Samlet rapport.pdf - FMS Moodle

Udskiftning af køletårn og anvendelse af
overskudvarme
Daniel Lessmann
Fredericia Maskinmesterskole
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Titelblad
Titel: Analyse af kølesystem
Er der driftsbesparelser ved at udskifte eksisterende køletårn med andet kølesystem og anvende overskudsvarmen fra denne til bygningsopvarmning.
Problemformulering:
Elektro Isola ønsker, at få undersøgt om det nuværende køleanlæg er den optimale løsning for dem. I projektet beskrives det aktuelle køleanlæg, hvorefter det analyseres ud fra driftstid, kølingsmetode og omkostninger. Det analyseres om en tørkøler kan levere den nødvendige køling, herunder ses der på driftsomkostninger.
Det analyseres om det er økonomisk rentabelt at anvende overskudsvarmen fra kølevandet via en varmepumpe til bygningsopvarmning hos Elektro Isola. Til sidst vurderes det om Elektro Isola skal udskifte det eksisterende køleanlæg med et nyt eller om der skal kobles en varmepumpe på det eksisterende køleanlæg.
Forfatter: Daniel Lessmann
Studienummer: m0210dkl
Antal normalsider 24,6 / Tegn 59.160
Aflevereret 19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bachelorprojekt
2
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Indhold
Titelblad ........................................................................................................................................................... 2
Abstract ............................................................................................................................................................ 5
Indledning ........................................................................................................................................................ 6
Problemformulering ......................................................................................................................................... 7
Hypotese .......................................................................................................................................................... 7
Empiri i projektet .............................................................................................................................................. 7
Problemstilling ................................................................................................................................................. 8
Formål .............................................................................................................................................................. 8
Afgrænsning ..................................................................................................................................................... 8
Teori ................................................................................................................................................................. 8
Metode ............................................................................................................................................................. 9
Køletårn .......................................................................................................................................................... 10
Køle COP ................................................................................................................................................. 10
Tørkøler .......................................................................................................................................................... 11
Varmeafsætning i tørkøler ......................................................................................................................... 11
Tilbagebetalingstid ......................................................................................................................................... 11
Tilskud til energiforbedring ............................................................................................................................ 11
Redegørelse for køleanlæggets virkemåde .................................................................................................... 12
Køletårnet................................................................................................................................................... 12
Varmeveksler.............................................................................................................................................. 12
Buffertank til presser .................................................................................................................................. 13
Køling af presse 14+23 ............................................................................................................................... 13
Køling af viklemaskiner ............................................................................................................................... 14
Redegørelse for varmeanlæggets virkemåde ................................................................................................. 14
Analyse af nuværende køleanlæg .................................................................................................................. 14
Energimængde som tilføres reservoiret og driftstemperaturer ................................................................. 14
Energimængde fra viklemaskiner ........................................................................................................... 15
Energimængde fra presse 14+23 ............................................................................................................ 15
Strømforbrug for køleanlægget ...................................................................................................................... 15
Omkostninger ved nuværende anlæg ............................................................................................................ 16
Anlæggets køle COP ....................................................................................................................................... 17
Analyse af varmesystem ................................................................................................................................. 17
Analyse af varmefordeling og produktion på varmepumpe ....................................................................... 17
Analyse af varmedækning ...................................................................................................................... 18
Delkonklusion ............................................................................................................................................. 18
Beregningsforudsætninger ............................................................................................................................. 19
Analyse af tørkøler løsning ............................................................................................................................. 19
Valg af tørkøler ........................................................................................................................................... 19
Fordele og ulemper .................................................................................................................................... 19
Placering og tilslutning ........................................................................................................................... 20
Driftsomkostninger..................................................................................................................................... 20
Levetid og vedligeholdelse ......................................................................................................................... 21
Anlægsomkostninger.................................................................................................................................. 21
Tilbagebetalingstid ..................................................................................................................................... 21
3
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Analyse af RECOOL løsning ............................................................................................................................. 22
Energi fra kølevandet ................................................................................................................................. 22
Valg af tørkøler og varmepumpe ................................................................................................................ 22
Fordele og ulemper .................................................................................................................................... 23
Placering og tilslutning ............................................................................................................................... 23
Driftsomkostninger..................................................................................................................................... 23
Spildvarmeafgift ......................................................................................................................................... 24
Tilskud til energiforbedring ........................................................................................................................ 24
Levetid og vedligeholdelse ......................................................................................................................... 24
Anlægsomkostninger.................................................................................................................................. 25
Tilbagebetalingstid ..................................................................................................................................... 25
Delkonklusion ................................................................................................................................................. 26
Analyse af varmepumpe på eksisterende anlæg ............................................................................................ 27
Krav til varmepumpe .................................................................................................................................. 27
Valg af varmepumpe .................................................................................................................................. 27
Fordele og ulemper .................................................................................................................................... 28
Placering of tilslutning ................................................................................................................................ 28
Driftsomkostninger..................................................................................................................................... 29
Tilskud .................................................................................................................................................... 29
Levetid og vedligeholdelse ......................................................................................................................... 29
Anlægsomkostninger.................................................................................................................................. 29
Tilbagebetalingstid ..................................................................................................................................... 30
Kilde og kildekritik .......................................................................................................................................... 30
Diskussion....................................................................................................................................................... 31
Perspektivering .............................................................................................................................................. 31
Konklusion ...................................................................................................................................................... 32
Kildeliste ......................................................................................................................................................... 33
Bilagsoversigt ................................................................................................................................................. 34
4
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Abstract
The subject of the project is, if there is operating savings by changing the existing cooling tower with another cooling system and use waste heat from the cooling water to heat up the production buildings.
The old cooling tower uses energy and evaporate a lot of water, because of the power consumption it is
analyzes if a dry cooler are more efficient.
The analyses of the existing cooling system has been about cooling capacity, load and which temperature
the system operates with. The observed and calculated values has been transferred to the new systems.
The new systems was a dry cooler, a heat pump and a combination. By transferring the load values there
has been chosen a dry cooler and a heat pump.
The dry cooler was not able to pay itself back if you only look at operating cost and the efficiency in the
summer month was a problem. If you uses the dry cooler and the heat pump together you get an efficient
cooling system, but the payback time was too high.
It is recommended to keep the existing cooling system, because it is efficient and relatively cheap in operating cost. It is also recommended to build a heat pump into the existing cooling system and use it to produce
heat energy to the buildings. The payback times is about 5 years for this system and open the opportunity
to sell waste heat in the future.
5
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Indledning
Projektet startede med at vedligeholdelseschefen på praktikstedet havde læst en artikel i maskinmesterbladet omkring en anden virksomhed, som anvendte overskudsvarme fra deres kølesystem ved hjælp af en
varmepumpe til bygningsopvarmning. På baggrund af dette kom ideen til at undersøge kølesystemet, hvor
det viste sig, at der var en del energi, som i dag blev bortledt i et køletårn.
Elektro Isola er en meget energitung virksomhed, som anvender store mængder energi i forskellige processor i produktionen. En del af denne energi havner i kølesystemet, hvor et køletårn bruger energi på at bortlede denne. Flere processor i produktionen kræver kølevand og stiger kølevandstemperaturen for meget
kan virksomheden blive nødt til at nedsætte produktionshastigheden som følger heraf.
Starten af projektet omhandler det nuværende kølesystem, hvor det beskrives og analyseres ud fra effektivitet, men hovedsageligt energiforbrug og virkemåde. Der ses på om det er muligt at anvende en tørkøler i
stedet ud fra kriterierne omkring effektivitet og energiforbrug. Samtidig undersøges det om at en varmepumpe kan anvendes til at producere varme til centralvarmesystemet ved hjælp af energien i kølevandet.
Det forventes at undersøgelserne i projektet fører frem til, at der opnås en driftsbesparelse ved at erstatte
køletårnet med en tørkøler og en varmepumpe. Samtidig forventes det, at varmepumpen kan nedbringe
energiforbruget til opvarmning.
Projektet skal undersøge om det nuværende kølesystem er det optimale og samtidig undersøge mulighederne for anvendelse af overskudsvarme ved hjælp af en varmepumpe. Teorien i opgaven anvendes til at
forstå, hvordan henholdsvis et køletårn, en tørkøler og en varmepumpe virker som kølemaskine.
På det nuværende kølesystem findes vand flow, temperaturer, effektbelastning og dermed energimængderne i kølesystemet. Med udgangspunkt i effektbelastningen vælges en tørkøler, som kan klare en tilsvarende belastning, herunder er driftstemperaturerne også afgørende. Samtidig undersøges bygningens varmeforbrug og de energikilder, som i dag levere denne varme for at kortlægge, om det er muligt at producere overskudsvarme fra kølevandet ved hjælp af en varmepumpe.
Opgaven redegør for kølevandssystemets opbygning, hvorefter energiforbruget og mængden af energi som
systemet fjerner kortlægges. Kølesystemet analyseres i forhold til driftstid, køleeffekt og temperaturområde det kører i. Alle forslag til nye systemer er lavet i samarbejde med firmaet Cronborg, hvilket betyder at
deres komponenter udelukkende anvendes.
I projektet anvendes udelukkende komponenter fra Cronborg, samtidig anvendes deres beregningsmodeller og metoder. Samtidig er beregningerne lavet som gennemsnitsberegninger på baggrund af observationer på det aktuelle kølesystem.
6
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Problemformulering
Elektro Isola ønsker, at få undersøgt om det eksisterende kølesystem er den optimale løsning for dem. I
projektet beskrives det eksisterende kølesystem, hvorefter det analyseres ud fra driftstid, kølingsmetode og
omkostninger. Det analyseres om en tørkøler kan levere den nødvendige køling, herunder ses der på driftsomkostninger.
Det analyseres om det er økonomisk rentabelt at anvende overskudsvarmen fra kølevandet via en varmepumpe til bygningsopvarmning hos Elektro Isola. Til sidst vurderes det om Elektro Isola skal udskifte det eksisterende køleanlæg med et nyt eller om der skal kobles en varmepumpe på det eksisterende køleanlæg
Hypotese
Ved at erstatte køletårnet med en tørkøler og genanvende overskudsvarmen via en varmepumpe til bygningsopvarmning kan der opnås en samlet økonomisk besparelse i forhold til det eksisterende anlæg.
Empiri i projektet
Fra kølesystemet på Elektro Isola er der indsamlet måledata omkring temperature, flow og effekter i starten af projektperioden. Her er der over et par dage observeret temperaturstigningen på kølevandet og,
hvordan belastningen fordeler sig hen over dagen. De indsamlede data består af hovedsageligt af observationer aflæst fysisk på anlægget, mens flowet rundt i anlægget er bestemt ud fra tegninger og beskrivelser af
kølesystemet. Der er ingen styring på pumperne i anlægget, så derfor køre disse on/off.
Målingen af temperaturerne er foretaget med en laserpointer, samt som værdier aflæst på SRO-anlægget
for kølesystemet. Værdierne fra SRO-anlægget kommer fra følere placeret ude i processen. Alle målte værdier er behandlet som gennemsnitsværdier i beregningerne for at få det mest retvisende billeede, hvilket
skyldes at målingerne har svinget noget fra dag til dag. Da temperaturforskellene er forholdsvis små gennem anlægget vil disse give store effektforskelle.
Værdier for strømforbrug på køletårn er fundet som måleværdier logget i SRO-anlægget gennem et helt år.
Alt energiforbrug til kølesystemet er fundet som årsværdier, mens energien til bygningsopvarmning er fundet på månedsbasis.
Det eksisterende anlægs virkemåde, historie og drift er erfaret ved hjælp af samtaler med vedligeholdelseschefen samt driftspersonalet. Flere af medarbejderne ude i produktionen har en lang erfaring med det eksisterende anlæg. Anlæggets driftstider er fundet ud fra SRO-anlægget, samt ved hjælp af samtaler med
driftspersonalet. Dele af anlægget er løbende blevet ændret, men ved at sammenligne anlægstegninger og
studere det eksisterende anlæg har jeg lavet egne skitser af det eksisterende anlæg.
Til at dokumentere anlæggets virkemåde har jeg udvalgt/anvendt diverse datablade, anlægstegninger mm.
Yderligere har jeg anvendt mine egne tegninger af anlægget, hvor jeg har indført flow, temperature mm.
Jeg har yderligere været i kontakt med Karsten Pedersen fra Cronborg, som har erfaring fra lignende projekter.
7
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Problemstilling
Virksomheden fremstiller kompositrør/plader til industrien, denne proces kræver både varme til presning
af plader, samt efterfølgende hærdning.
Efter hærdning ved hjælp af hedtvand køles kompositpladerne ned ved hjælp af kølevand. Den energi som
afsættes i kølevandet bliver bortledt i et køletårn.
