konsumtion av energi som förbrukas i fastigheten, dvs. även den del som behövs för att upprätthålla ett acceptabelt termiskt klimat. Hyresgästen har begränsade möjligheter att påverka energiförbrukningen som är relaterad till installationerna, dvs. uppvärmning, ventilation och komfortkyla. Energikartläggningen utförs genom mätningar, okulära besiktningar, insamlande av redan känd data och genom beräkningar. Energimätningar har genomförts med hjälp av en strömtång som mäter och loggar effekten under en tidsperiod (fem dagar), luftflödesmätningar med hjälp av en hastighetsmätare och med en värmekamera som mäter den infraröda strålningen från yta och översätter den till en temperatur. Övriga data har samlats in från elleverantör (Vattenfall), diskussioner med fastighetstekniker (Steve Dahlberg), tidigare rapporter och vid besök genom okulära besiktningar av byggnaden och installationerna. Energiinköpet vid Scandic Bollnäs under 2008 var 1 588 999 kwh varav el 1 124 459 kwh och gasol 464 540 kwh. Energin användes till att upprätthålla ett acceptabelt termiskt klimat och luftkvalité inomhus 1 145 061 kwh, detta värde inkluderar energi för fläktar, uppvärmning, ventilation och klimatkyla. Övrig energi 443 930 kwh används till kök, tappvarmvatten, belysning och övrigt. Begränsningarna för Scandic Bollnäs att påverka energiförbrukningen från installationerna gör att besparingarna koncentreras på belysning, tappvarmvatten, etc. En liten investering i energieffektiva lampor och lysrör skulle generera en besparing på motsvarande 69 600 kwh och en tidsstyrning (klockstyrd eller manuellt av personal) i matsal och entré skulle kunna generera en ytterliggare besparing på 7 700 kwh. En tilläggsisolering av varmvattenberedarna skulle också kunna generera en energibesparing på 35 000 kwh. Besparingarna relaterat till installationerna för uppvärmning, ventilation och kylning av byggnaden är mycket större men är också kopplade till större investeringar som måste tas av fastighetsägaren. 2
Hotell Scandic Bollnäs 1.1 Inledning Sverige har haft ett lågt elpris under många år, vilket har bidragit till att el används även till icke elspecifika processer där andra billigare och mer uthålliga energikällor är möjliga. Den största skillnaden mellan industrier i Sverige och på kontinenten är att värmningsprocesser sker med el och på kontinenten direkt med bränslen t ex naturgas eller olja. Ett mer enhetligt elpris i hela Europa leder till ett ökat pris i Sverige. Resultatet blir att svenska företag får svårt att konkurrera mot utländska företag vars elförbrukning är betydligt lägre. För att behålla en bra konkurrenssituation måste svenska företag sänka sin elförbrukning. En annan anledning till att effektivisera och därigenom minska elanvändningen är de hotande miljöproblemen, framförallt utsläpp av koldioxid. Ur ett europeiskt perspektiv är kolkondens den kraftproduktion som ökar eller minskar när efterfrågan på el förändras. Varje kwh el genererar i ett sådant kraftverk ett utsläpp på 1 kg CO 2. Sveriges elproduktion kommer främst från vattenkraft och kärnkraft, vilka inte orsakar några utsläpp av koldioxid. Miljön skulle därför gynnas om Sverige minskar sin elanvändning och istället exporterar el till kontinenten och därigenom minskar utnyttjandet av kolkondenskraftverk. I likhet med övriga landet sker en betydande del av energianvändningen i Dalarna och Gävleborg inom företagen. Flera studier och projekt visar på betydande potentialer för energieffektivisering. Som ett led i detta startade det tvååriga pilotprojektet SMEEFFEN (Small Medium Enterprise Efficiency Energy). Projektet som finansieras av Energimyndigheten, Region Gävleborg och Länsstyrelsen Dalarna syftar till att hjälpa företag i region Gävleborg och Dalarna att använda energin effektivare. Dessa regionala aktörer vill initiera en positiv process i energieffektivisering och uppmuntra små och medelstora företag att energieffektivisera. Aktiviteterna i aktuellt projekt skall främst konkretisera och intensifiera insatserna för energieffektivt företagande i regionen. Fokus ligger främst på tjänsteföretag men den breda informationsinsatsen riktar sig till alla typer av företagare. Projektet ska medföra en väsentligt ökad satsning på energieffektivisering. Därigenom stärks regionens företagare och förutsättningar ges för ökad ekonomisk tillväxt. 