1. No category

Energiplanering för expansion av
Mariehamns stad
Pontus Rosén
Michael Samuelsson
Högskolan på Åland
Serienummer 18/2015
Maskinteknik
Mariehamn 2015
ISSN 1458-1531
Examensarbete
Högskolan på Åland
Utbildningsprogram:
Författare:
Arbetets namn:
Handledare:
Uppdragsgivare:
Maskinteknik
Rosén, Pontus & Samuelsson, Michael
Energiplanering för expansion av Mariehamns stad
Henriksson, Göran
Mariehamns stad
Abstrakt:
Detta examensarbete har utförts på begäran av Mariehamns stad och har som syfte att utreda
vilka miljövänliga värmeenergialternativ som finns att tillgå för ett planerat projekt år 2020
på en ö som heter Svinö. Bostadsområdet skall följa passivhusens byggkrav när det gäller
värmeförbrukning och man vill därmed hitta miljövänligt värmealternativ för att försörja
områdets värmebehov för att ge detta område en grön stämpel.
Uppdragsgivaren önskar också att man skall speciellt undersöka värmepumpar som ett
alternativ till ett värmesystem för området samtidigt som andra alternativ undersöks för
jämförelse. Det är även ett önskemål att man undersöker milövänlig värme som ett
kompletterande system till området. Efter denna undersökning skall man stå med ett
alternativ som lämpar sig bäst i nuläget för detta område.
Vi har i vår utredning kommit fram till att det bästa alternativet enligt våra metoder är ett
pannsystem med solfångare som kompletterande värmesystem. Under sommaren kan man
täcka hela värmebehovet med miljövänlig värme och samtidigt på vintern ha ett
koldioxidneutralt alternativ när det behövs tilläggsvärme.
Nyckelord (sökord):
Energidimensionering, värmepumpar, pannsystem, solfångare
Högskolans serienummer: ISSN:
Språk:
Sidantal:
18/2015
1458-1531
Svensk
72
Inlämningsdatum:
Presentationsdatum:
Datum för godkännande:
23/05-2015
20/05-2015
27/05-2015
Degree Thesis
Högskolan på Åland / Åland University of Applied Sciences
Study program:
Author:
Title:
Academic Supervisor:
Technical Supervisor:
Mechanical Engineering
Rosén, Pontus & Samuelsson, Michael
Energy Planning For Expansion of the Town Mariehamn
Henriksson, Göran
Mariehamns stad
Abstract:
This degree thesis has been made in response to a request from the Town of Mariehamns and
its purpose is to investigate which environmentally friendly options there are to cover the
heating requirements for a residential area project planned to be built on an island named
Svinö. The houses of the residential area will follow the norms for passive houses when it
comes to heating consumption.
From the commissioner there is a special wish to investigate an alternative with heating
pumps. There will be an investigation of another alternative to compare the heating pumps
with. It will also be taken in to consideration to use complementary systems that might work
well for this area. After the investigations there are supposed to be one alternative that is fit
to be used for this residential area.
In our investigation we have concluded that the best option, according to our methods, is a
boiler system with solar panels as a complementary heating system. During the summer this
alternative are supposed to cover the heating demands with renewable energy from the solar
panels and during the winter with carbon dioxide neutral fuel for the boilers.
Key words:
Energy dimensioning, heat pump, boiler plant, solar energy
Serial number:
ISSN:
Language:
Number of pages:
18/2015
1458-1531
Swedish
72
Handed in:
Date of presentation:
Approved on:
23/05-2015
20/05-2015
27/05-2015
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
1
2
3
INLEDNING .................................................................................................................................1
1.1
Motiv för ämnesvalet .........................................................................................................1
1.2
Syfte med arbetet ...............................................................................................................1
1.3
Frågeställningar och hypoteser ..........................................................................................1
1.4
Materialbeskrivning ............................................................................................................3
1.4.1
Bakgrund ....................................................................................................................3
1.4.2
Avgränsningsmaterial .................................................................................................3
1.4.3
Huvudmål ...................................................................................................................4
1.4.4
Kompletterande system .............................................................................................4
1.5
Avgränsningar.....................................................................................................................5
1.6
Definitioner ........................................................................................................................5
BAKGRUND .................................................................................................................................7
2.1
Fall 1: Skärgårdsstaden .......................................................................................................7
2.2
Fall 2: Tvillingstaden ...........................................................................................................8
2.3
Värmealternativ..................................................................................................................9
2.3.1
Fjärrvärme ..................................................................................................................9
2.3.2
Närvärme ....................................................................................................................9
2.3.3
Bränslen ......................................................................................................................9
2.3.4
El-värme ...................................................................................................................10
2.3.5
Solvärme ...................................................................................................................10
2.3.6
Värmepump ..............................................................................................................10
2.3.7
Bergvärme ................................................................................................................11
2.3.8
Havsvärme ................................................................................................................11
2.3.9
Sammanställning av metoder ...................................................................................11
VÄRMEBEHOVSBERÄKNINGAR .................................................................................................12
3.1
Värmebehov enligt passivhusdimensionering ..................................................................12
3.2
Areaförhållande fall 1 Skärgårdsstaden ............................................................................13
3.3
Areaförhållande fall 2 Tvillingstaden ................................................................................14
3.4
U-medel uträknat genom passivhusnormerna för Skärgårdsstaden ................................15
3.5
U-medel uträknat enligt passivhusnormerna för Tvillingstaden .......................................16
3.6
U-medel för ett genomsnittligt hus ..................................................................................17
3.7
Tappvatten - duschmetoden ............................................................................................18
3.8
Värmeförluster i rörledning ..............................................................................................19
3.9
Redovisning av metoder ...................................................................................................20
3.10
Värmeförluster fall 1 Skärgårdsstaden .............................................................................21
3.11
Värmeförluster fall 2: Tvillingstaden ................................................................................22
3.12
Värmebehovet och effektbehovet Fall 1: Skärgårdsstaden ..............................................23
3.12.1
Värmebehov .............................................................................................................23
3.12.2
Effektbehov ..............................................................................................................24
3.13
4
Värme och värmeeffektbehovet fall 2: Tvillingstaden ......................................................25
3.13.1
Värmebehov .............................................................................................................26
3.13.2
Effektbehov ..............................................................................................................26
FJÄRRVÄRME ............................................................................................................................28
4.1
Mariehamns energi ..........................................................................................................28
4.1.1
5
6
NÄRVÄRME ..............................................................................................................................29
5.1
Rörnät...............................................................................................................................29
5.2
Dimensionering ................................................................................................................29
5.3
Kostnader .........................................................................................................................30
5.4
Panntyper .........................................................................................................................30
5.5
Pannanläggning ................................................................................................................31
5.6
Fördelar och nackdelar .....................................................................................................31
SJÖVÄRMEPUMP ......................................................................................................................32
6.1
Fall 1: Skärgårdsstaden .....................................................................................................35
6.1.1
6.2
7
Anslutningsmöjligheter.............................................................................................28
Sjövärme ...................................................................................................................35