I dag fungerer selve kølesystemet egentligt udmærket, men Elektro Isola ønsker undersøgt om kølingen kan
leveres billigere og mere effektiv. Kølingen kræver en del energi, da virksomheden har et køletårn, som skal
bortlede alt energien til det fri. Dette koster både strøm, men køletårnet har samtidig også vandfordampning.
Da vandet i sommerperioden typisk har en temperatur på omkring 25 grader, så er der ideelle forhold for
bakterier. Vandet tilsættes derfor kemikalier for at begrænse bakterievæksten. Samtidig drænes en hvis
mængde vand hver uge for at sikre en udskiftning af vandet.
Samtidig afsættes der store mængder energi til dette kølevand. Dette energi ønsker virksomheden yderligere at få undersøgt om denne kan bruges til bygningsopvarmning ved hjælp af en varmepumpe, som skal
give vandet et temperaturløft.
Formål
Formålet ved denne opgave er, at analysere om det nuværende kølesystem er det optimale og mest driftsøkonomiske. Yderligere skal opgaven belyse om det er rentabelt at anvende overskudsvarmen fra kølingen
til bygningsopvarmning.
Afgrænsning
Projektet afgrænses til kun at bruge løsninger fra firmaet Cronborg og deres komponenter, da dette er ønsket fra Elektro Isola’s side. Samtidig benyttes Cronborg’s beregningsmetoder og data til at finde driftsomkostninger på de nye anlæg. Anlæggenes etableringsomkostninger fastslås på baggrund af udsagn fra Cronborg, som vil give et prisoverslag på disse.
Ved analyse og vurdering af tørkøleren og varmepumpen ses der bort fra, hvordan en evt. styring af disse
vil kunne opbygges, samtidig vil der heller ikke blive taget hensyn til om anlægget fysisk kan placeres hensigtsmæssig.
Kølevandets specifikke tilførte energi som øjebliksbillede findes ikke, men i stedet tages der udgangspunkt i
gennemsnitsberegninger lavet ud fra observationer over en arbejdsdag.
I projektet laves ikke en gennemgang af de maskiner som kræver køling, dette område begrænses til kun
kort at beskrive kølesystemet på disse.
Teori
For at få et overblik over det nuværende kølesystem skal der findes vandflow rundt i kølesystemet, samtidig skal der bruges temperaturer for at finde effektbelastningen på kølesystemet. Med effektbelastningen
er det muligt at finde energimængderne, som er rundt i kølesystemet ved at tage effektbelastningen ganget
med driftstiden.
8
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Det er vigtigt at kende, hvilket temperaturleje kølingen skal lægge ved, da det har betydning for hvilke valg
af komponenter. Samtidig skal der bruges oplysningerne omkring elforbruget og andre udgifter ved det nuværende køleanlæg.
Da det ønskes undersøgt, om det er muligt at producere overskudsvarme til eget centralvarmeanlæg skal
det eksisterende varmesystem beskrives og analyseres, og der skal laves en varmeberegning på systemet.
Dette skal gøres for at kortlægge hvor stor en del af deres varme, som kommer fra henholdsvis overskudvarme og konventionel varme. Ved at tage bygningens totale varmeforbrug kan der laves en model for dens
fordelte varmeforbrug over året. Dermed er det muligt at finde øjeblikseffekter ved en bestemt ude temperatur. Dette skal holdes op i mod, hvor meget energi/effekt det er muligt at producere på forbrændingsanlægget.
Den energi som mangles kan produceres på varmepumpen, men for at finde ud af, hvor meget energi som
det er muligt at producere på varmepumpen skal der laves en analyse af, hvor meget energi som der er til
rådighed i kølevandet på henholdsvis dagsbasis og til weekend brug.
Metode
Først vil jeg redegøre for kølevandssystemets opbygning, dets funktion og karakteristika. Dette vil jeg gøre
ved hjælp af skitser og historisk data, for at få et overblik over systemet og dermed være i stand til at analysere om systemet.
For at lave skitser over anlægget vil jeg anvende eksisterende tekniske tegninger og følge rørstrækninger og
dermed lave min egen oversigt over kølesystemets opbygning.
Til at kortlægge energiforbruget på det nuværende anlæg bruges oplysninger pumper, varmeveksler og køletårn og derfra findes data på disse. Samtidig anvendes historisk data fra SRO anlægget til at finde energiforbruget.
Efter redegørelsen vil jeg analysere køleanlægget ud fra driftstid for at kortlægge driftsmønstret, temperaturområdet anlægget kører og dets køleeffekt da denne er dimensionerende for nye anlæg. Yderligere laves strømberegning ud fra pumpe data og målinger fra SRO (styring regulering og overvågning).
Efter analysen af det nuværende anlæg vil jeg opstille krav til, hvad et nyt anlæg skal kunne. Til at finde
ydelserne i de nye anlæg, vil jeg tage udgangspunkt i energiomsætningen i det eksisterende anlæg og analysen af varmesystemet.
Ved hjælp af løsninger fundet i samarbejde med firmaet Cronborg vil jeg analysere og vurdere disse ud fra
driftsomkostninger, etableringsomkostninger og effektivitet. Samtidig anvendes de ansattes erfaring hos
Elektro Isola til at beskrive det nuværende kølesystem, mens Cronborg’s ansattes erfaring bruges til at opsætte nye køleløsninger.
Driftsomkostninger, COP og ydelser findes ved hjælp af datablade fra Cronborg.
9
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Køletårn
Køletårnet1 anvendes i industri til køling af fx procesvand. Køletårnet hos Elektro Isola er et fordampningskøletårn, hvilket giver en øget effektivitet.
Vandet køles ved at det kommer i kontakt med den
omgivende luft, som vandet overgiver varmen til. For
at effektivisere kølingen fordeles vandet gennem riste eller dyser, som øger dets overfladeareal. Vandet
køles ved direkte varmeoverførsel til luften, men hovedkølingen kommer ved at der sker en fordampning
af vandet til luften.
Figur 1 Køletårnets virkemåde
Princippet2 i køletårnet er, at noget af vandet fordamper hvorved luftens fugtighedsindhold øges. Ved
fordampningen fjernes energien fra
kølevandet og dermed sænkes dens
temperatur.
Dette gør at køletårnet kan køle vandet ned imod luftens våde temperatur, som ligger under luftens faktiske
temperatur. Dette vil sige, at der i et
køletårn både sker energioverførsel
ved direkte varmeledning til luften,
men samtidig også ved fordampning
af vandet.
Figur 2 Princippet fordampning i køletårnet for luften
Dette betyder ud over at køletårnet både
har et strømforbrug og et vandforbrug, som afhænger af belastningen, luftens fugtighed mm.
Køle COP
Et køleanlægs køle COP er et udtryk for hvor meget køleenergi 1kWh strøm er i stand til at levere:
𝐢𝑂𝑃 =
πΏπ‘’π‘£π‘’π‘Ÿπ‘’π‘‘ π‘˜ø𝑙𝑖𝑛𝑔
πΉπ‘œπ‘Ÿπ‘π‘Ÿπ‘’π‘”π‘‘ π‘’π‘›π‘’π‘Ÿπ‘”π‘–
Mange frikøleanlæg har en COP mellem 10 og 20, dette betyder er anlæggets COP fx 15, bruger anlægget
1kW strøm til at levere 15kW køling.
1
2
www.aclm.dk 19/9-14
www.elforsk.dk/elforskProjects/341.../Fremtidens_koeletaarn_341-026 19/9-14
10
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Tørkøler
Tørkøleren3 er i modsætning til køletårnet
et lukket system. En tørkøler anvender
den omgivende luft til at levere kølingen.
Dette betyder også, at en tørkøler ikke kan
køle vandet ned under luftens temperatur.
Da tørkøleren fungere som et lukket system sker der ingen fordampning af kølevandet. For at øge effektiviteten på tørkøleren i sommerperioden monteres nogle
med sprinklerdyser, som sørger for at køleribberne er lidt fugtige og dermed opnås
omtrent samme princip som ved køletårnet.
Figur 3 AB&CO Tørkøler
Varmeafsætning i tørkøler
Varmeafsætningen i en tørkøler er hovedsageligt bestemt af to ting. Temperaturforskellen mellem kølemediet (luften) og kølevandet (procesvandet) og samtidig vand og luft flowet gennem tørkøleren.
Varmeafsætningen er direkte proportionel med temperaturforskellen, hvilket betyder fordobles middeltemperaturforskellen fordobles også den muligt afsætte varmeeffekt. Samtidig er varmeafsætningen også
direkte proportionel med luft flowet, men for at fordoble luft flowet vil ventilatoreffekten blive mere en
fordoblet er energiforbruget til blæserne ikke direkte proportionelle med køleeffekten.
Tilbagebetalingstid
Ved beregning af tilbagebetalingstid bruges den direkte metode, hvor investeringens pris holdes op imod
besparelsen i driftsomkostninger og fortjenesten ved salg af varme, såfremt dette er aktuelt. Dette betyder
at tilbagebetalingstiden beregnes på baggrund af investeringssummen minus tilskud, driftsomkostningerne,
drift besparelser og evt. fortjeneste.
Tilskud til energiforbedring
Virksomheden har mulighed for at søge om tilskud til energibesparelser. Dette tilskud afhænger af flere parametre, blandt andet hvilken energikilde virksomheden har i dag, fx gaskedel, fjernvarme mm. Tilskuddet
findes ud fra en prioriteringsfaktor (afhænger af hvilken alternativ energikilde virksomheden anvender).
Samtidig yder der et direkte tilskud til energibesparelsen, som er et engangsbeløb på 0,4kr./sparet kWh 4.
Yderligere skal investeringen som giver energibesparelsen have en tilbagebetalingstid inklusiv tilskud på
mere end 2år ellers reduceres tilskuddet tilsvarende.
Da varmen, som bliver sparet, ellers skulle have været produceret på gaskedel giver dette en prioriteringsfaktor på 1,5.
Tilskuddet skal søges inden anlægget bliver etableret.
3
4
http://www.abco.dk/Toerkoeler.htm 19/9-14
Analyse for anvendelse af overskudsvarme s. 32
11
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Redegørelse for køleanlæggets virkemåde
Det nuværende køleanlæg5 har overordnet to køleformål – det skal køle rørviklerne og laker maskinerne
kontinuerligt, mens der er behov for køling ved to pladepressere alt efter driftsformen. Denne køling køre
on/off, da pladerne først bliver varmet op for hærdning, bagefter fjernes denne energi med køleanlægget.
Alt energien som overføres til kølevandet bliver i dag fjernet i et køletårn.
Køletårnet
Køletårnet er fra vindmølleproducenten Vestas under afdelingen Vestas Aircoil. Tårnet er designet med en ydelse
på 1740kW ved specifikationerne ifølge køletårn DATA 6.
Som beskrevet i teoriafsnittet er det et fordampningskøletårn. Dette medfører et vandforbrug på cirka 100m3
per måned, herunder fordampning af dræning (for at
hindre op koncentration af salte og mineraler).
Under køletårnet er et vandreservoir på 300m3, som i løbet af dagen og aftenen bliver opvarmet af kølebelastningen fra produktionen.
I dag kører køletårnet udelukkende om natten ifølge
Figur 4 Eksisterende køletårn
Driftstid køletårn 7, dette er muligt på grund af det store
vandreservoir under køletårnet. Ved udelukkende at køre nattedrift spares både strøm, samtidig med at
det er muligt at opnå en lavere temperatur på vandet pga. den lavere lufttemperatur om natten.
Varmeveksler
Den del af kølesystemet, som skal køle presse 14+23 er
adskilt fra resten af kølesystemet via en rørvarmeveksler
(Pos 1 bilag 2). Denne rørvarmeveksler (Se datablad 8) består af 4 stk. seriekoblede enheder ifølge datablad (markeret med gul).
Kølesystemet er adskilt på dette punkt da delen med
presse 14+23 både bliver opvarmet og nedkølet. Denne
opvarmning sker ved hjælp af hedt vand (kedelvand),
som er behandlet i henhold til disse krav for kedelvand.
For at undgå at skulle behandler alle 300m3 er kølevandssystemet delt ved varmeveksleren.
Figur 5 Eksisterende varmeveksler
5
Bilag 2 – Kølesystem i dag
Bilag 3 – Køletårn DATA
7
Bilag 5 – Driftstid køletårn og kølesystem
8
Bilag 4 – Datablad rørvarmeveksler
6
12
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Buffertank til presser
Mellem presse 14 og 23 og kølevandsreservoiret er der installeret en buffertank, som har til formål at udjævne temperatursvingningerne, når der er
behov for køling ved henholdsvis presse 14 og 23.
Samtidig sikrer buffertanken også, at der er tilstrækkeligt med koldt vand til
rådighed ved nedkøling af pladerne, som typisk nedkøles fra 140-160 grader
ned til 30 grader ved hjælp af kølevandet.
Mellem varmeveksleren og buffertanken er der installerer 2 1,5kW pumper.