1.2 Syfte Syftet med detta arbete är att kartlägga hotellets energianvändning Målsättningen är att främja förutsättningarna att optimera energianvändningen och därigenom minska energikostnaderna. 1.3 Metod Besök har företagits på Scandic Hotell Bollnäs. Vid besöken har okulära undersökningar och insamling av statistik kompletterats med mätningar på anläggningen. 1.4 Genomförande I ett första steg har den totala energianvändningen på företaget studerats. En genomgång av energistatistik visade hur mycket elenergi och olika bränslen som används. Därefter genomfördes mätningar med strömtång samt datainsamling i syfte att få grepp om hur effekterna är fördelade på de olika enheterna. Drifttiderna fås dels genom mätningarna dels genom samtal med ansvarig personal. Energianvändningen för de olika processerna, räknas ut och presenteras. 3
Strömtång med loggningsfunktion Strömtänger med loggningsfunktion mäter och loggar strömmen över tiden se figur nedan. Med hjälp av förenklade modeller av kurvor har numerisk integration tillämpats och därmed har effekten och energin bestämts. Mätningen har pågått ca en vecka så att mätvärden över både vardagarna och helgen kommit med. Analys Därefter gjordes en analys av timvärden samt mätningar för att hitta åtgärdsförslag vad gäller reducering av energiförbrukningen samt besparingspotentialer för varje åtgärdsförslag. 1.5 Avgränsningar Energikartläggningen omfattar energianvändningen vid de olika enheterna. För att dela upp energianvändningen på de olika enheterna har antingen märkskyltar, eller som i de flesta fall, medeleffektvärdet under mätperioden använts. Information angående drifttider har delvis hämtats från teknisk personal. Dessa uppgifter används okontrollerade i rapporten. Energibalansen i rapporten ger en approximativ fördelning av energianvändningen över året. Risker finns att någon enhet, under mätperioden, har utnyttjat mer eller mindre effekt än vad som är normalt under året. Hänsyn har inte tagits till eventuella synergieffekter varför varje åtgärdsförslag ska ses var för sig. 4
2 Kort om företaget 2.1 Ingångsdata Tabell 1: Sammanställning energianvändning år 2008 Kolumn1 Energianvändning 2008 Elanvändning 1 124 459 kwh Gasol 464 540 kwh Företag: Scandic hotell Bollnäs Adress: E-post Telefon Fax. Kontaktperson: Datum för analys: Energianalytiker: Ulf Larsson 5
3 Nulägesanalys och åtgärdsförslag 3.1 Byggnad Byggnaden är uppförd runt 1990 och byggdes då enligt Boverkets nybyggnadsregler. Värmeproduktionen för uppvärmning av byggnaden motsvarar den mängd av energi som huset måste ersättas med p.g.a. förluster till omgivningen genom ventilation och transmission för att upprätthålla den önskade termiska inomhuskomforten som oftast skiljer sig från omgivningens. Byggnadsskalets termiska utformning har då naturligtvis en stor påverkan på energibehovet som kan hänföras till att ersätta transmissionsförlusterna, men oftast är inte energibesparing ett tillräckligt incitament för att göra investeringar på byggnadsskalet och speciellt på en sådan ny byggnad som Scandic i Bollnäs. Ska förbättringar i byggnadsskalet genomföras måste det finnas fler anledningar, såsom byggnadstekniska förbättringar eller/och komfortförbättringar. De investeringar i byggnadsskalet som skulle kunna vara lönsamma och förbättra komforten är att byta ut glaspartiet i matsalen och konferensrummet i nära anknytning till matsalen till bättre isolerade fönster, detta skulle ge betydligt bättre komfort i matsalen samtidigt som energiförbrukningen minskar. Värmesystemet på nedre våningen har kompletterats med elradiatorer under fönstren för att kompensera för värmebehovet och den termiska komforten. 0,5 C 0-5 -10-14,0 C Figur. Värmekamerabild på delar av glaspartiet Åtgärd: Byt ut glaspartiet i matsalen och konferensrummet mot fönster med ett U-värde på cirka 0,9 W/m 2 Besparingspotential: Besparingen skulle bli ungefär 13 075 kwh/årligen. 6