Fall 2: Tvillingstaden .........................................................................................................35
6.2.1
Fyra stycken värmepumpar modell 30HXC230 .........................................................36
6.2.2
Tre stycken värmepumpar modell 30HXC310 ..........................................................36
6.3
Strömförbrukning värmepumpar .....................................................................................37
6.4
Fördelar och nackdelar .....................................................................................................37
KOMPLETTERANDE VÄRMESYSTEM .........................................................................................39
7.1
Solfångare ........................................................................................................................39
7.1.1
Val av solfångare ......................................................................................................39
7.1.2
Dimensionering ........................................................................................................40
7.1.3
Verkningsgrad ...........................................................................................................40
7.1.4
7.2
Avloppsvärmeväxlare .......................................................................................................42
7.2.1
7.3
9
Verkningsgrad ...........................................................................................................43
Fall 1: Skärgårdsstaden .....................................................................................................44
7.3.1
Solfångare .................................................................................................................44
7.3.2
Avloppsvärmeväxlare ...............................................................................................44
7.3.3
Möjligheter avloppsvärmeväxlare ............................................................................44
7.4
8
Anslutning.................................................................................................................41
Fall 2: Tvillingstaden .........................................................................................................45
7.4.1
Solfångare .................................................................................................................45
7.4.2
Avloppsvärmeväxlare ...............................................................................................45
ACKUMULATORTANK ...............................................................................................................47
8.1
Dimensionering Skärgårdsstaden .....................................................................................50
8.2
Dimensionering Tvillingstaden .........................................................................................51
8.3
Ackumulatortank Kardonar ..............................................................................................52
8.4
Ackumulatortank dimensionerat för 63°C ........................................................................53
8.4.1
Fall 1 Skärgårdsstaden 63°C ......................................................................................53
8.4.2
Fall 2 Tvillingstaden 63°C ..........................................................................................54
INVESTERINGAR OCH KOSTNADER ...........................................................................................55
9.1
Ackumulatortank ..............................................................................................................55
9.1.1
Tillverkningspris ........................................................................................................55
9.1.2
Installationspris ........................................................................................................57
9.1.3
Pris ackumulatortank inklusive installation Kardonar ...............................................57
9.2
Värmepumpar ..................................................................................................................58
9.2.1
Driftkostnader ..........................................................................................................58
9.2.2
Fall 1 skärgårdsstaden ..............................................................................................59
9.2.3
Investeringskalkyl Skärgårdsstaden ..........................................................................59
9.2.4
Fall 2 Tvillingstaden ..................................................................................................60
9.2.5
Investeringskalkyl Tvillingstaden ..............................................................................60
9.3
Närvärmeverk ...................................................................................................................61
9.3.1
Investering anläggning Värmeprodukter AB Skärgårdsstaden..................................61
9.3.2
Investering anläggning Kardonar Skärgårdsstaden ...................................................62
9.3.3
Investering Anläggning Värmeprodukter AB Tvillingstaden .....................................63
9.3.4
Investering anläggning Kardonar Tvillingstaden .......................................................64
9.4
Solfångare ........................................................................................................................65
9.4.1
Fall 1 Skärgårdsstaden ..............................................................................................65
9.4.2
Investeringskalkyl Skärgårdsstaden ..........................................................................65
9.4.3
Fall 2 Tvillingstaden ..................................................................................................66
9.4.4
Investeringskalkyl Tvillingstaden ..............................................................................66
9.5
Avloppsvärmeväxlare .......................................................................................................67
9.5.1
Fall 1 skärgårdsstaden ..............................................................................................67
9.5.2
Investeringskalkyl Skärgårdsstaden ..........................................................................67
9.5.3
Fall 2 tvillingstaden ...................................................................................................68
10
SLUTSATS ..............................................................................................................................69
10.1
Utvärdering ......................................................................................................................71
10.2
Utvecklingsmöjligheter .....................................................................................................72
KÄLLFÖRTECKNING...........................................................................................................................74
BILAGOR ...........................................................................................................................................76
1 INLEDNING
1.1 Motiv för ämnesvalet
Vi kom i kontakt med Ulf Simolin, miljöcontroller för Mariehamns stad. Han hade olika
planer och projekt som han ville undersöka med fokus på miljövänlig energi. Detta
intresserade oss då sökandet efter alternativa miljövänliga energialternativ för till
exempel uppvärmning är väldigt aktuellt och speciellt attraktivt om resultatet inte
endast blir miljövänligt utan även kostnadseffektivt.
1.2 Syfte med arbetet
Syftet med detta arbete är att undersöka alternativa miljövänliga värmealternativ för
uppvärmning förutom fjärrvärme, direktverkande el och elpatron på Svinö och därmed
undersöka olika sorter värmesystem beroende av vilka möjligheter som finns att tillgå.
Anläggningen skall täcka hela årsvärmebehovet och samtidigt vara ett lönsamt system.
Huvuduppgiften är att undersöka om det är möjligt att installera värmepumpar som
värmesystem för området. Vi har valt att undersöka andra alternativ också, för att sedan
kunna jämföra dem i slutändan och se vilket som är lämpligast. Alla byggnader skall följa
byggnormerna för passivhus, varför alla beräkningar har grundats på värden och
definitioner för passivhus.
Vi har även undersökt om tillämpade system så som solfångare och
värmeåtervinningsmöjligheter är lämpligta alternativ. Passivhus är nya generationens
energieffektiva hus.
1.3 Frågeställningar och hypoteser
Vi fick till uppgift att utreda hur rimligt det är med dessa värmealternativ, vad installations,
och produktkostnaderna blir, samt hur stort behov det finns. Blir systemet lönsamt med
tiden.
Vad finns det för alternativ på Svinö?
1) Energibehov
o Vad blir värmebehovet för respektive fall?
1
o Hur ser värmeförlusterna ut för ett genomsnittligt hus?
o Hur stor blir spetslasten?
o Hur fördelar sig förbrukningen över året?
2) Sjövatten-värmepump. Detta är ett intressant alternativ då det finns tillgång till
havsvatten.
o Vad är den kallaste temperaturen i vattnet vid havsbotten under ett år?
o Öppet eller slutet system?
o Om slutet system, hur många meter kollektorslang behövs? Hur skall de
förankras?
o Är det kostnadseffektivt?
o Är det genomförbart?
3) Fjärrvärme
o Anslutningsmöjligheter?
4) Närvärmeverk
o Är det lönsamt med en pannanläggning?
o Vad för typ av panna är lämpligast?
o Vilken typ av bränsle skall användas?
5) Solenergi
o Hur stor del av värmebehovet kan avlastas med solfångare?
o Hur stor yta behövs?
o Vad blir investeringskostnaden respektive återbetalningstiden?
6) Ackumulatortank
o Behövs det en ackumulatortank i systemet?
o Hur volym behövs för att täcka en halv vinterdag?
o Hur skall den dimensioneras?
7) Värmeåtervinning
2
o Kan en investering i avloppsvärmeväxlare löna sig?
1.4 Materialbeskrivning
Vi har använt oss utav flera olika typer av källor:
 muntliga referenser samt skriftliga per mail
 Tidigare undersökningar gjorda av kommuner och företag för liknade exempel
Artiklar sökta ur högskolans databas samt litteratur tilldelat av vår handledare och
biblotek.
 Andra examensarbeten från högskolor och universitet på både högskoleingenjörs
och masternivå.
 Egna uppskattningar och beräkningar.
1.4.1
Bakgrund
Arbetet startades genom muntliga möten med Ulf Simolin, angående vad målet är och vilka
visioner som är mest attraktiva för Svinö. När målet var satt, startades arbetet med en
faktainsamling samtidigt som vi satt oss in i systemen mer ingripande för en djupare
förståelse. Vi samlade även information av stadsarkitekten Sirkka Wegelius om hur stora de
olika fallen förväntas att bli, så att vi därefter kunde dimensionera effekt/värmebehov.