Pumperne levere hver et flow på 20m3/h og kører ifølge drift1.dok9.
Buffertanken består egentligt af tre tanke som er serieforbundet. Det er en
midtertank på 30m3 og en retur- og fremløbstank. Fremløbstanken er koblet på den kolde side af varmeveksleren, hvilket sikrer det koldest mulige
vand i fremløb. Returtanken er koblet på den varme side af varmeveksleren.
På denne måde er det muligt af nogenlunde holde det kolde og varme vand
adskilt. Dette sikrer at der ikke sker en direkte opblanding af vandet, hvilket
betyder at det er muligt af have forholdsvis koldt vand i en længere periode. Figur 6 Eksisterende buffertank
Figur 7 Skitse af buffertanksystem
Køling af presse 14+23
Pladerne bliver presset under varme, hvor de efter endt proces nedkøles ved hjælp af kølevand. Kølesystemet er skitseret på bilag 610. Systemet fungere ved at pladerne opvarmes ved hjælp af hedt vand i x antal
minutter, hvorefter pladerne i cirka 50min ved hjælp af kølevandet.
Selve kølingen er udelukkende styret ud fra et tidsindstillet set punkt, hvilket betyder, at pladerne bliver
kølet x antal minutter uden hensyntagen til deres temperatur.
9
Bilag 5 – Driftstid køletårn og kølesystem
Bilag 6 – Kølesystem presse 14+23
10
13
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Køling af viklemaskiner
Viklemaskinerne består af en varm valse, samt to kolde valser11. Kølevandet skal sikre at papiret ikke sætter
sig fast på valsen, samtidig består kølesystemet af en oliekøler, hvor kølevandet sikrer at olien har den korrekte temperatur.
Selve kølesystemet til valserne har ingen styring, men der sidder en termostat til oliekøleren. Dette betyder
at valserne bare kølet mest muligt, og er direkte afhængig af kølevandets temperatur.
Redegørelse for varmeanlæggets virkemåde
Virksomheden producere alt deres varme til bygningsopvarmning selv. Varmen kommer fra 3 systemer12 –
hedtvandsvarmeveksler, ”weekend kedel” og deres udsugningsforbrændingsanlæg. Alt varmen fra udsugningsforbrændingsanlægget er overskudsvarme, da varmen kommer fra forbrændingsprodukterne. Denne
varme hentes ud ved hjælp af tre luft/vand varmevekslere og varmevekslerne reguleres alt efter varmebehovet.
Når forbrændingsanlægget er stoppet kommer varmen fra en hedtvandsvarmeveksler, som bruger hedtvand fra processen til opvarmning.
I weekenden er både forbrændingsanlægget og ”weekend kedlen” stoppet, hvorved energien til bygningsvarmen kommer fra hedtvandsvarmeveksleren. I ferieperioder stoppes også denne, hvorved eneste varmekilder der bliver weekendkedlen.
Analyse af nuværende køleanlæg
I dette afsnit analyseres det nuværende køleanlæg ud fra, hvor meget energi det fjerner, dets energiomsætning og dets driftsomkostninger. Ud fra observationer af temperaturer, flow og driftstid er det muligt til
at finde anlæggets energiomsætning, driftsomkostninger og den mængde energi som fjernes
Alle temperature er aflæst som øjebliksværdier og indsat på ”Kølesystem i dag 13” inden for de intervaller
som jeg har observeret dem i.
Alle effekt beregningerne er lavet ved: 𝑃 = π‘š βˆ— 𝑐 βˆ— βˆ†π‘‡
(
π‘˜π‘”
𝑠
βˆ—
π‘˜π½
π‘˜π‘”βˆ—πΎ
βˆ— 𝐾 = π‘˜π‘Š)
Energimængde som tilføres reservoiret og driftstemperaturer
Som tidligere beskrevet består kølesystemet af to kredse, som tilføre energi til kølevandet. Alt denne energi
ender i kølevandsreservoiret og på baggrund af temperaturstigningerne i kølevandsreservoiret findes den
fjernede energimængde.
På baggrund af kølevandssystemets driftstid14, gennemsnitstemperaturerne og flowet findes energimængden som tilføres kølevandsreservoiret. If Ifølge energiomsætningen15 bliver det overordnede krav til det nye
anlæg er selvfølgelig, at det skal kunne levere tilstrækkeligt med køling. Dette betyder, at anlægget som
minimum skal kunne levere en køleeffekt svarende til den effekt, som i dag fjernes. Dette giver et krav på:
11
Bilag 7 – Køling af viklemaskiner
Bilag 8 – Varmesystem i dag
13
Bilag 2 – Kølesystem i dag
14
Bilag 5 – Driftstid køletårn og kølesystem
15
Bilag 9 – Energiomsætning i dag og tørkøler
12
14
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
π‘ƒπ‘˜ø𝑙 =
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
π‘„π‘“π‘—π‘’π‘Ÿπ‘›π‘’π‘‘ 2.177.962π‘˜π‘Š
=
β‰… 400π‘˜π‘Š
𝑇𝑖𝑑
5520β„Ž
Udover at kølesystemet skal kunne fjerne 400kW, skal kølevandstemperaturen som udgangspunkt også
kunne holdes på maksimalt 30oC. Denne temperatur kan tillades at være højere i kortere periode, da dette
også forekommer på anlægget i dag.
Når der køles på presse 14 eller 23 stiger kølevandstemperaturen i dag op til mellem 35 og 40oC for en kortere periode.
Da det nye anlæg skal kobles på det eksisterende køleanlæg, som køler presse og vikle/laker maskiner skal
anlægget lægges ud således, at kølevandspumperne til presser og vikle/laker maskiner skal kunne bibeholde det nuværende flow. Dette skyldes at blandt andet rørsystemerne er udlagt til dette flow og generelt
er hele kølesystemet lagt ud til de eksisterende flow (20m 3/h vikle og laker maskiner og 50m3/h til presse
14+23).
Energimængde fra viklemaskiner
Da alle pumper kører on/off levere de altid maks. mængde kølevand fra pumperne til viklemaskinerne er
dermed 20m3/h. Med samme fremgangsmåde ud fra temperaturer og flows har jeg fundet deres energibelastning til omkring 250MWh16 årligt fordelt på en driftstid på 5520h. Med de aktuelle temperature giver
det en effektbelastning på ca. 50kW.
Energimængde fra presse 14+23
Pumperne til presse 14+23 kører on/off, hvilket giver et flow på 40/50m3/h alt efter hvorhenne i kølevandssystemet det er. Presse 14+23 giver en varmebelastning på 2042MWh, hvoraf de 1927MWh når kølevandsreservoiret, men resten anses for tab og afvigelse på grund af temperaturaflæsning. Presserne levere varmen over 1800h årligt, da det er den tid, som der køles på presserne.
Ved indgangen til tanken (300m3) ligger effektbelastningen på mellem 186 og 512kW, mens den ved afgangen fra presserne ligger mellem 524 og 1746kW. Denne høje effekt bliver afgivet over en kortere tidsperiode. Dette betyder også, at presserne levere effektbelastningen som peakeffekter, men denne effekt bliver
udjævnet i buffertanken og gennem varmeveksleren, hvor effekten bliver mere konstant.
Strømforbrug for køleanlægget
Strømforbruget for køleanlægget består af flere dele, herunder køletårnet og forskellige kølevandspumper.
Som tidligere beskrevet køre køleanlægget ud fra ”Driftstid køletårn og kølesystem 17” og i denne driftsperiode bruger køletårnet 71.368 kWh18. Disse data kommer fra virksomhedens loggersystem.
Da alle pumper køre on/off og uden styring er der taget udgangspunkt i, at de optager den effekt, som er
vist på mærkepladen. Dette giver et totalt strømforbrug på hele kølesystemet (inkl. Køletårn og kølevandspumper) på 125.015kWh19.
16
Bilag 9 – Energiomsætning i dag og tørkøler
Bilag 5 – Driftstid køletårn og kølesystem
18
Bilag 10 – El- og vandforbrug køletårn 2013
19
Bilag 11 – Kortlægning af energiforbrug
17
15
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Ud over strømforbruget har køletårnet også et vandforbrug, som består af fordampning samt dræning af
vand, for at sikre en hvis udskiftning i vandet pga. blandt andet bakterier. Dette vandforbrug er på ca.
1.250m3 årligt20.
Omkostninger ved nuværende anlæg
Omkostninger består af tre dele – strømforbruget, vandforbruget og vedligeholdelsesomkostninger. Herunder beløber strømforbruget sig til 86.615kr., men vandforbruget beløber sig til 18.950kr.
Tabel 1 Udgifter nuværende kølesystem
KOMPONENT
ELFORBRUG KØLETÅRN
PUMPER MELLEM TANK OG VARMEVEKSLER
SPÆDEVAND TIL KØLETÅRN
PUMPER TIL PRESSE 14+23
PUMPER TIL VIKLE + LAKER MASKINER
FORBRUG
71368
8280
1250
19800
24288
ENHED
kWh
kWh
m3
kWh
kWh
UDGIFTER TOTAL
PRIS / ENHED
0,7 kr./kWh
0,7 kr./kWh
15,16 kr./m3
0,7 kr./kWh
0,7 kr./kWh
UDGIFT
49957,6
5796
18950
13860
17001,6
kr.
kr.
kr.
kr.
kr.
105565,2 kr.
Dette giver samlede omkostninger på 105.565,2 kr. Yderligere skal der ligges vedligeholdelsesomkostninger
oven i denne udgift, men i beregningerne ses bort fra denne.
I en tabel, som viser hvordan omkostningerne forløber sig over en 10årig periode, ses det at der over denne
periode opbygges udgifter svarende til 1.055.650kr. i nutidsværdi. Ud over dette kommer vedligeholdelsesomkostninger.
Tabel 2 Udgifter nuværende system
Nuværende anlæg
1200000
1000000
800000
600000
400000
200000
0
0
1
2
3
Udgift
20
4
5
6
7
8
9
10
Udgift akkumuleret
Bilag 10 – El- og vandforbrug køletårn 2013
16
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Anlæggets køle COP
Selvom anlægget ikke består af egentlige kølekompressorer bruger det stadig strøm for at levere køling. På
baggrund af dette kan anlæggets køle COP findes, som leveret køling delt med strømforbrug (inkl. pumper
og ventilatorer):
𝐢𝑂𝑃 =
πΏπ‘’π‘£π‘’π‘Ÿπ‘’π‘‘ π‘˜ø𝑙𝑖𝑛𝑔
π‘†π‘‘π‘Ÿøπ‘šπ‘“π‘œπ‘Ÿπ‘π‘Ÿπ‘’π‘”
=
2.177.000π‘˜π‘Šβ„Ž
123.736π‘˜π‘Šβ„Ž
= 17,6
Som forventet ligger anlæggets køle COP høj, da det virker ved hjælp af frikøling dvs. ingen kompressorer
og lignende.
Analyse af varmesystem
Varmesystemet består af tre dele – hedtvandsvarmeveksler, ”weekend kedel” og forbrændingsanlægget.
Heraf kan disse inddeles i almindelig varmeproduktion og overskudsvarmeproduktion.
Den almindelige varmeproduktion er hedtvandsvarmeveksleren og ”weekendkedlen”, mens overskudsvarmeproduktionen er fra deres forbrændingsanlæg. Dette system har første prioritet, da denne varme er
stort set gratis at producere. Den eneste udgift til dette er afgift for anvendelse af overskudsvarme.
Bygningernes totale varmeforbrug til opvarmning og brugsvand er på 3558MWh 21, hvoraf en del af denne
varme kommer fra deres forbrændingsanlæg. Der er ingen energimåling på forbrændingsanlægget, men
dets gennemsnits flow af luft er 30.000m3/h svarende til 36.000kg/h. En typisk dag ligger røggassen før røggasveksleren på 110-140oC og 80-110oC efter denne. Dette giver en maksimal effekt på forbrændingsanlægget på:
π‘ƒπ‘šπ‘Žπ‘˜π‘  = π‘šπ‘”π‘Žπ‘  βˆ— π‘π‘”π‘Žπ‘  βˆ— βˆ†π‘‡ = 10
π‘˜π‘”
π‘˜π½
βˆ—1
βˆ— 60𝐾 = 600π‘˜π‘Š
𝑠
π‘˜π‘” βˆ— 𝐾
Denne effekt bruges til at finde, hvor stort et biddrag til varmeforbruget forbrændingsanlægget levere. Alt
varmeforbrug ud over denne effekt kommer i dag fra hedtvandsveksleren og weekendkedlen. Forbrændingsanlægget kører udelukkende i hverdagene, hvilket betyder at alt varme i weekenderne kommer fra
”weekend kedlen” og hedtvandsveksleren.