3.2 Tappvarmvattensystem Anläggningen för beredning av tappvarmvatten finns på våning ett och består av en 200 kw elpanna med laddning av femton 500 l VVB som är dåligt isolerade vilket ger en väldigt hög temperatur i det rum som de är belägna (används p.g.a. detta delvis som torkrum). Åtgärd: En enkel åtgärd vore att tilläggsisolera dessa tankar så att förlusterna minskar, idag finns det 7 500 liter vatten i dessa tankar som till den större delen av dygnet är fulladdade förutom på morgonen och delvis på kvällen när alla gäster förväntas använda relativt mycket vatten under en förhållandevis kort tid. Risken att ha så mycket vatten stående i dessa tankar under en längre tid förutom en onödigt stor värmeförlust orsaka problem med legionella. Besparingspotential Under mätningsperioden (5 dagar) är medeleffekten på elpannan för tappvarmvattnet 17,3 kw med toppar upp till 89 kw. Studerar man natten när användningen av varmvattnet kan betraktas som mer eller mindre försumbart så är effektbehovet cirka 12 kw. Detta kan då betraktas som en förlust relaterat till varmvattenlagret och till VVC. En enkel beräkning visar att åtminstone (lågt räknat) 35 000 kwh skulle kunnas sparas årligen med bättre isolering. Det måste också nämnas att en del av denna värme kommer byggnaden till godo, men på ett okontrollerat sätt som också ger övertemperaturer i vissa delar av byggnaden som sedan sommartid skapar kylbehov. 3.3 Uppvärmningssystem Uppvärmningssystemet är en mix mellan luftburen uppvärmning och ett mer konventionellt system med radiatorer som lokalvärmare. Entréplanet värms till största delen av luftburen värme där värmningen av luften sker delvis av en värmeväxling från utgående luft samt med hjälp av värmare där gasol är energigivare. I övrigt finns det elradiatorer placerade utmed byggnadsskalet som stödvärme, dessa utgör också ett viktigt hinder mot kallraset som uppstår vid fönstren. Luftvärmen till rummen styrs av både temperatur (effektsteg) och tilluftsflödet (spjäll), det som kan orsaka problem är att frånluften inte styrs alls. Obalans mellan tilluft och frånluft kan skapa undertryck inomhus vilket kan leda till att obehandlad (ouppvärmd) luft tas in genom byggnadsskalet och skapar problem i den termiska komforten. Våningarna ett och två värms helt upp med elradiatorer. Åtgärd: Här föreligger ett stort problem med att ha system som har stora begränsningar med att byta uppvärmningskällor då både direktverkande el och gasoluppvärmd ventilation är kostnadskrävande att konvertera. Besparingspotential Potentialen är att byta till ett vattenburet radiatorsystem som klarar hela uppvärmningen. Och gå ifrån gasoluppvärmd ventilationsluft, då detta ger möjlighet att förhållandevis lätt konvertera mellan olika värmekällor. En balanserad ventilation skulle också ge besparingar i värmesystemet, obehandlad luft värms normalt av värmesystemet. 3.4 Kyla Kylanläggningen finns i ett separat rum vid köksavdelningen och är helt utan återvinning till hotellet. 7
Åtgärd: Att återvinna energin till förvärmning av inkommande ventilationsluft. Besparingspotential Denna åtgärd innebär en ganska stor investering och med tanke på standarden på det befintliga ventilationssystemet så bör denna återvinningspotential tas i beaktning vid nyinvestering. Elektriciteten till kompressorerna motsvarar idag en energimängd på ungefär 87 600 kwh. 3.5 Ventilationssystem Ventilationssystemen är nio stycken till antalet, fem stycken placerade ute (utan skydd) med uppgift att försörja bottenplanet med ventilationsluft. Förutom att byta ut förorenad inomhusluft med ren utomhusluft så ska de också delvis försörja bottenplanet med värmeenergi som ska ersätta den som försvinner ut genom transmission i byggnadsskalet. Aggregaten är försedda med roterande värmeväxlare som fungerar som förvärmare av den inkommande uteluften, eftervärmningen sker med hjälp av gasol. Varje aggregat har en kylmaskin inbyggd som används när behovet av komfortkyla uppstår. Ventilation av våning ett och två (hotellrumsdelen) sköts av fyra aggregat placerade på vinden, dessa är också försedda med roterande värmeväxlare som förvärmare, här sker eftervärmningen med hjälp av elektriska värmare, aggregaten har ingen komfortkyla. Förutom detta finns också ett aggregat (fläkt) som sköter evakueringen av föroreningarna från köket, dvs. från spiskåporna. Detta aggregat har endast frånluft och är inte försedd med någon värmeåtervinning. Energibehovet till fläktar är till stor del beroende av drifttid och på ett hotell är detta svårt att begränsa, men en viss styrning skulle kunna göras (och görs) genom flödesbehovsreglering med hjälp av frekvensstyrning. Åtgärd: Det har ganska nyligen skett en grundlig undersökning av det befintliga ventilationssystemet och den