1.4.2
Avgränsningsmaterial
Vi diskuterade med ett antal fackmän med kunskap inom detta område. Vi fick till oss att
täcka hela energibehovet för detta område med värmepump inte är aktuellt. Samtidigt hade
vi en del kontakt med större värmepumpfirmor som har mycket industriella tillämpningar,
de uttryckligen påstod att det inte skall vara något problem att täcka hela värmebehovet
med värmepump. Med detta i tanke beslöt vi oss för att undersöka ett alternativ där vi har
värmepumpar som primärsystem för att täcka hela energibehovet.
Ett annat alternativ som vi har sett mycket i artiklar och rapporter är närvärmeverk, som i
grund och botten är ett mindre fjärrvärmeverk. Vi utgick från att detta måste gå att tillämpa
på samma sätt som vi har tänkt oss med värmepumpanläggningen men med ett miljövänligt
bränsle.
Vi har även undersökt förnyelsebar energi så som solfångare och även värmeåtervinning i
form av spillvattenvärmeväxlare.
3
1.4.3
Huvudmål
För att kunna be om förslag och lösningar från företag var vi först tvungna att räkna ut
värmebehovet samt effekten för spetslasten till detta område. Eftersom det är två olika
alternativ som det står emellan, var det även aktuellt att räkna ut värmebehovet för båda
alternativen. Med rådgivning kom vi fram till att vi var tvungna att räkna ut ett U-medel (en
värmegenomgångskoefficient för material) för båda fallen (Henriksson, 2015). Med ett Umedel kan man sedan räkna ut hur mycket effekt som går ut till omgivningen från huset
beroende av temperaturskillnaden mellan uteluft och inneluft. Det kommer även att behöva
kompletteras med ett areaförhållande då den yta vi räknar med enbart inkluderar effektiv
golvyta.
För att beräkna energibehovet finns det givna normer för passivhus, vad de max får
använda för uppvärmning i kWh/m2 och år. Om de inte följer dessa krav får de inte
definieras som passivhus.
Vi har använt oss utav dessa värden som passivhusbyggarna har definierat samt även deras
normer för hur mycket energi som går åt till tappvatten. Tappvattnet är det som vi kallar
grundlast. Grundlasten är den värmeenergi som alltid kommer behöva produceras oavsett
årstid.
Effektbehovet kommer alltså räknas ut med ett U-medel samt ett areaförhållande för att
veta hur man skall dimensionera en anläggning för att täcka nödvändigt värmebehov även
de kallaste dagarna på året.
Värmebehovet kommer att räknas genom att dimensioneringsnormerna för uppvärmning av
passivhus och med ett tillägg av tappvatten, med detta förväntar vi oss att veta hur stort
värmebehov vi har över ett år samt kostnader och intäkter för dessa.
1.4.4
Kompletterande system
För att ge detta område en energieffektiv stämpel ville vi även undersöka
kompletteringsalternativ så som solenergi i form av plansolfångare. Vi ville även undersöka
värmeåtervinning i form av avloppsvärmeväxlare för att ta tillbaka värme till systemet.
Solfångare är ett alternativ vi har satt som mål att inkludera i arbetet, likaså
avloppsvärmeväxlare, där varje del energi är en besparing för det primära systemet.
4
1.5 Avgränsningar
Vi har valt att fokusera på de delar som ingår i vårt utbildningsprogram, dvs. Energi och
inte byggnadskonstruktion eller geologiska frågor som berggrund, havsbotten samt mark.
Under varje fråga under frågställningarna har vi därmed satt klara gränser som är följande:
1) Vi kommer att fokusera två olika alternativ, värmepumpar och värmepanna. Hur
stor måste en anläggning bli för att uppfylla energibehovet? Vad kommer detta
kosta i installation och material?
2) Finns det möjlighet för dragning av fjärrvärme? Eftersom denna fråga inte riktigt är
besvarad kommer vi att undersöka hur trolig en eventuell anslutning till
Mariehamns energi är.
3) Vi skall undersöka solenergi som en avlastning för primärsystemet under hela eller
vissa tider av året. Vi kommer undersöka hur stor yta solfångare som är rimligt samt
försöka uppskatta storlek och pris för ackumulatortank. Det kommer även att tas
upp angående avloppsvärmeväxlare.
4) Vi kommer att göra investeringskalkyler och se om en investering är lönsam med
tiden.
1.6 Definitioner
I detta avsnitt beskrivs vanligt förekommande termer som används i arbetets gång.
Värmepump – En värmepump fungerar som en omvänd kyl, där vi har till exempel kallare
luft på utsidan och önskar en högre inomhus. På utsidan finns det en förångare som
innehåller köldmedium, detta köldmedium går sedan genom en kompressor som i sin tur
komprimerar köldmediumet och på så sätt värmer upp det. Köldmediumet passerar där
efter en kondensor som finns på insidan som avger sin värme till omgivningen inomhus.
Sedan passarer köldmediumet en strypventil som sänker trycket och temperaturen och
därmed kokpunkten så att köldmediumet går över till gasform igen. Efter strypventilen är
köldmediumet till exempel -20 °C kallt och på så sätt värmer utomhustemperaturen upp
köldmediumet igen. (Wikipedia, 2015)
Solfångare – Det finns främst två olika typer av solfångare, vakuumrör samt
plansolfångare, där vi har valt plansolfångare. Tillskillnad från solceller så är solfångare
gjorda för att absorbera värmenergi från solen för att producera värme och inte
5
elektricitet. Solenergin lagras oftast med vatten t.ex. i en ackumulatortank.
U-medel – är en faktor som räknas ut genom ett förhållande mellan ett hus olika delar så
som (tak, väggar, fönster, dörrar samt golv) samt deras värmegenomgångskoefficient, U.
på så sätt får man ett U-värde för ett helt hus och inte enbart specifika delar av huset.
(Dahl, 2010)
Spetslast – är den last som vårt system kommer att behöva täcka en minimal del av året,
men lika så är det viktigt att den täcks. Spetslasten uppkommer vid den kallaste delen av
året då värmebehovet är som störst. Systemet är därför dimensionerat för detta.
Grundlast – är den last vi alltid kommer att ha beroende av årstid. Denna last är främst
tappvatten, d.v.s. duschvatten och dylikt.
Värmeväxlare – fungerar som så att den överför värme från ett medie till ett annat genom
en kontaktyta. De används på väldigt många olika ställen där man inte vill att dessa medier
skall blandas med varandra.
COP (värmefaktor) – (Coefficient Of Performance) är kort sagt ett index på hur står del
värmeenergi man får ut gentemot tillförd elenergi, d.v.s. ett COP på 3 innebär att du får ut
3 gånger så mycket värmeenergi gentemot elenergi 1kW elenergi blir 3kW värmeenergi.
(Wikipedia, 2015)
6
2 BAKGRUND
Projektet handlar om två olika alternativ. Fall 1 heter skärgårdsstaden och är ett mindre
alternativ med majoriteten fristående hus (egnahemshus) med en mindre befolkning. Fall 2
heter tvillingstaden. Detta alternativ är det största och det skall bli en kombination av både
fristående hus och flerbostadshus. Svinö ligger väster om Mariehamn vid inloppet i västra
hamnen.
2.1 Fall 1: Skärgårdsstaden
I detta fall kommer det att röra sig om enskilda egnahemshus. Tanken är att det skall finnas
en viss del egnahemshus med större tomt och bli ett mer idylliskt bostadsområde. Syftet är
att kunna bosätta fler familjer i Mariehamn och ge dem samma alternativ som man kan få
på landet. Det skall byggas på ett sådant sätt att det ser attraktivt ut och behålla en
”skärgårdskänsla” samtidigt som man skapar flera nya boenden för att expandera
Mariehamn. Det kommer att även att byggas en mindre servicebyggnad som eventuellt
kommer att bli ett dagis/förskola för familjer med småbarn, så att de slipper röra sig ifrån
bostadsområdet och kan ta sig själva fritt utan farlig trafik till och från dagis/förskolan (Se
figur 1) (Wegelius, 2015).