Analyse af varmefordeling og produktion på varmepumpe
På baggrund af Elektro Isolas varmeforbrug fordelt over et år, har jeg opsat en model i samarbejde med
Cronborg som skal undersøge, hvor meget varme det er muligt at producere på varmepumpen til eget forbrug. Ud fra det registrerede varmeforbrug ses det, at hverdagsforbruget er 3.007MWh og weekendforbruget er 550MWh. Forbrændingsanlægget levere alt det varme som er muligt (600kW).
Ud fra bygningens varmeforbrug kan den gennemsnitlige månedlige effekt findes og den effekt som ligger
over de 600kW kan komme fra varmepumpen i hverdagene. Dette giver, at der kan produceres 627MWh
på varmepumpen i hverdagene.
I weekenden er forbrændingsanlægget stoppet, men der begrænses det af, hvor meget energi som er til
rådighed i kølevandsreservoiret. Dette skyldes at produktionen er stopper i weekenden. Der tages udgangspunkt i, at tanken kan afkøles 20oC i løbet af hver weekend.
21
Bilag 12 – Varmeanalyse
17
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
π‘„π‘‘π‘Žπ‘›π‘˜ = π‘šπ‘£π‘Žπ‘›π‘‘ βˆ— π‘π‘£π‘Žπ‘›π‘‘ βˆ— βˆ†π‘‡ = 300.000π‘˜π‘” βˆ— 4,2
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
π‘˜π½
βˆ— 20𝐾 βˆ— 1,25 = 8,5π‘€π‘Šβ„Ž
π‘˜π‘” βˆ— 𝐾
De 1,25 kommer fra forholdet mellem varmepumpens køle og varme COP. Dette giver mulighed for at producere maksimalt 8,5MWh varme hver weekend. Dette giver totalt 332MWh, hvilket betyder at der kan
maksimalt afsættes 959MWh varme fra varmepumpen til bygningsopvarmning.
Bygning sum
VP sum
Lesni sum
Kedel sum
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
Figur 8 Bygningens varmeforbrug og fordelingen mellem varmekilderne
Analyse af varmedækning
På baggrund af januars varmeforbrug22 for 2013 findes den maksimale gennemsnitlige belastning:
π‘ƒπ‘£π‘Žπ‘Ÿπ‘šπ‘’.π‘šπ‘Žπ‘˜π‘  =
π‘‰π‘Žπ‘Ÿπ‘šπ‘’π‘“π‘œπ‘Ÿπ‘π‘Ÿπ‘’π‘” π‘—π‘Žπ‘›π‘’π‘Žπ‘Ÿ 520π‘€π‘Šβ„Ž βˆ— 1000
=
= 699π‘˜π‘Š β‰… 700π‘˜π‘Š
𝑑𝑖𝑑𝑒𝑛
31 βˆ— 24β„Ž
Da hedtvandsveksleren og weekendkedlen kan levere varme i weekenden, hvor varmeforbruget er lavere,
så er bygningens varmeforbrug i weekenderne dækket ind, såfremt der ikke er tilstrækkelig energi til rådighed i tanken i de kolde vintermåneder. Dermed er Elektro Isola dækket ind med hjælp af henholdsvis forbrændingsanlæg, ”weekend kedel” og varmepumpe.
Delkonklusion
Køleanlægget er, som det kører i dag, et stabilt system med en stor buffertank, som sikrer at der altid er
rigeligt med koldt kølevand tilgængeligt til en hel arbejdsdag. Da anlægget fungerer som et åbent system vil
der være vandfordampning, hvilket bevirker til en op koncentration af mineraler i det resterende vand, derfor skal der samtidig drænes en vis mængde vand ud over fordampningen.
Da anlægget er et fordampningskøleanlæg og udelukkende kører om natten (der på døgnet hvor det er koldest), sikrer det, at der kan laves en tilstrækkelig kold kølevandstemperatur i løbet af natten.
22
Bilag 12 – Varmeanalyse
18
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Beregningsforudsætninger
Alle beregninger er lavet ud fra følgende forudsætninger:
At kølevandet tilføres 2.288MWh energi årligt fra produktionen.
Elprisen er fastsat til 0,7kr./kWh for indkøb af strøm til pumper, blæsere og køletårn mm. Ved indkøb af
strøm til varmepumpen er denne elpris sat til 1,1kr./kWh, da der gælder andre afgiftsregler.
Af den varme som tilføres kølevandet er forudsætningerne, at der kan afsættes maksimalt 960MWh varme
til bygningsopvarmning. Varmen produceret på varmepumpen erstatter varme fra en gaskedel med en varmepris på 550kr./MWh.
Varmepumpens COP er fastsat ud fra en kølevandstemperatur på 25oC og en fremløbstemperatur på varmesystemet på 70oC.
Spildvarmeafgiften er fastsat ud fra gældende regler omkring anvendelse af spildvarme ved hjælp af varmepumpe23.
Analyse af tørkøler løsning
I analysen af tørkøleren er der taget udgangspunkt i, at tørkøleren skal fjerne alt energien, som i dag tilføres
kølevandet. Den tilførte effekt til kølevandet svinger en del, som tidligere beskrevet, men der er taget udgangspunkt i den effekt, som gennemsnitlig tilføres kølevandet. Dette gøres fordi, at tanken på de 40m3 er
installeret som en buffer og samtidig er de maskiner som køles ikke afhængig af en konstant kølevandstemperatur.
Valg af tørkøler
For at vælge den rigtige tørkøler skal den gennemsnitlige tilførte effekt til tørkøleren findes. Denne effekt
danner udgangspunkt i valget af tørkøleren. Da projektet er lavet i samarbejde med firmaet ”Cronborg” er
der taget udgangspunkt i komponenter fra deres produktkatalog.
Da det er de samme maskiner og processor som skal køles, må den tilførte effekt til tanken på de 40m3
være den samme, hvilket betyder at tørkøleren skal kunne fjerne summen af disse 24:
𝑃𝑇øπ‘Ÿπ‘˜øπ‘™π‘’π‘Ÿ =
𝑄𝑇𝑑𝑖𝑙𝑓øπ‘Ÿπ‘‘ 2.288.788π‘˜π‘Šβ„Ž
=
β‰… 415π‘˜π‘Š
𝑑𝑖𝑑
5520β„Ž
Dette betyder at tørkøleren i gennemsnit skal kunne fjerne 415kW i dens driftsperiode. På baggrund af
Cronborg’s produktkatalog25 ses, det at den eneste tørkøler som kan levere denne køling er ”Tørkøler model 500”. Denne tørkøler levere en køleeffekt på 500kW ved en udetemperatur på 20 oC og en væsketemperatur på 32/27 (tilgang og afgang).
Fordele og ulemper
Ved at vælge løsningen med en tørkøler opnås flere fordele. Den største fordel, som taler for denne løsning
er, at ved at anvende en tørkøler opnås et lukket kølesystem. Et lukket kølesystem betyder, at kølevandet
23
PDF ”Analyse for anvendelse af overskudsvarme” s. 24
Bilag 9 – Energiomsætning tørkøler
25
Bilag 14 - Produktkatalog
24
19
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
ikke direkte har kontakt med luften. Dette forhindre blandt fordampning af kølevand, som ved det nuværende kølesystem udgjorde ca. 1250m3 årligt. Et lukket system vil heller ikke i samme omfang blive udsat
for bakterie angreb.
Yderligere vil etableringen være forholdsvis enkel, da det kun kræver at der laves nye rør fra kedelrummet
og ud til der hvor tørkøleren placeres (ca. 40m).
Den største ulempe ved at etablere en tørkøler er dens kølemetode, fordi en tørkøler kan aldrig køle vandet
under luftens temperatur og fuldt belastet vil der være en temperaturdifferens mellem kølemediet og luften på 10oC. Dette betyder at kølevandet på sommerdage ikke vil kunne køles under 35 oC. I dag er kølevandet ud til produktion også sommertider oppe omkring 30-35oC i kortere perioder, når der er behov for køling ved presse 14 eller 23. Da presserne skal nedkøles fra over 100 oC efter endt presning er det ifølge PTA
(Produktions teknisk afdeling) ikke noget problem med en kølevandstemperatur som kan være optil 35 oC.
En sådan temperatur ses også kortvarigt i dag under køling af presserne.
Placering og tilslutning
Placeringen af tørkøleren skal være udendørs og den skal placeres således af luften frit kan strømme til den
ovenfra. Samtidig skal der være tilpas frihøjde under kølesektionerne for at sikre mindst mulig luftmodstand og dermed nedsat luftflow.
Presse 14+23
Tank 40m3
Tørkøler
Vikle og laker
maskiner
Figur 9 Tørkøler tilslutning
Som tidligere beskrevet består tanken på den 40m3 egentlig af tre sammenbundne tanke. Dette betyder at
fremløbet til tørkøleren skal tilsluttes der, hvor det ”varme” kølevand kommer retur fra produktionen.
Mens returløbet fra tørkøleren skal tilsluttes, hvor det ”kolde” kølevand skal have fremløb til produktionen.
Driftsomkostninger
Ved udregning af driftsomkostningerne er der taget udgangspunkt i, at de eksisterende pumper som levere
kølevand til presserne og vikle/laker maskinerne bibeholdes og har samme strømforbrug.
Ud over dette skal der etableres en ny pumpe til tørkøleren som skal kunne levere minimum 95m 3/h. Til at
finde pumpens effektoptag er der taget udgangspunkt i et tryktab på 0,5bar, hvilket giver en optaget el effekt på cirka 2kW.
Yderligere kommer tørkølerens strømforbrug som er fundet ved at interpolere:
𝑃=
415π‘˜π‘Š
500π‘˜π‘Š
βˆ— 6,174π‘˜π‘Š βˆ— 5520β„Ž = 28.400π‘˜π‘Šβ„Ž
20
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Med dette strømforbrug sammen med pumpernes strømforbrug giver det et totalt strømforbrug på ca.
80.000kWh og en total strømudgift på 57.742kr26.
Levetid og vedligeholdelse
Ifølge leverandøren Cronborg har tørkøleren en lang levetid på over 20år. Ud over dette kræver tørkøleren
ikke noget specielt vedligehold, men det anbefales at den renses mindst en gang årligt for at fjerne skidt og
belægninger og dermed forbedre dens virkningsgrad.
Anlægsomkostninger
Anlægsomkostninger er beregnet ud fra et prisoverslag som Cronborg har udarbejdet. Tilbuddet er inklusiv
en ny pumpe, 40m nyt rør og tørkøleren, samt dvs. ventiler mm. De samlede anlægsomkostninger løber op
i 668.039kr. inkl. montage27.
Tilbagebetalingstid
Ud fra anlægsomkostningerne og besparelsen ved at etablere en tørkøler kan tilbagebetalingstiden for investeringen findes ud fra den direkte metode.
π‘‡π‘–π‘™π‘π‘Žπ‘”π‘’π‘π‘’π‘‘π‘Žπ‘™π‘–π‘›π‘”π‘ π‘‘π‘–π‘‘ =
𝐴𝑛𝑙æπ‘”π‘ π‘œπ‘šπ‘˜π‘œπ‘ π‘‘π‘›π‘–π‘›π‘”π‘’π‘Ÿ
668.039π‘˜π‘Ÿ.
=
= 13,97åπ‘Ÿ
π΅π‘’π‘ π‘π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘™π‘ π‘’π‘› (𝑛𝑒𝑣æπ‘Ÿπ‘’π‘›π‘‘π‘’ βˆ’ 𝑛𝑒 𝑒𝑑𝑔𝑖𝑓𝑑) 105.565π‘˜π‘Ÿ. βˆ’57.742π‘˜π‘Ÿ.
Tilbagebetalingstiden for denne investering bliver dermed ca. 14år, hvilket lægger over den acceptable
grænse opstillet af Elektro Isola.
Ved etablering af tørkøler giver dette ingen energibesparelse på varmeforbruget, dermed opnås intet tilskud til denne løsning. Grafen viser hvordan besparelsen spiser af investeringen, men efter 10 år er investeringen stadig ikke betalt hjem, da den har genereret et negativ overskud på 189.807kr. Dette betyder at
denne investering ikke giver nogen økonomisk gevinst inden for 10 år, hvilket passer sammen med at tilbagebetalingstiden er på ca. 14år.
Tabel 3 Tilbagebetalingstid for tørkøler
Tørkøler
100000
0
-100000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-200000
-300000
-400000
-500000
-600000
-700000
Besparelse
26
27
Besparelse akkumuleret
Investering
Bilag 15 – Indtægter og udgifter
Bilag 16 – Prisoverslag tørkøler
21
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Analyse af RECOOL løsning
I analysen af RECOOL er udgangspunktet at der produceres bygningsvarme i vinterhalvåret, mens varmepumpen i sommerperioden ”booster” kølevandstemperaturen til tørkøleren, hvilket sikrer en lavere temperatur på kølevandet. I foråret og efteråret anvendes udelukkende tørkøleren, da udeluften har en tilstrækkelig lav temperatur til at kunne give den nødvendige køling.