kom fram till att de fem aggregaten placerade utomhus, i det närmaste är att betrakta som skrot, med en bristfällig styrning som skapar stora termiska problem inomhus. Rapporten som gjordes av EAJ (Energi Analys Jämtland) på uppdrag av Norgani (fastighetsägare) visar detaljerade förslag på olika lösningar. Därför väljer jag att inte gå närmare in på ventilationssystemet och dess åtgärder. Besparingspotential: Hur mycket energi som kan sparas finns i den rapport som gjordes av EAJ. Det som jag kan se som ett problem med att genomföra dessa föreslagna åtgärder är att ägaren står för fastigheten och betalar därmed för de investeringskostnader som de föreslagna alternativen innebär (7,5 10,5 milj.) och vinsten från förväntad energibesparing hamnar hos hyresgästen (Scandic) p.g.a. de står idag för alla energikostnader även de som är relaterade till byggnadens värme- och ventilationssystem. 3.6 Belysning Belysningen är den åtgärd som Scandic som hyresgäst kan påverka enklast, bl.a. genom användning av energibesparande belysning eller att man tidsstyr belysningen med automatik, eller att personalen genom att införa rutiner stänger av belysningen när behov ej föreligger. Vid Scandic i Bollnäs har viss belysning anpassats med s k. lågenergilampor, men fortfarande kvarstår mer att göra både när det gäller val av lampor och lysrör och när det gäller att 8
tidsstyra belysningen. Har vid ett antal tillfällen besökt Scandic för att avgöra när belysningen är på respektive av, det har då visat sig att viss belysning alltid är tänd och då speciellt i entré (inomhus och utomhus) och i matsal. Åtgärd: Byta ut glödlampor till lågenergilampor som ger samma belysningseffekt men till en lägre energieffekt och byta ut lysrör till s k. T5 lysrör som kan sänka effektbehovet för samma belysningseffekt med upp till 40%. Utöver detta kan tidsstyrning tillämpas.. Besparingspotential Om endast lampor och lysrör skulle bytas utan att ändra driftstiden skulle 69 600 kwh årligen kunna sparas och av detta är 44 850 kwh relaterat till besparingar i matsal och entré (inomhus och utomhus). Om även en tidsstyrning används för entré (inomhus och utomhus) och matsal sparas ytterligare 7 700 kwh årligen. 9
Elanvändning Timvärdena visar uttagen effekt i kwh/h. Kurvan nedan visar förbrukningen av energin under 2008. Ett tänkt medelvärde under året ser att detta förändras med avseende på årstiden och detta visar att elanvändningen är starkt beroende av uppvärmningssäsongen som i Bollnäs är ungefär mellan 15 september till 15 maj övrig del på året (sommaren) så föreligger inget behov för byggnadsuppvärmning. Den förbrukning som då föreligger är starkt kopplad till verksamheten. En viss ökning kan ses mitt på sommaren och detta är förmodligen kopplad till att det då föreligger det största kylbehovet under året och kompressorerna i kylmaskinen drivs av el. Diagram: El-statistik för år 2008 Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kwh/h Effekt 125,13 62,00 259,00 1 095 959 10
Energi [kwh] El-Energibalans Den elektriska energianvändningen under 2008 ser ut enligt tabell nedan. Största delen av energin användes under 2008 användes till klimatisering av inomhusluften, dvs. värmning resp. kylning av byggnaden. Förutom energin som ingår i följande balans nedan förbrukas också under år 2008 gasol motsvarande 464 540 kwh, den användes huvudsakligen till uppvärmning av inkommande ventilationsluft. El och gasol tillsammans motsvarar en total förbrukning av 1 588 999 kwh under år 2008, varav 1 145 061 kwh används till att upprätthålla ett acceptabelt termisk klimat och en god kvalité på inomhusluften. Resterande del 443 930 kwh är sådan energi som är relaterad till driften av hotellverksamheten, hela denna del är i form av elektrisk energi. Diagram: Fördelning av energinanvändningen (el) 2008 600000 500000 Klimatisering 400000 300000 200000 Fläktar Varmvatten Kök inkl. kylrum Belysning 100000 Övrigt 0 Klimatisering 11
4 Mätning vid Scandic Bollnäs 4.1.1 Diagram 2009 Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kwh/h Effekt 164,09 99,00 296,00 358 557,00 12
4.1.2 Diagram elpanna Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kw Effekt 17,31 0,00 88,79 2 038 13
4.1.3 Diagram tre st. värmepumpar samt ventilationsaggregat Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kw Effekt 6,53 5,37 6,71 757,7 14