Figur 1 Skärgårdsstaden där de gula områdena är tänkt att bebyggas med högst 1 - 2 vånings
egnahemshus, i den orangea cirkeln till höger skall det byggas ett flerbostadsområde
7
2.2 Fall 2: Tvillingstaden
Tvillingstaden är ett större alternativ bostadsmässigt. Det huvudsakliga syftet är att kunna
etablera mer människor i Mariehamn och därmed på Åland. Detta alternativ är mestadels
lägenhetshus och en viss del egnahemshus. Det är en kombination för att kunna attrahera
både yngre människor och familjer. Det kommer att röra sig upp till totalt 187 000 m2
effektiv bostadsyta. Det kommer även byggas servicebyggnader som kommer eventuellt att
bli dagis, mataffär eller dylikt. Ett dagis/förskola ger familjer en frihet då barn själva kan ta
sig säkert från hem till dagis och tillbaka utan att behöva korsa farlig trafik (se figur 2)
(Wegelius, 2015).
Figur 2 Tvillingstaden, de gula områdena är som tidigare gjort för egnahemshus
med max 2 våningar, de orangefärgade områdena är tänkt för flerbostadshus
upp till 6 våningar
8
2.3 Värmealternativ
På Åland finns det möjlighet till flera olika värmealternativ. Eftersom bostadsförhållandena
skiljer sig mycket beroende på var man bor kan det röra sig om olika alternativ. Man har till
exempel satsat på fjärrvärme i mer tätbebyggda områden på kortare avstånd till
värmeverket och utanför Mariehamn är det mer vanligt med egenförsörjande
värmeproduktion. Det finns vissa närvärmeverk ute på landsbygden. Men majoriteten
uppskattas att vara biobränsle-/oljeeldade egnahemspannor. De som fortfarande har nattelavtal kör med elpatron och värmer varmvatten på natten.
2.3.1
Fjärrvärme
Fjärrvärme är väldigt populärt i Norden, så även på Åland. Fjärrvärme har många fördelar
då värmepriset är oftast jämt förhållandevis från år till år. Fjärrvärme är som effektivast där
man kan ansluta den till tätbebyggda områden och väldigt ineffektiv på mer glesbebyggda
områden pga. värmeförluster. Fjärrvärme har en investeringskostnad som är en
anslutningsavgift, och man måste köpa en värmeväxlare som man har lokalt hemma hos
sig. Det attraktiva är det stablila lägre energipriset.
2.3.2
Närvärme
Närvärme är ett bra alternativ för bostadsområden eller mer tätbebyggda områden som
ligger avskilt från fjärrvärmeverket. Det grundar sig på samma princip som fjärrvärme men
finns då bara lokalt och inte för längre distribution. Det går ut på att man har en panna som
passar värmebehovet, oftast då i en panncentral med en ackumulatortank. Denna panna kan
vara helt automatiserad med självmatning av bränsle och dylikt som asktömning. De
vanligaste är främst torv samt pellets, då de ger en jämn förbränning samt är
koldioxidneutral.
2.3.3 Bränslen
Pellets är ett billigt effektivt bränsle som är tillverkat av olika biprodukter från
skogsindustrin som pressas ihop av tillexempel spån. De är energieffektiva samt
koldioxidneutrala vilket gör dem attraktiva på marknaden.
Det finns även oljeeldade pannor främst för hushåll med låg användning och där man
kanske har en spetslast då oljeeldad är flexibel och snabbare än de flesta andra bränslen.
9
Oljan kan variera väldigt mycket i pris, olja är inte koldioxidneutral och innehåller andra
föroreningar som tillexempel svavel.
Man kan använda sig utav spån men då oftast som i form av pellets. Det mest energismarta
alternativet är för hushåll som har egen skog, där man kan använda en vedeldad panna. Det
finns lokala skogsindustrier på Åland som kan tillförse anläggningar med biobränslen.
2.3.4
El-värme
El-värme kommer i olika former, som direktverkande el (i form av el-element) eller som el
patron (i varmvattenberedare). Där använder man sig utav elektricitet från elnätet för
värmning av vatten eller element för skapa värme. Detta är dyrt eftersom elektricitet är
dyrare än värme. Elpriset kan också svänga mycket över året vilket innebär att kostnaden
för hushållet kan variera stort från år till år. Elenergi är en renare energiform, som är svår
att utvinna. På så sätt är det inte en hållbar idé att använda elektricitet för att framställa
lägre energi så som värmeenergi.
2.3.5
Solvärme
Solvärme i form av solfångare är ett lämpligt alternativ i nuläget då verkningsgraden har
blivit bättre. Det är svårt att få en lönsam värmeproduktion enbart av solvärme, men den
kan användas för att komplettera värmeproduktionen. Garantin på plansolfångare är väldigt
hög, cirka 12 – 15 år. Återbetalningstiden ligger runt uppskattade 10 år enligt tillverkare,
vilket ofta gör det till en lönsam idé att tillämpa. All energi som man får ut av denna
anläggning är ”gratis” och avlastar den primära energikällan. Under den varmare delen av
halvåret räknar man med att täcka upp till 100 % av värmebehovet med en sådan
anläggning. Plansolfångarsystemet kopplas ihop med samma system som det primära, dvs.
det värmer upp samma vatten i samma ackumulatortankar. Det primära systemet får gå in
som spetskälla då det behövs kompletterande värme.
2.3.6
Värmepump
Värmepumpar är lönsamma då de använder solens lagrade energi i olika medier för att göra
nyttig värme till hushållet. De har relativt höga verkningsgrader som är hur mycket värme
man får ut av den ström man matar in. De har oftast en relativt hög investeringskostnad
men kan vara lönsamma i längden. Man kan dessutom inte bara använda dem för att
10
utvinna värme ur ett medium utan det går även att använda dem i motsatt ordning på
sommaren för att kyla hushåll. Då de får en högre COP upp till 500 %. (Wikipedia, 2015)
2.3.7 Bergvärme
Bergvärme är ett vanligt alternativ och då värmen är väldigt jämn djupt i berget får man en
jämn effektiv värmeproduktion. Det är dyrt att installera men passar sig för hushåll som har
en begränsad tomt. I detta fall är området lokaliserat på en ö. Man har gjort en
riskbedömning att det finns en stor risk för sjövatten inträngning i borrhålen. Det finns även
begränsat utrymme och det skulle kräva ett kluster av borrhål för att täcka värmebehovet.
2.3.8 Havsvärme
Havsvärme är mer sällsynt eftersom det kräver en stor yta på havsbotten där man lägger ut
kollektorslangar som innehåller ett medium som inte fryser, oftast en vattenglykolblandning. Havsvärmen förs över från havet till mediet. En sådan anläggning måste
vara sluten i havsmiljöer då saltet leder till korrosion. Fördelen med havsvärme till skillnad
från luft är att temperaturen är stabil och sjunker inte under 0 °C på vinterhalvåret som
luften. På så sätt kan man få ut mera värme från pumpen och täcka energibehovet även på
vinterhalvåret.
2.3.9
Sammanställning av metoder
Praktiskt sett är det bara värmepump och biobränslepanna som är konkurrenskraftigt nog
för Svinö, då området ligger utanför fjärrvärmeverkets system. Solfångare kommer att
tillämpas i båda fallen då de fungerar med de olika primära systemen. Solfångare är ett
väldigt miljövänligt alternativ för förnyelsebar energi samt energieffektivt då en sådan
anläggning betalar för sig själv med tiden. För solvärme kan man få investeringsbidrag av
bland annat EU och på sätt får man redan ett startkapital på en solfångaranläggning.