Ved denne løsning er det meningen at begge tanke bibeholdes, hvoraf de 40m3 er til hverdagsdrift, mens
de 300m3 er til weekend drift. På den måde sikres det, at der vil være en varm og en kold del, hvilket betyder at varmepumpen kan ”hente” varmen ved en højere temperatur. Dette vil i give en bedre COP værdi og
i sidste ende en bedre driftsøkonomi.
Energi fra kølevandet
Med en køle COP på 3,42 og en varme COP på 4,42 (3,42 + 1 for kompressor arbejde) skal der ”hentes”:
π‘„π‘˜øπ‘™π‘’π‘£π‘Žπ‘›π‘‘ =
π‘„π‘£π‘Žπ‘Ÿπ‘šπ‘’ βˆ— 3,42 959π‘€π‘Šβ„Ž βˆ— 3,42
=
= 742π‘€π‘Šβ„Ž
4.42
4,42
Denne energi skal hentes fra kølevandet.
Valg af tørkøler og varmepumpe
Da RECOOL løsningen består af henholdsvis en tørkøler og en varmepumpe skal der vælges begge komponenter. Valget tager udgangspunkt i Cronborgs komponenter.
Ud fra ”Energi omsætning RECOOL 28” findes den effekt, som varmepumpen gennemsnitlig skal kunne
fjerne:
π‘ƒπ‘£π‘Žπ‘Ÿπ‘šπ‘’π‘π‘’π‘šπ‘π‘’ =
𝑄𝑇𝑑𝑖𝑙𝑓øπ‘Ÿπ‘‘ 1.325.098π‘˜π‘Šβ„Ž
=
β‰… 376π‘˜π‘Š
𝑑𝑖𝑑
3520β„Ž
Dette betyder at varmepumpen gennemsnitlig skal have en køleeffekt på 376kW for at kunne klare den
kontinuerlige belastning. På samme måde findes tørkølerens effekt:
𝑃 𝑇øπ‘Ÿπ‘˜øπ‘™π‘’π‘Ÿ.π‘“π‘œπ‘Ÿåπ‘Ÿ.π‘’π‘“π‘‘π‘’π‘Ÿåπ‘Ÿ =
𝑄𝑇𝑑𝑖𝑙𝑓øπ‘Ÿπ‘‘ 966.493π‘˜π‘Šβ„Ž
=
β‰… 483π‘˜π‘Š
𝑑𝑖𝑑
2000β„Ž
Samme udregning laves for tørkøleren ved sommerdrift:
𝑃𝑇øπ‘Ÿπ‘˜øπ‘™π‘’π‘Ÿ.π‘ π‘œπ‘šπ‘šπ‘’π‘Ÿ =
𝑄𝑇𝑑𝑖𝑙𝑓øπ‘Ÿπ‘‘ 576.125π‘˜π‘Šβ„Ž
=
β‰… 436π‘˜π‘Š
𝑑𝑖𝑑
1320β„Ž
Den dimensionerende størrelse bliver altså driftsformen i forår/efterår. På baggrund af Cronborg’s produktkatalog29 vælges en tørkøler ”Tørkøler model 500”, som har samme specifikationer som forrige tørkøler.
Varmepumpen som vælges er igen fundet på baggrund af Cronborg’r produktkatalog ”Varmepumpe WWH2 380”. Varmepumpen har en køleydelse på 486,4kW ved en kølevandstemperatur på 18/15 oC. Da det er
tiltænkt at kølevandstemperaturen hos Elektro Isola skal ligger mellem 23/26 oC vil køleydelsen bliver en
smule højere ved samme fremløbstemperatur på 65/70oC.
28
29
Bilag 13 – Energiomsætning RECOOL og varmepumpe
Bilag 14 - Produktkatalog
22
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Valget af denne lidt for store varmepumpe skyldes muligheden for udvidelse og en sikkerhed for at den kan
leveres tilstrækkelig effekt de kolde dage, samtidig giver det også mulighed for salg af overskudsvarme i
fremtiden.
Fordele og ulemper
Denne løsning har flere fordele, den største er, at det åbner muligheden for at bruge overskudsvarmen til
bygningsopvarmning, hvilket gør at selvom det koster en del at drive varmepumpen, så vil en del af denne
udgift komme retur på grund af at de sparer varme og dermed reduceres udgifterne til produktion af varme
på kedler.
Samtidig sikrer denne løsning, at der kan opnås tilstrækkelig lav temperatur på kølevandet i sommerperioden, da kølevandet bliver køle/opvarmet gennem varmepumpen til maksimalt 40 oC og derfra ledt til tørkøleren om sommeren.
Den direkte ulempe ved dette er den ekstra udgift til strømforbrug for varmepumpen, men da varmepumpen kun skal løfte vandet ca. 15oC i værste tilfælde sker dette med en COP på 8,81 30. Samtidig skal der ikke
betales spildvarmeafgift af denne, da varmen ikke udnyttes.
Da det også forventes, at der i fremtiden bliver åbnet for salg af overskudsvarme, giver den lidt for store
varmepumpe også mulighed for at afsætte lidt ekstra varme.
Placering og tilslutning
Med henblik på placering af tørkøleren er det samme krav som før, hvor den skal stå frit og tilsluttes som
før. Varmepumpen placeres sådan den henter varmen der hvor det ”varme” kølevand kommer retur for at
sikrer den bedste COP for denne. Det kolde returvand fra varmepumpen skal ledes over i tanken, som skal
indeholde det kolde kølevand, som skal bruges til fremløb i produktionen.
Samtidig skal der være tilslutning til reservoiret på de 300m3 som skal anvendes i weekenddrift.
Varmepumpe
Tank
40m3/300m3
Tørkøler
Presse 14+23
Vikle og laker
maskiner
Figur 10 Tilslutning af tørkøler og varmepumpe
Driftsomkostninger
I denne beregning er der taget udgangspunkt i etablering af nye pumper, som skal levere henholdsvis
40m3/h og 18m3/h. Pumpernes driftsomkostninger er fundet ud fra deres driftstid og strømforbrug ifølge
Cronborg.
30
Bilag 17 – COP Varmepumpe
23
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Pumpernes samlede strømforbrug vil ligge omkring ca. 60.000kWh31, og ud over dette kommer tørkølerens
strømforbrug på:
𝑃=
436π‘˜π‘Š
500π‘˜π‘Š
βˆ— 6,174π‘˜π‘Š βˆ— 1320β„Ž +
483π‘˜π‘Š
500π‘˜π‘Š
βˆ— 6,174π‘˜π‘Š βˆ— 2000β„Ž = 19.034π‘˜π‘Šβ„Ž
Ovenstående er strømforbruget for tørkøler og pumper, men oven i dette kommer strømforbruget til varmepumpen. Dette strømforbrug består af to – strømforbrug under sommerdrift og strømforbrug til vinterdrift. Varmpumpens strømforbrug er fundet ved en COP 32 på henholdsvis 4,42 (vinterdrift 25/70) og 8,81
(sommerdrift 25/40)3.
Ifølge Indtægter og udgifter33 skal varmepumpen fjerne 742.049kWh i vinterdrift og 576.125kWh i sommerdrift med en COP på henholdsvis 3,42 og 8,81. Dette giver et totalt strømforbrug for varmepumpen på
361.910kWh, hvilket giver totale driftsomkostninger på 366.284kr. inkl. pumpernes, tørkølerens og varmepumpens strømforbrug.
Ud fra tidligere analyse af varmesystemet ses det, at der maksimalt kunne produceres 959MWh, denne
varme skulle ellers have været produceret på deres kedler med en varmepris på 550kr./MWh. Dette giver
således en besparelse eller indtægt på 527.450kr. modregnet spildvarmeafgiften bliver dette en fortjeneste
på 215.898kr.
Spildvarmeafgift
Ved at koble en varmepumpe på deres kølevandssystem og udnytte overskudsenergien i kølevandet til bygningsopvarmning er der regler om anvendelse af overskudsvarme, som der skal tages hensyn til.
For det første skal der betales spildvarmeafgift alt efter hvordan spildvarmen udnyttes. I dette tilfælde hvor
Elektro Isola ønsker at bruge spildvarmen til bygningsopvarmning ved hjælp af en varmepumpe kommer vi
ind under reglerne for intern udnyttelse af spildvarme fra proces til intern rumvarme. Dette betyder, at der
skal betales spildvarme afgift for den del af varmen, som producers med en COP over 3 ifølge ”Analyse for
anvendelse af overskudsvarme34”. Yderligere skal der kun betales afgift i vinterhalvåret, hvorpå afgiften beløber sig til 220kr./MWh produceret varme.
Dette betyder i dette tilfælde, at Elektro Isola betale afgift af deres varmebesparelse på 959MWh fratrykket
varmepumpens strømforbrug på 217MWh * 3 (for COP 3) ganget med afgiften på 220kr./MWh. Dette betyder at der skal betales spildvarmeafgift af 231MWh, hvilket medfører en spildvarmeafgift på totalt set
50.833kr.
Tilskud til energiforbedring
Ved at etablere varmepumpeløsningen opnås en samlet energibesparelse på varmebesparelsen fratrukket
dens strømforbrug, dette beløber sig til 959 – 231 = 728MWh. Ud fra et tilskud på 0,4kr./sparet kWh og en
prioriteringsfaktor på 1,5 (da varmen erstatter varme, som ellers skulle produceres på gaskedel), giver
denne investering et engangstilskud på 445.216kr.
Levetid og vedligeholdelse
Industrielle ammoniakvarmepumper har nærmest en uendelig levetid, ifølge Karsten Pedersen fra Cronborg, såfremt den bliver vedligeholdt korrekt. Cronborg anbefaler at varmepumpens sliddele vedligeholdes
31
Bilag 15 – Indtægter og udgifter
Bilag 17 – COP varmepumpe
33
Bilag 15 – Indtægter og udgifter
34
Analyse af mulighederne for bedre udnyttelse af overskudsvarme fra industrien s. 25-26
32
24
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
efter driftstid. Samtidig anbefales det, at der tilsættes sporstof til kølemidlet ved varmepumper i denne
størrelse for hurtigt at opdage evt. lækager.
Der skal udføres et årligt eftersyn af et autoriseret firma. Et sådant eftersyn koster 5.670,00kr. vejledende
pris hos firmaet Bundgaard.
Ud over dette skal tørkøleren vedligeholdes som tidligere beskrevet.
Anlægsomkostninger
Anlægsomkostningerne er igen anslået på baggrund af et prisoverslag fra Cronborg. Dette tilbud 35 er inkl.
varmepumpe, tørkøler, pumper og montering, hvilket giver samlet anlægsomkostninger på 2.077.570kr.
inkl. montage.
Tilbagebetalingstid
Ved etablering af en varmepumpe kombineret med en tørkøler opnås en varmebesparelse på 527.450kr.
samtidig med at udgifterne til køletårnet (105.565kr.) forsvinder. El udgifterne for hele systemet beløber sig
til 366.284kr. + spildvarmeafgift på 50.833kr. dvs. totale omkostninger på 417.117kr.
I tilbagebetalingstiden er der medtaget tilskud til etablering af varmepumpen og er igen fundet ud fra den
direkte metode:
π‘‡π‘–π‘™π‘π‘Žπ‘”π‘’π‘π‘’π‘‘π‘Žπ‘™π‘–π‘›π‘”π‘ π‘‘π‘–π‘‘ =
=
𝐴𝑛𝑙æπ‘”π‘ π‘œπ‘šπ‘˜π‘œπ‘ π‘‘π‘›π‘–π‘›π‘”π‘’π‘Ÿ βˆ’ π‘‡π‘–π‘™π‘ π‘˜π‘’π‘‘
π΅π‘’π‘ π‘π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘™π‘ π‘’(π‘“π‘œπ‘Ÿπ‘‘π‘—π‘’π‘›π‘’π‘ π‘‘π‘’ + π‘ π‘π‘Žπ‘Ÿπ‘’π‘‘ π‘˜ø𝑙𝑒𝑑åπ‘Ÿπ‘›)
2.077.570π‘˜π‘Ÿ. βˆ’445.216π‘˜π‘Ÿ.
= 7,59åπ‘Ÿ
109.538π‘˜π‘Ÿ. +105.565π‘˜π‘Ÿ.
Denne investering vil hermed have en tilbagebetalingstid på 7,59år, hvilket ligger over den acceptable
grænse opstillet af Elektro Isola.
Ved at etablere varmepumpe og tørkøler opnås en samlet total energibesparelse på 215.103kr. hvert år
med det udgangspunkt, at der kan produceres 959MWh til bygningsopvarmning i vinterhalvåret.
Nedenfor ses hvordan investeringen betaler sig hjem år efter år. Efter 10 år ses det at investeringen i en
varmepumpe og en tørkøler vil generere en overskud på 518.678kr. Dette set samtidig med varmepumpens
lange levetid sikrer en gevinst i varmepumpens totale levetid, som vil gå ud over 10år med korrekt vedligehold.