För detta fall gäller det främst sjövärme och pellets för pannan, då olja och gas inte är
önskvärda fast att den stundvis kan vara mer kostnadseffektiva, pga. miljömål.
De metoder som kommer att undersökas är följande:
 Sjövärmepump
 Närvärme (pannanläggning)
 Solvärme
 Avloppsvärmeväxlare
11
3 VÄRMEBEHOVSBERÄKNINGAR
För att veta hur stort behovet är för detta område i de olika fallen behövs det ett antal olika
faktorer och beräkningar. Genom att studera normerna för dimensionering av passivhus
hittar man kraven för högsta värmebehovet per kvadratmeter effektiv bostadsyta och år. Det
finns även dimensionerat hur stor del av detta värmebehov som ytterligare kan förvandlas
till tappvattenbehov i genomsnitt för hushåll över ett år.
Detta ger en uppskattning hur stort behovet är i genomsnitt över ett år för alla hushåll. Det
är inte det ända som behövs för att dimensionera systemet, det behövs även ett effektbehov
för att veta hur stort behovet kan bli stundvis vid olika utomhustemperaturer och med en
högre tappvattenförbrukning. Detta görs med ett uträknat U-medel och ett areaförhållande
samt en uppskattad metod för tappvattenförbrukningen.
Eftersom det rör sig om två olika fall har det gjorts beräkningar för respektive. Grunden är
den samma med förutsättningarna olika.
3.1 Värmebehov enligt passivhusdimensionering
Enligt passivhusnormerna är energibehovet d.v.s. uppvärmningsbehovet dimensionerat
enligt följande (Chalmers, 2014) (Petersson, 2010):
 För flerbostadshus
45 kWh/m2 och år
 För fristående hus
55 kWh/m2 och år
 Tappvattenbehov
40 % av uppvärmningsbehovet
I dessa dimensioneringsnormer utgår man ifrån att den påtvingade ventilationen som är
grundprincipen med passivhus är inräknad. Dimensioneringen är gjord för klimatzon 3 som
sträcker sig till samma nivå som Åland (se figur 3).
12
Figur 3 Visar klimatzonerna i Sverige där man kan uppskatta att Åland ligger i klimatzon 3 då de ligger i samma nivå
(Boverket, 2015)
3.2 Areaförhållande fall 1 Skärgårdsstaden
Vi har nu endast en given bostadsyta (se tabell 7) , därför behöver man uppskatta hur stor
övrig area det ingår i en kvadratmeter bostadsyta. Man kan anta att för varje kvadratmeter
bostadsyta är det även en kvadratmeter takyta. Därmed är ytan dubbelt så stor. Därefter
tillkommer även ytterväggar det är dock inte varje kvadratmeter golvyta som har en
yttervägg. Därför användes förhållanden från ett tidigare arbete (Dahl, 2010) för ett
normaltstort hus. Med hjälp av dess areor kunde ett förhållande mellan övrig area och
golvarean räknas ut på följande sätt (se ekvation 1): (Henriksson, 2015)
 Tak-Area:
240 m2
 Vägg-Area
170 m2
 Grund-Area
179 m2
 Fönster-Area:
22 m2
13
Ekvation 1 För areaförhållandet för ett genomsnittligt hus i fall 1
Denna faktor används sedan i beräkningar av det totala effektbehovet samt värmeförluster.
Värmeförlusterna som försvinner med konvektion genom väggar, tak, grund, fönster osv
räknas ut med hjälp av U-medel (kapitel 3.4;3.5;3.6), för hushållen. Det ger oss ett linjärt
samband för hur stora förlusterna blir i detta fall för hushållen beroende av
temperaturskillnaden mellan innetemperatur och utetemperatur enligt ekvation 2 (figur 4),
innetemperaturen är satt som konstant 20°C. Detta är generellt effekt per kvadratmeter
effektiv bostadsyta. Temperaturerna är tagna från (ÅSUB, 2015) för år 2013 (tabell 2 och
3).
Ekvation 2 Värmeförluster per golvarea med tillägget areaförhållande
3.3 Areaförhållande fall 2 Tvillingstaden
Areaförhållandet skiljer sig en del från fall 1. Eftersom den tidigare tilläggsfaktorn för
husets area är gjort för enskilt hus, stämmer inte detta överrens med ett flerbostadshus. I ett
lägenhetshus har inte alla lägenheter fyra ytterväggar utan delar vägg med andra lägenheter
eller trapphus. Taket likaså, endast de lägenheterna i toppen har tak utåt, samt det motsatta
för lägenheter i botten. De lägenheter som befinner sig i mellanvåningar kommer att få en
”självvärmning” av andra lägenheter t.ex. från golv, någon vägg och tak.
Genom att ta hela bostadsytan för ett lägenhetshus genom antal våningar får man ut arean
för grunden. I detta fall uppskattas även taket att vara platt och därmed samma yta som
grunden. Varje våning är uppskattad att vara cirka tre meter hög inräknat med golv.
Längden på huset räknades ut genom uppskatta huset att vara kvadratiskt. På så sätt kan
man använda sig av kvadratroten och få ut längden för de olika flerbostadshusen (se tabell
1). Arean av en yttervägg blir höjden multiplicerat med längden av väggen.
På samma sätt som i fall 1 för ett hus tas den totala arean dividerat med grundarean (se
ekvation 3), dvs:
14
Ekvation 3 Areaförhållandet för fall 2
Tabell 1 Visar Areor för vissa bostadsdelar samt uppskattat höjd (Wegelius, 2015)
Bo.del
A
B
B1
C
D
E
F
G
H
I
I1
J
K
L1
L2
L3
Total area
m2
Våningar
Golvarea m2 Höjd m
Längd m
13300
2
6650
6
4000
2
2000
6
6900
3
2300
9
21600
6
3600
18
37940
4
9485
12
10800
3
3600
9
16300
3
5433
9
21300
5
4260
15
1800
1
1800
3
6000
2
3000
6
7300
3
2433
9
15300
2
7650
6
1800
1
1800
3
17200
2
8600
6
800
2
400
6
4500
2
2250
6
82
45
48
60
97
60
74
65
42
55
49
87
42
93
20
47
Vägg
Area m2 Förhåll.
489
2,3
268
2,5
432
2,8
1080
3,2
1169
2,5
540
2,6
663
2,5
979
2,9
127
2,3
329
2,4
444
2,7
525
2,3
127
2,3
556
2,3
120
3,2
285
2,5
medel
2,6
3.4 U-medel uträknat genom passivhusnormerna för Skärgårdsstaden
Från dimensioneringsnormerna för passivhus kan man räkna ut ett U-medel för båda fallen.
I fall 1 är det småhus (egnahemshus) och dimensioneringsnormen är då 55 kWh/m2 och år.
Inomhustemperaturen är bestämt till 20°C, med hjälp av medeltemperaturen för varje
månad på Åland (ÅSUB, 2015) kan man då räkna ut temperaturskillnaden. Därefter kan
man använda antal dagar i varje månad för att räkna ut ett U-medel genom att justera ett Uvärde tills det passar in enligt dimensioneringsnormerna (ekvation 4). U-värdet är justerat
tills det att summan för alla dessa månader med den givna medeltemperaturen och antal
dagarna skall bli enligt dimensioneringsnormen. Därefter delas detta U-värde med
areaförhållandet då vi får ett U-medel för ett helt hus. Temperaturer och värmebehovet
visas i tabell 2.