35
Bilag 18 – RECOOL prisoverslag
25
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Tabel 4 Tilbagebetalingstid RECOOL
RECOOL løsning
1.000.000
500.000
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-500.000
-1.000.000
-1.500.000
-2.000.000
Overskud
Overskud akkumuleret
Investering
Delkonklusion
På baggrund af beregningerne ses det, at hvis køletårnet erstattes med en tørkøler kan den nødvendige køling opnås. I sommerperioden kan tørkøleren kortvarigt på de varmeste dage få problemer med at levere
en tilfredsstillende kølevandstemperatur. En kølevandstemperatur på 35 oC vil ikke være kritisk med henblik
på køling af presse 14+23, men ved køling af vikle maskinerne skal det undersøges nærmere hvilken indflydelse en kortvarig kølevandstemperatur på 35oC vil have.
Ud fra et rent økonomisk aspekt er det ikke rentabelt at udskifte køletårnet med en tørkøler, da tilbagebetalingstiden bliver omkring 14år. Samtidig giver tørkøleren ikke mulighed for genanvendelse af varme og
dermed heller ingen varmebesparelse.
Etableres ”RECOOL” løsningen, hvor køletårnet erstattes af en tørkøler og en varmepumpe opnås den nødvendige køling hele året. Når Elektro Isola ikke har behov for overskudsvarme om sommeren og tørkøleren
ikke kan levere tilstrækkeligt koldt kølevand kan varmepumpens indkobles. Dermed hæves kølevandets
temperatur 5-10oC, hvilket sikrer en βˆ†T på minimum 8oC mellem kølevandet og kølemediet og derfor tilstrækkelig med kølekapacitet. Dette sikrer en tilstrækkelig lav temperatur på kølevandet.
Da denne løsning kræver at der både investeres i en tørkøler og en varmepumpe er investeringen forholdsvis høj, hvilket også er med til at øge tilbagebetalingstiden.
På baggrund af dette vil jeg nu analysere, hvorvidt det er økonomisk rentabelt at koble en varmepumpe på
det eksisterende køleanlæg og hente overskudsvarme fra dette. Dette gøres fordi mine tidligere undersøgelser har vist at køletårnet er i stand til at levere effektiv køling, samtidig med at det er forholdsvis billig i
drift.
26
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Analyse af varmepumpe på eksisterende anlæg
Da tilbagebetalingstiden for at udskifte hele kølesystemet ligger højt og at anlægget samtidig kører stabilt
analyseres muligheden for udelukkende at anvende overskudsvarme ved hjælp af en varmepumpe og bibeholde det eksisterende kølesystem. Dette betyder også at begge vandreservoir beholder på henholdsvis 40
og 300m3.
Krav til varmepumpe
På baggrund af tidligere varmeanalyse ses det, at der maksimalt kan produceres 959MWh varme internt fra
varmepumpen.
Kravet til varmepumpen er selvfølgelig, at den skal dimensioneres således den kan levere en varmeeffekt,
som til svarer det varmeforbrug som kan afsættes til bygningsvarme. Samtidig skal den også dimensioneres
under hensyntagen til salg af overskudsvarme i fremtiden. Der vælges varmepumpen ud fra gennemsnitsbelastningen i stedet for den maksimale belastning, da der er installeret rigeligt med buffer igennem systemet.
For at kunne anvende varmen til bygningsopvarmning skal vandet have en fremløbstemperatur på mellem
65 og 70grader. Fremløbstemperaturen kan med fordel sættes lavere for at forbedre COP værdien, men i
beregningerne er der tages udgangspunkt i denne fremløbstemperatur.
Valg af varmepumpe
Denne løsning består udelukkende af en varmepumpe, som kobles på det eksisterende kølesystem. Valget
af denne varmepumpe tager igen udgangspunkt i Cronborg’s produktkatalog og deres komponenter.
Da varmepumpen dimensioneres efter at skulle levere 959MWh over vinterperioden, som sættes til 2.200h
kan den varmeeffekt, som der kræves findes:
π‘ƒπ‘£π‘Žπ‘Ÿπ‘šπ‘’π‘π‘’π‘šπ‘π‘’ =
π‘‰π‘Žπ‘Ÿπ‘šπ‘’π‘π‘’β„Žπ‘œπ‘£
959π‘€π‘Šβ„Ž βˆ— 1000
=
= 435π‘˜π‘Š
π‘‰π‘Žπ‘Ÿπ‘šπ‘’π‘π‘’π‘Ÿπ‘–π‘œπ‘‘π‘’
2.200β„Ž
Kravet til den afgivne varmeeffekt er dermed 435kW, denne effekt skal leveres ved 70 oC, mens den temperatur varmepumpen skal hente varmen ved er sat til 25 oC. Dette giver en varme COP på 4,4236 og på baggrund af denne findes den køleeffekt varmepumpen vil optage:
π‘ƒπ‘˜ø𝑙 = π‘ƒπ‘£π‘Žπ‘Ÿπ‘šπ‘’ βˆ—
πΆπ‘‚π‘ƒπ‘˜ø𝑙
3,42
= 435π‘˜π‘Š βˆ—
= 336π‘˜π‘Š
πΆπ‘‚π‘ƒπ‘£π‘Žπ‘Ÿπ‘šπ‘’
4,42
Dette betyder at varmepumpen skal kunne levere 435kW varme / 336kW køl i dette tilfælde. På baggrund
af denne køleydelse vælges ”Varmepumpen WW 2 380”, som har en køleydelse på 486,4kW ved en kølevandstemperatur på 486,4kW. Dette er såfremt kølevandet er 18/15 oC (frem- og returløb for kølevandskreds).
Valget af denne større varmepumpe skyldes flere omstændigheder, blandt andet kan den levere større effekt de dage, hvor det er rigtigt koldt. Samtidig er der også plads til udvidelser, som forøger varmeforbruget. Da det forventes, at der i fremtiden bliver mulighed for salg af overskudsvarme til Vejle Fjernvarme sikrer det også, at der bliver mulighed for at anvende genanvende alt energien i kølevandet.
36
Bilag 17 – COP varmepumpe
27
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Fordele og ulemper
Fordelen ved denne løsning er, at det eksisterende køleanlæg bibeholdes, da dette har vist sig som et driftssikkert system, som altid kan levere tilstrækkeligt med køling grundet reservoiret. Samtidig giver tanken på
de 300m3 en stor buffer, som hjælper med at udligne den varierende belastning på køleanlægget.
Ved at beholde vandreservoiret giver det mulighed for at oplagre energi i vandet, som kan bruges til at opvarme bygningerne i weekenden, når der ikke kommer overskudsvarme fra forbrændingsanlægget. Ved at
etablere en varmepumpe på det eksisterende anlæg opnås et meget fleksibelt system, både i forhold til køleanlægget, samt varmeanlægget.
Samtidig giver varmepumpen mulighed for hurtigt at kunne levere ekstra varme til systemet uden opstart
af kedler og lignende. Der opnås stor forsyningssikkerhed på varmeanlægget, da der ny etableres en ekstra
varmekilde.
Placering of tilslutning
Varmepumpen skal både tilsluttes kølesystemet og centralvarmesystemet. På kølesiden skal varmepumpen
tanken på de 40m3, da dette sikrer, at den kan hente energien ved den højest mulige temperatur og dermed forøge dens COP og deraf driftsøkonomi. Den svingende temperatur på kølevandet vil selvfølgelig resultere i, at varmepumpen vil køre svinge noget i belastning, men det vurderes at styringen kan kompensere for dette.
I weekenddrift kølesystemet køre således at energien hentes tanken med de 300m3.
Centralvarmesystemet
Varmepumpe
Tank
40m3/300m3
Presse 14+23
Vikle- og laker
maskiner
Figur 11 Tilslutning af varmepumpe
Afgangssiden på varmepumpen skal tilsluttes centralvarmesystemet. Som tidligere beskrevet består centralvarmesystemet allerede af tre opvarmningskilder.
Anlægget anvender varmekilderne efter denne rækkefølge i dag: forbrændingsanlæg, hedtvandsvarmeveksler og weekendkedel.
Varmepumpe
Forbrændingsanlæg
Hedtvandvarmeveksler
Weekendkedel
Bygning / forbruger
Figur 12 Tilslutning af varmepumpe
28
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Ved at beholde weekendkedlen sikres også, at der ved spidsbelastninger på varmesystemet sikres tilstrækkelig med kapacitet.
Forbrændingsluften fra forbrændingsanlægget er observeret til at ligge mellem 100-130. Da temperaturen
ligger så højt, vil jeg anbefale at varmepumpen tilsluttes som den første varmekilde. Dette sikrer en tilstrækkelig lav temperatur på afgangen fra varmepumpen og dermed den bedst mulige driftsøkonomi.
Driftsomkostninger
Der er taget udgangspunkt i, at alle pumper beholdes. Ud over dette etableres en ny frekvensstyret pumpe,
som skal cirkulere vandet fra centralvarmesystemet gennem varmepumpe. De nye pumper skal levere op til
30m3/h, mens det gennemsnitlig er lagt ud til 18m3/h. Dette giver et totalt strømforbrug på 60.500kWh for
pumper. Ud over dette kommer køletårnets strømforbrug.
For at finde det nye strømforbrug for køletårnet, har jeg taget udgangspunkt i, at dets strømforbrug reduceres lineært med den effekt den skal fjerne:
𝑃𝑛𝑦 = 71.368π‘˜π‘Šβ„Ž βˆ—
1.541.000π‘˜π‘Šβ„Ž
2.177.000π‘˜π‘Šβ„Ž
= 50.518kWh
Det totale strømforbrug for køletårn og pumper bliver dermed 111.026kWh 37. Ud over dette kommer der
en udgift til strømforbruget for varmepumpen. Dette giver totale driftsomkostninger på 316.373kr. Dette
er udgifterne til kølesystemet og varmepumpen.
Ifølge ”Energiomsætning RECOOL og varmepumpe38” skal varmepumpen producere 959MWh varme, dette
kræver at den henter 742MWh fra kølevandet. Der er taget udgangspunkt i en kølevandstemperatur på
25oC og en varmvandstemperatur på 70oC. Dette giver en køle COP på 3,4239 og en varme COP på 4,42
(3,42køl + 1 kompressor arbejde).
På baggrund af dette bliver varmepumpens optagne el effekt 217MWh dette giver en el udgift på
238.655kr., hvilket giver en samlet el udgift på 316.373kr. Ud over dette kommer der spildvarmeafgiften,
som udgør 50.840kr., hvilket giver en samlet udgift på 367.213kr. Dette modregnes varmebesparelsen på
527.450kr., hvilket i sidste ende giver et overskud på 188.084kr.
Tilskud
Da varmebesparelsen og strømforbruget til produktion af varmen er den samme, gives der samme tilskud
som tidligere på 445.225kr.
Levetid og vedligeholdelse
Da det er den samme varmepumpe koster eftersyn det samme 5.670kr. årligt og anbefalingerne er det
samme.
Anlægsomkostninger
Anlægsomkostningerne er bestemt på baggrund af et tilbud fra firmaet Cronborg. Tilbuddet er inkl. varmepumpe, pumper og montering og beløber sig til 1.469.412kr. inkl. montage40
37
Bilag 15 – Indtægter og udgifter
Bilag 13 – Energiomsætning RECOOL og varmepumpe”
39
Bilag 17 – COP varmepumpe
40
Bilag 19 – Prisoverslag varmepumpe
38
29
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Tilbagebetalingstid
Ved etablering af udelukkende en varmepumpe opnås en varmebesparelse på 527.450kr., mens kølesystemets driftsomkostninger reduceres med 27.847kr. El udgifterne beløber sig til 367.213kr. og spildvarmeafgift på 50.840kr. Dette giver en fortjeneste på 188.084kr. inkl. besparelsen på køletårnet, hvilket giver en
tilbagebetalingstid på:
π‘‡π‘–π‘™π‘π‘Žπ‘”π‘’π‘π‘’π‘‘π‘Žπ‘™π‘–π‘›π‘”π‘ π‘‘π‘–π‘‘ =
𝐴𝑛𝑙æπ‘”π‘ π‘œπ‘šπ‘˜π‘œπ‘ π‘‘π‘›π‘–π‘›π‘” βˆ’ π‘‡π‘–π‘™π‘˜π‘ π‘’π‘‘ 1.469.412π‘˜π‘Ÿ βˆ’ 445.225π‘˜π‘Ÿ
=
= 5,38åπ‘Ÿ
πΉπ‘œπ‘Ÿπ‘‘π‘—π‘’π‘›π‘’π‘ π‘‘π‘’
188.084π‘˜π‘Ÿ.
Tilbagebetalingstiden ligger inden for den acceptable grænse fra Elektro Isola’s side. Ved at etablere en varmepumpe genereres et overskud efter 10år på 879.913kr. og samtidig reduceres virksomhedens energiforbrug til opvarmning.
Tabel 5 Tilbagebetalingstid af varmepumpe
Varmepumpe på eksisterende system
1000000
800000
600000
400000
200000
0
-200000
-400000
-600000
-800000
-1000000
-1200000
0
1
2
Overskud
3
4
5
6
Overskud akkumuleret
7
8
9
10
Investering
Kilde og kildekritik
I dette projekt er der anvendt flere kilder, herunder er der til beskrivelse og analyse af det eksisterende anlæg anvendt vedligeholdelseschef og driftspersonale hos Elektro Isola. Vedligeholdelseschefen har ikke været ansat i virksomheden i flere år, men kender selvfølgelig systemerne.
Generelt er problemet med at anvende driftspersonale som kilder, at de nogle gange er forvendt med at
systemer fx kører på en bestemt måde. Samtidig arbejder de med det dagligt og kan dermed have svært
ved at være objektiv og i stedet anvende deres egen menig og dermed være subjektiv. Alt data omkring fx
varmeforbrug mm. må antages for at være en pålidelig kilde.
Jordvarme.dk er en forhandler virksomhed, som lever af at sælge varmepumper, men det er kun teorien
omkring varmepumpen, der er hentet derfra.
Gennem Cronborg har jeg fået den tekniske ekspertise, omkring dimensionering, valg af varmepumpe/tørkøler og hvad man skal være opmærksom på. Cronborg er et privat firma, som lever af at rådgive og sælge
energi løsninger til virksomheder og er dermed ikke en uafhængig kilde. Cronborg vil selvfølgelig fremhæve
30
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
deres egne produkter og måske forsøge at gøre dem bedre. Alt data omkring varmepumper mm. udleveret
fra Cronborg er troværdig, da de skal leve op til forskellige krav.
Diskussion
I dette afsnit vil jeg diskutere valg af metode, energioptimering kontra økonomisk rentabilitet og konsekvenserne ved det som ikke blev undersøgt.
Analyse af køleanlægget er baseret på egne observationer af det nuværende anlæg. Da det er egne observationer, som kun giver et øjebliksbillede af processen og samtidig små temperaturforskelle kan dette hurtigt give store variationer i beregningerne. Observationerne er lavet over flere dage, hvilket øger sandsynligheden for et mere retvisende billede.
Ved at etablere tørkøleren skal konsekvenserne ved en kortvarig øget kølevandstemperatur undersøges
yderligere. Viser disse undersøgelse, at produktionshastigheden nedsættes vil denne løsning aldrig kunne
blive aktuel.
Da dette ikke er præcist kendt, hvor meget varme Elektro Isola har mulighed for at afsætte internt ligger
der en usikkerhed i beregningsgrundlaget og dermed rentabiliteten af de forskellige investeringer.
Der er i opgaven fokuseret meget på økonomisk rentabilitet i stedet for fordelen ved en energibesparelse.
Dette aspekt skal helt klart overvejes, da der opnås en væsentlig større total energibesparelse ved at etablere en varmepumpe kontra at installere en tørkøler.
Resultatet af mine undersøgelser og beregninger er lavet i samarbejde med firmaet Cronborg og deres metoder. På baggrund af udtalelser fra Cronborg ”det virker meget realistisk og som tal fra et typisk projekt”,
vil jeg vurdere at driftsøkonomien ved anlæggene må antages for værende retvisende.
Perspektivering
Da observationerne af kølevandssystemet udelukkende er baseret på observationer over nogle dage, som
har lagt i sommerhalvåret og samtidig med at selv små temperaturforskelle på 1 til 2 grader betyder meget
ligger der et usikkerhedsmoment i dette. Samtidig er forbrændingsanlæggets leverede effekt svingende fra
dag til dag og fra time til time, hvilket gør det svært nødagtigt at kalkulere, hvor meget varme der egentlig
produceres på denne.
Brugbarheden af varmepumpen er udelukkende god i vinterhalvåret og i weekenderne. For at forbedre
weekendproduktionen fra varmepumpen kan det overvejes, at bruge forbrændingsanlægget til at opvarme
kølevandet yderligere op til weekenden, såfremt produktionen ikke påvirkes. Ved et optimal sammenspil
mellem forbrændingsanlæg og varmepumpe vil det måske være muligt at opvarme Elektro Isola’s bygningerne udelukkende ved hjælp af overskudsvarme.
Da virksomheden har en del overskudsvarme fra både forbrændingsanlægget og kølevandssystemet, samt
flere andre kilder bør salg af overskudsvarme overvejes. Vejle Fjernvarme opkøber i dag overskudsvarme
ved en temperatur på 70-80oC ved en minimum effekt på 1MW. Den valgte varmepumpe vil kunne levere
op til 500kW afhængig af eget forbrug, samtidig er der meget uudnyttet energi fra forbrændingsanlægget,
samt fra ovne og kompressorer. Disse overskudsvarme kilder bør undersøges nærmere med henblik på at
finde nok varmeeffekt til at kunne levere den ønskede effekt.
31
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Ved at sælge det resterende varme fra kølevandet opnås et mere overskud på 254.000kr. (ved varmepris på
400kr. og 1680MWh produceret varme), dette forbedre driftsøkonomien væsentlig på varmepumpen og
sænker tilbagebetalingstiden til omkring 2,3år og giver en betydelig øget økonomisk gevinst.
Konklusion
På baggrund af mine undersøgelser og observationer kan det konkluderes, at det nuværende kølesystem
med køletårne er et effektivt og billig kølesystem sammenlignet med kompressordrevne kølesystemer. Kølesystemet sikrer tilstrækkelig lav temperatur på kølevandet selv i sommerperioden, da det fungerer som
fordampnings princippet. Samtidig er kølesystemet billigt i drift i forhold til konventionelle kompressordrevne kølesystemer.
I dag tilføres kølevandet ca. 2.200MWh årligt med en effekt belastning omkring 400kW. Køletårnet har et
elforbrug på 71.368KWh, samt et vandforbrug på 1.250m3.
Virksomhedens varmeenergi kommer fra tre forskellige kilder i dag, hvoraf energien fra forbrændingsanlægget har første prioritet. På baggrund af dette ses det, at der kun er mulighed for at afsætte 959MWh fra
varmepumpen til intern bygningsopvarmning.
Det er muligt at erstatte en køletårnet med en tørkøler, men da tørkøleren anvender udeluften som kølemedie kan det være problematisk at anvende denne i sommermånederne, da kølevandstemperaturen måske bliver for høj. Sammenholdt med dette og en tilbagebetalingstid på 14år
Ved at erstatte køletårnet med RECOOL løsningen (”hybridløsningen”) dvs. en varmepumpe og en tørkøler
opnås et effektiv og fleksibelt køle/varmesystem. I sommerperioden sikrer varmepumpen at der kan holdes
den nødvendige temperaturforskel over tørkøleren, sådan der sikres tilstrækkelig med køleeffekt. I vinterperioden sikrer varmepumpen et biddrag til det samlede varmeforbrug. Ved denne løsning opnås en samlet
økonomisk gevinst på 215.000kr og en samlet tilbagebetalingstid på 7,6år, hvilket lægger over den acceptable grænse.
Beholdes det nuværende kølesystem, som er effektiv og billig i drift, mens der samtidig kobles en varmepumpe på kølevandssystemet, som skal levere bygningsvarme. Ved at vælge denne løsning fortsætter virksomheden med at anvende det eksisterende kølesystem, men samtidig får fordelene ved varmepumpen.
Dette sikrer effektiv køling og samtidig et godt supplement til det eksisterende varmesystem.
Da denne løsningen sparer investeringen i en tørkøler sænkes tilbagebetalingstiden med omkring 2år, sådan den bliver ca. 5,6år. Til dette skal der nævnes, at der ikke er taget højde for salg af overskudsvarme,
hvilket vil sænke tilbagebetalingstiden væsentligt. Bliver salg af overskudsvarme muligt, hvilket er forventeligt, i fremtiden, vil den samlede tilbagebetalingstid komme under 3år såfremt alt overskydende energi fra
kølevandet sælges til fjernvarme.
32
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Kildeliste
Bøger
Eigil Nielsen: Noget om køleteknik – Bind I og II, 4. udgave 2000
Kompendium: Ventilationsteknik – undervisningsmateriale FMS
Lotte Rienecker og Peter Stray Jørgensen: Den god opgave, 3. udgave 2011
Arly Nielsen: Mekanisk fysik og varmelære, 11. udgave 2011
Nicholas P. Cheremisnoff: Cooling Towers, 2. Udgave 1983
Claus M. Hvenegaard mm.: Den lille blå om varme, 1. udgave 2008
Artikler og rapporter
Analyse af mulighederne for bedre udnyttelse af overskudsvarme fra industrien, Viegand maagsøe, version
7, 28. august 2013
Internet
http://www.abco.dk/Toerkoeler.htm 19/9-14
www.elforsk.dk/elforskProjects/341.../Fremtidens_koeletaarn_341-026 19/9-14
www.aclm.dk 19/9-14
Andet materiale
COP for varmepumpe, udleveret af Cronborg
Produktkatalog, tørkøler og varmepumper, udleveret af Cronborg
Datablad for Vestas Aircoil Køletårn 23/6-94
Serviceaftaler for varmepumper, Bundgaard
Personer
Karsten Pedersen, Cronborg
33
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilagsoversigt
Bilag 1 Projektskabelon
Bilag 2 Kølesystem i dag
Bilag 3 Køletårn DATA
Bilag 4 Rørvarmeveksler
Bilag 5 Driftstid køletårn og kølesystem
Bilag 6 Køling af presse
Bilag 7 Køling af viklemaskiner
Bilag 8 Varmesystem i dag
Bilag 9 Energiomsætning i dag og tørkøler
Bilag 10 El- og vandforbrug køletårn 2013
Bilag 11 Kortlægning af elforbrug
Bilag 12 Varmeanalyse
Bilag 13 Energiomsætning RECOOL og varmepumpe
Bilag 14 Produkt Cronborg
Bilag 15 Indtægter og udgifter
Bilag 16 Tørkøler prisoverslag
Bilag 17 COP varmepumpe
Bilag 18 RECOOL prisoverslag
Bilag 19 Varmepumpe prisoverslag
34
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 1 Projektskabelon
Emne
Er der driftsbesparelser ved at udskifte eksisterende køletårn med andet kølesystem og anvende overskudsvarmen fra denne til bygningsopvarmning.
Skribenter
Daniel Lessmann
Vejleder
Kenneth Wosylus
Problemstilling
Ved fremstilling af kompositrør/plader anvender processen både varme og køling.
Dette kølesystem fungere i dag godt og kan levere tilstrækkelig med køling, men
det ønskes undersøgt om denne kan klares billigere ved at udskifte køletårnet
med en tørkøler.
Køletårnet bruger i dag vand i form af fordampning og dræn.
Der afsættes store mængder energi til kølevandet. Virksomheden ønsker undersøgt om denne energi kan bruges til bygningsopvarmning ved hjælp af en varmepumpe.
Problemformulering Elektro Isola ønsker, at få undersøgt om det nuværende køleanlæg er den optimale løsning for dem. I projektet beskrives det aktuelle køleanlæg, hvorefter det
analyseres ud fra driftstid, kølingsmetode og omkostninger. Det analyseres om en
tørkøler kan levere den nødvendige køling, herunder ses der på driftsomkostninger.
Det analyseres om det er økonomisk rentabelt at anvende overskudsvarmen fra
kølevandet via en varmepumpe til bygningsopvarmning hos Elektro Isola. Til sidst
vurderes det om Elektro Isola skal udskifte det eksisterende køleanlæg med et nyt
eller om der skal kobles en varmepumpe på det eksisterende køleanlæg.
Hypotese
Ved at erstatte køletårnet med en tørkøler og genanvende overskudsvarmen via
en varmepumpe til bygningsopvarmning kan der opnås en samlet økonomisk besparelse i forhold til det eksisterende anlæg.
Mål for projektet
Mit mål med projektet er at undersøge om det nuværende køleanlæg er det optimale eller om et andet er bedre. Projektet skal yderligere undersøge om det er
økonomisk rentabelt at genanvende overskudsvarmen via en varmepumpe.
35
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Metode
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Først vil jeg redegøre for kølevandssystemets opbygning, dets funktion og karakteristika. Dette vil jeg gøre ved hjælp af skitser og historisk data, for at få et overblik
over systemet og dermed være i stand til at analysere om systemet.
For at lave skitser over anlægget vil jeg anvende eksisterende tekniske tegninger
og følge rørstrækninger og dermed lave min egen oversigt over kølesystemets opbygning.
For at kortlægge energiforbruget på det nuværende anlæg vil data på pumper,
varmeveksler og køletårn mm. findes. Samtidig anvendes historisk data til at finde
energiforbruget.