[
]
∑
+
Ekvation 4 Visar anpassat dimensioneringsbehov för passivhus där man har justerat U-värdet för att få samma som i
normerna per kvadratmeter bostadsyta
15
Tabell 2 Visar medeltemperaturer på Åland mellan 2011 – 2013 samt uträknade energibehovet för varje enskild
månad där summan skall vara enligt dimensioneringsnormerna för egnahemshus.
Månad
Jan-Dec
Jan
feb
mar
apr
Maj
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dec
Summa
2011
7,0
-2,4
-8
-0,6
5,3
9,5
15,4
19,1
16,6
13,1
7,9
5,6
2,6
2012
6,0
-1,7
-4,1
2,2
3,6
9,3
12,2
16,5
15,7
11,9
6,2
4
-3,3
2013
Energibehov
6,1 Per månad
-3,7
7758 Wh/m2
-8
9166 Wh/m2
-4,7
8086 Wh/m2
2,9
5598 Wh/m2
11,7
2717 Wh/m2
14,8
1702 Wh/m2
15,9
1342 Wh/m2
16,4
1178 Wh/m2
12,4
2488 Wh/m2
7,5
4092 Wh/m2
4,5
5074 Wh/m2
2,9
5598 Wh/m2
54800 Wh/m2
55 kWh/m2
Dimensionering
Skärgårdsstaden
T inne
20 °C
U golvyta
0,44 W/(m2 *°C)
Area förhåll.
3,16
U-medel
0,14 W/(m2*°C)
3.5 U-medel uträknat enligt passivhusnormerna för Tvillingstaden
För tvillingstaden är U-medel uträknat på samma sätt. Det som skiljer är
dimensioneringsnormerna som är 45 kWh/m2 och år samt ett annat areaförhållande som är
uträknat i tidigare kapitel (se tabell 3).
16
Tabell 3 Visar medeltemperaturerna på Åland mellan 2011-2013 och energibehovet under dessa månader uträknat
med ekvation 4
Månad
Jan-Dec
Jan
feb
mar
apr
Maj
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dec
Sum
2011°C
7,0
-2,4
-8
-0,6
5,3
9,5
15,4
19,1
16,6
13,1
7,9
5,6
2,6
2012°C
6,0
-1,7
-4,1
2,2
3,6
9,3
12,2
16,5
15,7
11,9
6,2
4
-3,3
2013°C
Energibehov
6,1 per månad
-3,7
6524 Wh/m2
-8
6962 Wh/m2
-4,7
6799 Wh/m2
2,9
4555 Wh/m2
11,7
2285 Wh/m2
14,8
1385 Wh/m2
15,9
1129 Wh/m2
16,4
991 Wh/m2
12,4
2025 Wh/m2
7,5
3441 Wh/m2
4,5
4129 Wh/m2
2,9
4707 Wh/m2
44933 Wh/m2
45 kWh/m2
Dimensionering
Tvillingstaden
T inne
20 °C
U golvyta
0,37 W/(m2*°C)
Area förhåll.
2,6
U-medel
0,14 W/(m2*°C)
I de båda fallen räknar man ut hur stort ett U-medel skulle bli om allt skulle gå som förlust
genom golvytan. Eftersom detta inte är fallet använder man sig utav areaförhållandet för att
få ett U-medel anpassat till hela fastighetens delar.
3.6 U-medel för ett genomsnittligt hus
U-medel för ett genomsnittligt hus räknades ut genom att studera exempel för ett
normaltstort hus från ett tidigare ex-jobb (Dahl, 2010). Eftersom detta var gjort för ett
normalt hus, var det en del saker som skiljde sig. Bostadsytan är ungefär den samma
som genomsnittet i detta fall, (utgående från att alla hus är lika stora). U-värden finns
givna hos passivhustillverkarna för varje del av ett passivhus, genom att ta ytorna på
varje del och passivhusens U-värden kan man uppskatta ett U-medel (se ekvation 5)
(Kreutzer, 2015)
.
17
 U-värde tak
0,07
Area:
240m2
 U-värde vägg
0,08
Area:
170m2
 U-värde grund
0,09
Area:
179 m2
 U-värde fönster
0,71
Area:
22 m2
[
∑
∑
]
[
]
Ekvation 5 U-medel (Dahl, 2010)
Detta U-medel är uträknat för ett genomsnittligt hus, genom att ta antal hus genom totala
bostadsytan (se tabell 7) och sedan jämfört det med boytan i ett tidigare arbete, och
konstaterat att de är lika stora. Det skall dock tilläggas att detta skiljer sig för
flerbostadshus då högst troligen ett U-medel är bättre ur effektperspektiv (alltså U-medel är
lägre). Men eftersom detta är en dimensioneringsberäkning så antar vi i detta fall
dimensionerings U-medel för en tillräcklig dimensionering.
3.7 Tappvatten - duschmetoden
I detta arbete har man valt att använda en metod för att uppskatta max tappvattenuttag.
Metoden går ut på att använda ett känt duschmunstyckes flöde och sedan uppskatta hur stor
effekt som krävs för att värma vattnet till duschvattentemperatur från
grundvattentemperatur. Man har valt denna metod för att den är mest praktisk i detta arbete
då man inte har tillgång till liknande mätdata.
Man uppskattar att en tredjedel av hushållen kan tänkas duscha på morgonen och de
resterande två tredjedelarna förväntas att antingen inte duscha eller göra det utspritt under
olika tidpunker under dagen. Där med kan man uppskatta att de flesta duschar emellan
05:30 – 08:00 d.v.s. två och en halv timme. Man säger att genomsnittduschen rör sig om
cirka 10 minuters tid och man antar att hushållen duschar utspritt under dessa timmar. Man
har även utgått efter antal hushåll och inte antal invånare, då det uppskattas att vara en
dusch per hushåll.
18
Man har använt ett flöde genom duschmunstycket på 10 l/min (Bauhaus, 2015) samt att
man värmer vattnet från 5°C grundvatten till 38°C duschvatten. Då man blandar varmt
vatten med kallt grundvatten till 38 °C vatten.
 Cpvatten = 4.19 kJ/°C*kg
 mflöde = 0,17 kg/s
 ΔT = 33°C
Enligt ekvation 6 beräknas effekten för duschandet om alla invånare skulle göra detta
samtidigt och sedan delas detta med uppskattningarna som är följande:
 1/3 av hushållen
 En dusch per hushåll (d.v.s. toalett innehållande dusch)
 Max 10 min
 Under en utsprid period av 150 min (2.5 timmar)
̇
Ekvation 6 Visar beräkningen av effekten för duschandet
3.8 Värmeförluster i rörledning
Man har gjort en förundersökning för området och sett ungefär hur långt fjärrvärmenät som
krävs, vilket är cirka 3800 meter (Wegelius, 2015). Detta är meningen att vara en
dubbelrörig kulvert, d.v.s. man har både fram och returledning i samma kulvert. För att
beräkna värmeförlusterna i kulverten tog man först reda på vad man hade för
värmegenomgångskoefficient i isoleringsmaterialet, i detta fall är den 0,027 W/m*°C
(Lambda values, 2015). Det gjordes även en egen uppskattning av dimensioneneringen av
rören samt isoleringsmaterialet. Den data som har använts för beräkning är följande:
 Framledning temperatur 85 °C
 Returledning temperatur 60 °C
 Rörlängd (l) 3800 meter
 Värmegenomgångskoefficient( λ) 0,027 W/m°C
 Isoleringstjocklek 100 mm
 Rördiameter 150 mm
19
Man har räknat att omgivningstemperaturen är som lägst 0 °C då ledningarna grävs ner på
ett djup där man slipper kälen i marken. När temperaturen stiger över 0°C i luften antas
marktemperaturen att bli den samma med tiden.