Efter redegørelsen vil jeg analysere køleanlægget ud fra flow, temperature og
energiomsætning.
Efter analysen af det nuværende anlæg vil jeg opstille krav til, hvad et nyt anlæg
skal kunne. Til at finde ydelserne i de nye anlæg, vil jeg tage udgangspunkt i energiomsætningen i det eksisterende anlæg og samtidig lave en analyse af deres varmebehov.
Ved hjælp af løsninger fundet i samarbejde med firmaet Cronborg vil jeg analysere
og vurdere disse ud fra driftsomkostninger, etableringsomkostninger og effektivitet. Samtidig anvendes de ansattes erfaring hos Elektro Isola til at beskrive det nuværende kølesystem, mens Cronborg’s ansattes erfaring bruges til at opsætte nye
køleløsninger.
Driftsomkostninger, COP og ydelser findes ved hjælp af datablade fra Cronborg.
Projektets delopgaver
Redegørelse og analyse af det nuværende kølesystem hos Elektro Isola.
Undersøge hvilke alternativer som findes til det nuværende kølesystem.
Ud fra de alternative løsninger findes et prisoverslag på disse, hvorfra det vurderes om det er rentabelt at investere i disse.
En analyse af hvorvidt der er økonomi i at anvende overskudsvarmen fra kølingen
til bygningsopvarmning.
Udarbejdelse af anbefalinger.
36
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 2 Oversigt over kølesystem
Udskrives i A3
37
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 3 Køletårn DATA
38
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 4 Rørvarmeveksler
39
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 5 Driftstid og set punkter køletårn
Driftstid for kølesystem
Køletårnets driftstid og set punkter
Køletårn nr.
1.1
1.2
1.3
SP /start
Λƒ11°C
Λƒ19°C
Λƒ19°C
SP / stop
Λ‚9°C
Λ‚17°C
Λ‚17°C
Drifttid for køletårn er bestemt af SP, samt det kun må køre mellem kl. 21:00-06:30.
Når køletårnet setpunkt stopper det, når det ikke setpunkt køre det indtil stop fra SRO kl. 06:30
40
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 6 Køling af presse 14 og 23
41
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 7 Køling af viklemaskiner
42
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 8 Varmesystem i dag
43
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 9 Energiomsætning i dag og tørkøler
Udskrives i A3 format
44
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 10 El- og vandforbrug køletårn 2013
Elforbrug køletårn 2013
Vandforbrug køletårn
Spædevand kølevandsanlæg
Start mdr.
Slut mdr.
Forbrug (m3)
Drænvand kølevandsanlæg
Start mdr.
Slut mdr.
Forbrug (m3)
Fordampning
Spædevand
Drænvand
Fordampning (m3)
24158 24276 24370 24423 24482 24557 24674 24760 24912 25053 25119 25298
24276 24370 24423 24482 24557 24674 24760 24912 25053 25119 25298 25406
118
94
53
59
75
117
86
152
141
66
179
108
5047
5060
13
5060
5060
0
5060
5060
0
5060
5060
0
5060
5060
0
5060
5060
0
5060
5060
0
118
13
105
94
0
94
53
0
53
59
0
59
75
0
75
117
0
117
86
0
86
5060
5103
43
5103
5136
32,5
152
141
43 32,5
109 108,5
5136
5136
0
5136
5203
67,5
5203
5203
0
66
179
0 67,5
66 111,5
108
0
108
45
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 11 Kortlægning af elforbrug
Genstand
(pumpe, køler
mm)
Pumper pos I
(bilag 1)
2 stk.
Formål
Placering
Effekt
Driftstid
Energiforbrug
Omkostninger
Cirkulere kølevandet til viklemaskinerne
Under kedelrum
2,2kW X 2
Ifølge
drift.dok1
5520h
24288 kWh
17001kr.
(Elprisen er sat
til 0,7kr./kWh)
Pumper pos II
(bilag 1)
2 stk.
Cirkulere kølevandet mellem
varmeveksler og
buffertank
Under kedelrum
1,5kW x 1
(1 i drift)
Ifølge
drift.dok1
5520h
8280 kWh
5796kr.
Pumper pos III
Cirkulere kølevandet til presse
14 + 23
Under kedelrum
11kW x 1
Kører ca.
1800h årligt
19800 kWh
13860kr.
Køletårn (inkl.
5 stk pumper i
køletårn)
Køle vandreservoir
Ude i gården
NA
NA
71368 kWh
49958kr.
Varmeveksler
Skille kølevandet
i vandreservoiret
fra kedelvandet
I kedelrum
NA
Ifølge
drift.dok1
5520h
NA
NA
123735
kWh
86615kr.
Total
46
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 12 Varmeanalyse
Varmeforbrug bygning
Dag
Weekend
472.523
86.521
486.023
88.993
413.120
75.644
307.815
56.362
153.907
28.181
54.003
9.888
16.201
2.966
21.601
3.955
121.506
22.248
213.310
39.058
329.416
60.317
418.520
76.632
3.007.945
550.765
Antal
uger
VP dag
kWh
4,33
172.523
4,33
186.023
4,33
113.120
4,33
7.815
4,33
0
4,33
0
4,33
0
4,33
0
4,33
0
4,33
0
4,33
29.416
4,33
118.520
627.417
Timer
Varmeeffekt
LESNI effekt
Dag
Week
Dag
Weekend Dag
kW
500
230 945,0
376,2 300.000
500
230 972,0
386,9 300.000
500
230 826,2
328,9 300.000
500
230 615,6
245,1 300.000
500
230 307,8
122,5 300.000
500
230 108,0
43,0 300.000
500
230
32,4
12,9 300.000
500
230
43,2
17,2 300.000
500
230 243,0
96,7 300.000
500
230 426,6
169,8 300.000
500
230 658,8
262,2 300.000
500
230 837,0
333,2 300.000
VP
VP dag week
kW
kWh
345,05 37.797
372,05 37.797
226,24 37.797
15,63 37.797
0 28.181
0
9.888
0
2.966
0
3.955
0 22.248
0 37.797
58,832 37.797
237,04 37.797
331.817
Bygning sum
VP
week
Bygning
kW
kWh
164,33 559.044
164,33 575.016
164,33 488.764
164,33 364.177
122,53 182.088
42,99
63.891
12,90
19.167
17,20
25.556
96,73 143.754
164,33 252.368
164,33 389.733
164,33 495.152
3.558.710
VP sum
Lesni sum
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
I tank
30237,8
30237,8
30237,8
30237,8
30237,8
30237,8
30237,8
30237,8
30237,8
30237,8
30237,8
30237,8
LESNI
VP sum sum
kWh
kWh
210.320 300.000
223.820 300.000
150.917 300.000
45.612 300.000
28.181 153.907
9.888
54.003
2.966
16.201
3.955
21.601
22.248 121.506
37.797 213.310
67.213 300.000
156.317 300.000
959.234 2.380.528
Kedel
sum
kWh
48.724
51.196
37.847
18.565
0
0
0
0
0
1.261
22.520
38.835
218.948
Kedel sum
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
47
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 13 Energiomsætning RECOOL og varmepumpe
48
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 14 Produkter Cronborg
49
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 15
Nuværende løsning (køletårn)
Komponent
Elforbrug køletårn
Forbrug Enhed
Pris / enhed
Indtægt
Udgift
71368 kWh
0,7 kr./kWh
49957,6 kr.
8280 kWh
0,7 kr./kWh
5796 kr.
Pumper mellem tank og varmeveksler
Spædevand til køletårn
1250 m3
Pumper til presse 14+23
19800 kWh
0,7 kr./kWh
13860 kr.
Pumper til vikle+laker maskiner
24288 kWh
0,7 kr./kWh
17001,6 kr.
Udgifter total
15,16 kr./m3
18950 kr.
123736 kWh
105565,2 kr.
RECOOL system
Der tages udgangspunkt i, at der indkøbes 4 nye pumper med regulering, hvor af to skal levere henholdsvis 18
og 40m3/h. Mens pumper til presse og vikle/laker maskiner er eksisterende pumper.
Komponent
Forbrug Enhed
Pumper mellem tank og varmepumpe/tørkøler
Pumper ml. VP og bygning/tørkøler
Pris / enhed
8280 kWh
0,7 kr./kWh
Indtægt
Udgift
5796 kr.
8140 kWh
0,7 kr./kWh
5698 kr.
Pumper til presse 14+23
19800 kWh
0,7 kr./kWh
13860 kr.
Pumper til vikle+laker maskiner
24288 kWh
0,7 kr./kWh
17002 kr.
Udgiften til tørkøleren er beregner på baggrund af dens effektforbrug og den driftstid.
Udgifter til tørkøler (forår / efterår)
11928 kWh
0,7 kr./kWh
8349,6 kr.
7106 kWh
0,7 kr./kWh
4974,2 kr.
Udgifter til tørkøler (sommer)
55679,4 kr.
Energien til varmepumpen kommer fra Oversigt over kølesystem, mens COP er fra Bilag 18 COP varmepumpe
COP
Energimængde
Energi til varmepumpe vinterdrift
3,42
742049 kWh
Energi til varmepumpe sommerdrift
8,81
576125 kWh
Varmepumpens elforbrug er fundet på baggrund af den fjernede energi og den COP energien fjernes ved
Varmepumpens elforbrug
Elforbrug
Samlede udgifter RECOOL system
Varmeproduktion
Udgift
216973 kWh
1,1 kr.
238671 kr.
65394 kWh
1,1 kr.
71933,9 kr.
361910 kWh
Da varmepumpens levere varme er køle COP + 1 (elforbrug)
Pris per enhed
366284 kr.
Varme
4,42
959,022 MWh
50
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Varmebesparelse er fundet på baggrund af en varmepris på 550kr./MWh ved produktion på gaskedel
Forbrug
Varmebesparelse
Pris / enhed
959 MWh
Indtægt
550 kr./MWh
527450 kr.
Der skal betales spildvarmeafgift af den varme som produceres med en COP over 3, og den beløber sig til 220kr./MWh
Afgift ved udnyttelse af spildvarme
231 MWh
Varmebesparelse
Samlede indtægter / udgifter
527450 kr.
220 kr./MWh
Udgift RECOOL
50.833,17 kr.
Fortjeneste
417117 kr.
110333 kr.
Sparet køletårn
105565 kr.
Fortjeneste i forhold til køletårn (Fortjeneste - sparet køletårn)
215898 kr.
TILSKUD
445.216 kr
Tørkøler
Komponent
Forbrug Enhed
Pris / enhed
Indtægt
Udgift
Pumpe til tørkøler
10000 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
7000 kr.
Pumper til presse 14+23
19800 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
13860 kr.
Pumper til vikle+laker maskiner
24288 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
17002 kr.
Elforbrug til tørkøler
28400 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
19880 kr.
Indtægt
Samlede udgifter
82488 kWh
Udgift
o
kr.
57742 kr.
Besparelse i forhold til køletårn
47824 kr.
Køletårn og varmepumpe
Komponent
Pumper mellem tank og varmepumpe
Pumper ml. VP og bygning
Forbrug Enhed
Pris / enhed
Indtægt
Udgift
8280 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
5796 kr.
8140 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
5698 kr.
Pumper til presse 14+23
19800 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
13860 kr.
Pumper til vikle+laker maskiner
24288 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
17002 kr.
Udgifter til køletårn sommerhalvår
50.518 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
35362,6 kr.
Totale udgifter køletårn + pumper
111026 kWh
0,7 kr./kWh
0 kr.
77718,2 kr.
51
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
COP
Energi til varmepumpe vinterdrift
3,42
Varmepumpens elforbrug
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Energimængde
742.000 kWh
Elforbrug
216959 kWh
Pris per enhed
1,1 kr.
Udgift
238655 kr.
Udgift
Samlede udgifter Køletårn + Varmepumpe
316373 kr.
Da varmepumpens levere varme er køle COP + 1 (elforbrug)
Varmeproduktion
Varme
4,42
Forbrug
Varmebesparelse
959 MWh
958959 kWh
Pris / enhed
550 kr./MWh
Indtægt
527450 kr.
Udgift
Afgift ved udnyttelse af spildvarme
231 MWh
Varmebesparelse
Samlede indtægter / udgifter
527450 kr.
220 kr./MWh
Udgift RECOOL
367213 kr.
50.840,26 kr.
Fortjeneste
160237 kr.
Sparet køletårn
27847 kr.
Fortjeneste i forhold til køletårn
188084 kr.
TILSKUD
445.225 kr
52
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 16 Prisoverslag tørkøler
53
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 17 COP Varmepumpe
54
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 18 RECOOL prisoverslag
55
Daniel Lessmann
Bachelorprojekt
Analyse af kølesystem
19/12-14
Fredericia Maskinmesterskole
Bilag 19 Prisoverslag varmepumpe
56