I ekvation 7 räknas värmeförlusterna ut i kW för hela rörlångden beroende av
omgivningstemperaturen. Temperaturerna i tabell 4 är tagna från ÅSUB men man har
ändrat temperaturen till 0 °C där man har minusgrader.
Ekvation 7 För värmeförlusterna i hela rörledningen där radien för respektive del är räknat från rörets centrum
(Alvarez, 2006)
Tabell 4 Beräkning av värmeförluster i rörledningen beroende av uppskattad marktemperatur
Värmeförluster i rörledning
Månad
Tomg. Förlust kW
Jan
0
91,5
feb
0
91,5
mar
0
91,5
apr
2,9
89,7
Maj
11,7
84,1
Jun
14,8
82,2
Jul
15,9
81,5
Aug
16,4
81,1
Sep
12,4
83,7
Okt
7,5
86,8
Nov
4,5
88,7
Dec
2,9
89,7
3.9 Redovisning av metoder
De två olika U-medelmetoderna som är uträknade i tidigare kapitel grundar sig på olika
förutsättningar. Det U-medel uträknat genom att anpassa ett U-värde så att värmebehovet
för ett år skulle passa in enligt dimensioneringsnormerna ger ett högre U-medel än för
motsvarande enligt ett hus olika delar. Detta är främst för att dimensioneringsnormerna är
20
ett uppvärmningsmaximum för att få definieras som ett passivhus, medan de U-värden
tagna för husets olika delar är optimerade värden för nuvarande passivhus. Därmed
kommer det U-medel som är uträknat enligt dimensioneringsnormerna att användas vid
effektberäkningarna i rapporten.
Som tappvattenvärmebehov har vi använt oss utav dimensioneringsreglerna som säger att
det skall vara cirka 40 % av totala uppvärmningsbehovet för ett passivhus.
När det gäller effektbehovet för tappvatten kommer duschmetoden att användas.
3.10 Värmeförluster fall 1 Skärgårdsstaden
Areaförhållandet skiljer sig i de olika fallen storleksmässigt där areaförhållandet är större i
fall 1 än fall 2. Dock skiljer sig U-medel från varandra också, där U-medelvärdet är större i
fall 2 än i fall 1(se tabell 5 & figur 4).
Tabell 5 Konvektion i fall ett vid olika utetemperaturer där värmeförlusterna är uträknade med ekvation 2, med en
innetemperatur på 20°C, Temperaturerna tagna från ÅSUB (ÅSUB, 2015)
Värmeförluster genom
konvektion
Månad Temp°C P W/m^2
Jan
-3,7
8,5
feb
-8
10,1
mar
-4,7
8,9
apr
2,9
6,1
Maj
11,7
3,0
Jun
14,8
1,9
Jul
15,9
1,5
Aug
16,4
1,3
Sep
12,4
2,7
Okt
7,5
4,5
Nov
4,5
5,6
Dec
2,9
6,1
21
12,5
Effekt W/m^2
10,5
8,5
6,5
4,5
2,5
0,5
-5
0
5
Utetemperatur °C
10
15
Värmeförluster W/m^2
Figur 4 Visar grafiskt hur värmeförlusterna genom konvektion från tabell 2 för fall 1
3.11 Värmeförluster fall 2: Tvillingstaden
Som nämnt tidigare har fall 2 ett lägre areaförhållande men ett högre U-medel, som medför
en svag höjning i värmeförluster gentemot fall 1. I detta fall är det en blandning mellan
egnahemshus samt flerbostadshus och därför har man tagit ett medelvärde av de olika Umedel från fall 1 samt fall 2 (se tabell 6 & figur 5).
Tabell 6 Visar konvektionen uträknat med ekvation 2 beroende av utetempraturen med en innetemperatur 20°C för
fall 2, temperaturerna tagna från ÅSUB (ÅSUB, 2015)
Värmeförluster genom
konvektion
Månad
Temp°C P W/m^2
Jan
-3,7
8,6
feb
-8
10,2
mar
-4,7
9,0
apr
2,9
6,2
Maj
11,7
3,0
Jun
14,8
1,9
Jul
15,9
1,5
Aug
16,4
1,3
Sep
12,4
2,8
Okt
7,5
4,6
Nov
4,5
5,6
Dec
2,9
6,2
22
12,5
Effekt W/m2
10,5
8,5
6,5
4,5
2,5
0,5
-5
0
5
Utetemperatur °C
10
Värmeförluster…
15
Figur 5 Grafiskt samband mellan värmeförluster genom konvektion enligt tabell 3 beroende av utetempraturen
3.12 Värmebehovet och effektbehovet Fall 1: Skärgårdsstaden
Denna rubrik innehåller värmebehovet och effektbehovet för fall 1 skärgårdsstaden.
3.12.1 Värmebehov
För att räkna ut energibehovet under ett helt år användes dimensioneringsnormerna för
enskilda hus (egnahemshus) då andelen flerbostadshus är en minoritet i det här fallet där
edimensionering är värmebehovet för ett passivhus i kWh/m2 effektiv bostadsyta och år (se
ekvation 8 & tabell 7).
Tabell 7 Visar bostadsyta och antal hushåll samt invånare i fall 1 (Wegelius,
2015)
Hushåll
470 St.
Invånare
1800 St.
Bostadsvåningsyta 86000 m2
1000 m2
Serviceyta
Bostadsyta totalt
87983 m2
Ekvation 8 Värmebehovet för fall 1 uträknat med dimensioneringsnormerna (Petersson, 2010)
23
Detta är enbart energibehovet för uppvärmningen av bostadsytan över ett helt år, för
tappvatten läggs ytterligare 40 % till vilket ger ett totalt energibehov på 6,6 TWh/år. Detta
ger en bild över hur mycket värme som behövs under ett år. Främst används detta för att se
hur mycket bränsle/elektricitet som krävs för att täcka detta. På så sätt ger det även en
uppfattning av vad värmen kommer att kosta för abonnenten för att täcka driftkostnaderna
och samtidigt ge en rimlig återbetalningstid.
3.12.2 Effektbehov
Effektbehovet räknades ut med hjälp av U-medel och temperaturskillnaden enligt ekvation
9 nedan. På så sätt ser man hur effektbehovet varierar med utetemperaturen därmed lasten
för systemet med en innetemperatur 20°C. Detta krävs då man dimensionera ett system som
skall klara av lasten även vid kalla utetemperaturer, som stundvis kan uppkomma under
vinterhalvåret.
Ekvation 9 Visar värmeförlusterna genom konvektion med areaförhållandet som tilläggsfaktor

Effekten och spetslasten med inräknat tappvatten är beräknat enligt ekvation 6 under kapitel
3.7 (Tabell 8).
Tabell 8 Effektbehovet som högst, uppskattningsvis på morgonen utgående från olika avgränsningar enligt kapitel 3.7
Tappvatten Spetslast Skärgårdsstaden
10 l/min
0,17 kg/s
ΔT
33 °C
duschtid
10 min
Cpvatten
4,19 kJ/°Ckg
Effekt per dusch
23,0 kW
Effekt dusch alla hushåll
10831 kW
Effekt tappvatten
240,7 kW
Den totala effekten med spetslast som behövs vid olika utetemperaturer är
sammanställda i tabell 9 och figur 6.
24
Tabell 9 Effektbehovet vid olika utetemperaturer för fall 1, där summan av ekvation 6 och 9 visas som effektbehovet,
samt uppvärmningsbehovet för 12 timmar inklusive 2.5 timmars tappvattenbehov
Temp °C Konvektion totalt kW Max tappvatten kW Total effekt kW Värmebehov 12h kWh
-20
1549
240,7
1881
20282
-15
1355
240,7
1687
17959
-10
1161
240,7
1494
15636
-5
968
240,7
1300
13313
0
774
240,7
1106
10991
5
581
240,7
913
8668
10
387
240,7
719
6345
Total effekt [kW]
Max tappvatten [kW]
2000
1800
1600
1400
kW
1200
1000
800
600
400
200
0
-20
-15
-10
-5
0
5
10
Temperatur °C
Figur 6 Grafisk överblick för det totala effektbehovet i fall 1, med den totala lasten (effekten), samt det maximala
tappvattenbehovet från tabell 9
3.13 Värme och värmeeffektbehovet fall 2: Tvillingstaden
I detta avsnitt går man in på hur stort värme-/effektbehovet är för det större alternativet fall
2 tvillingstaden.
25
3.13.1 Värmebehov
Energibehovet är uträknat genom ett medelvärde av lägenheternas och de fristående husens
dimensioneringsnormer, 50 kWh/m2 och år (edimensionering)( se tabell & ekvation10).
Tabell 10 visar arean samt bostäder för fall 2 (Wegelius, 2015)
Hushåll fristående
300 St.
Iinvånare
1200 St.
Bostadslägenheter
1650 St.
Invånare
3100 St.
Bostadsvåningsyta 183500 m2
3600 m2
Serviceyta
Bostadsyta totalt
187100 m2
Ekvation 10 Energibehovet för fall 2
Detta är enbart energibehovet för uppvärmningen av bostadsytan över ett helt år. För
tappvatten läggs ytterligare 40 % till vilket ger ett totalt energibehov på 13,1 TWh/år.
(Chalmers, 2014)
3.13.2 Effektbehov
Med en medelareafaktor på 2,6 och en innetemperatur på 20°C räknades effektbehovet för
fall 2 ut på samma sätt som i fall 1 enligt ekvation 11.
Ekvation 11 Effektbehovet för fall 2 inräknat med areaförhållandet

Grundlasten som i detta fall är tappvatten räknas ut enligt kapitel 3.7 där det räknades ut
genom duschandet och antal hushåll under en uppskattad tidsperiod (se tabell 11). Högsta
effektbehovet med maximalt tappvattenuttag samt rörförluster vid olika
utomhustemperaturer redovisas i Tabell 12 samt Figur 7.
26
Tabell 11 Uträknat tappvattenbehov som spetslast på morgonen enligt kapitel 3.7
Tappvatten spetslast tvillingstaden
10 l/min
0,17
ΔT
33
Tid
10
Cpvatten
4,19
Effekt per dusch
23,0
Effekt totalt dusch alla hushåll
44938
Effekt tappvatten
998,6
kg/s
°C
min
kJ/°Ckg
kW
kW
kW
Tabell 12 Effektbehovet för fall 2 beroende av utetemperaturen där effektbehovet är summan av ekvation 9 och 10,
värmebehovet för 12 timmar inklusive tappvattenbehovet i 2.5 timmar
Temp °C
-20
-15
-10
-5
0
5
10
Total konvektion Max tapvpatten Total effekt
Värmebehov 12 h
kW
kW
kW
kWh
2728
999
3818
36331
2387
999
3477
32238
2046
999
3136
28146
1705
999
2795
24054
1364
999
2454
19962
1023
999
2113
15870
682
999
1772
11778
Max tappvatten [kW]
Total effekt [kW]
4500
4000
3500
Effekt kW
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
-20
-15
-10
-5
Utetemperatur ⁰C
0
5
Figur 7 Det totala effektbehovet beroende av utetemperaturen samt maximalt tappvattenuttag
27
10
4 FJÄRRVÄRME
Fjärrvärme är en effektiv lösning för områden som finns i närheten av ett fjärrvärmenät.
Man använder då lokalt en biobränslepanna eller liknande system för att främst värma
vatten till fjärrvärme. Fjärrvärmeverk kan även vara kraftverk där man har ångproduktion
för att driva en ångturbin som syfte att producera elektricitet. Biprodukten av en sådan
anläggning är värme som i sin tur kan användas för fjärrvärmeproduktion genom att ta
värmen från avloppsångan på turbinen och värma vatten för distribution.
4.1 Mariehamns energi
I samarbete med de åländska skogsindustrierna Carl Rundberg Ab och Ålands
Skogsägarförbund Al. bildades ett gemensamt ägt bolag, Mariehamns Bioenergi Ab, med
avsikten att öka andelen biobränslebaserad fjärrvärmeproduktion. Den första pannan med 5
MW effekt byggdes och togs i drift år 1995. År 2008 togs nästa anläggning i drift, ett
kraftvärmeverk med 9 MW värmeeffekt och 2 MW eleffekt (Mariehamns Energi, 2015).
I maj 2011 fusionerades Mariehamns Energi Ab med Ålands Energi Ab, som tidigare hette
Ålands Kraftverksaktiebolag. Det gemensamma bolaget fick firmanamnet Mariehamns
Energi Ab (Mariehamns Energi, 2015).
Värmeanskaffningen är till ca 85 % baserad på biobränslen såsom träflis och träpellets,
medan ca 15 % produceras med tung brännolja. I slutet av år 2014 var 847
kundanläggningar anslutna till Mariehamns Energi Ab:s fjärrvärmenät och den levererade
värmeenergin uppgick år 2014 till 100 484 MWh. (Mariehamns Energi, 2015).
4.1.1
Anslutningsmöjligheter
En anslutning till fjärrvärmenätet ser i detta skede inte ut som ett alternativ då Mariehamns
Energi har själva sagt att det inte ser ut att vara rimligt med tanke på rördragning och
avstånd till Svinö från den närmaste kulverten (Fredriksson, 2014). I framtiden kanske det
kommer att ändra sig. Det är inte omöjligt att man har en annan åsikt och förutsättningar år
2020 när området planeras att bygga. Men i nuläget har man i detta arbete helt tagit avstånd
till att beräkna eventuell rördragnings och anslutningskostnader till Mariehamns energis
fjärrvärmenät.
28
5 NÄRVÄRME
Som närvärmeverk är det tänkt att det skall byggas en pannanläggning som i sin tur skall
distribuera ut värme över ett rörnät till abonnenten. Detta rörnät kommer att vara slutet och
innehålla en returledning. Abonnenterna kommer i sin tur att ta ut värmen från nätet med
hjälp av en värmeväxlare på deras sida som för över värmen till deras färskvatten.
På så sätt liknar det väldigt mycket ett fjärrvärmenät. Det finns olika panntyper med olika
fördelar samt olika sätt att placera dem på. I vissa fall kanske det lönar sig att placera
mindre pannor lokalt vid vissa områden för att minimera rördragning och värmeförluster. I
tätbebyggelse lönar det sig kanske att bygga en stor panncentral centralt och där från att
distribuera ut värme.
Man har tagit in offerter och tekniska specifikationer från två olika företag,
Värmeprodukter AB samt Kardonar (se bilaga 2 och 3).
5.1 Rörnät
Rörnätet som planerats för de båda fallen på Svinö blir ungefär lika långa, då oavsett
alternativ så blir bebyggelsen lika utspritt. Längden på nätet blir cirka 3800 m (Wegelius,
2015).
Nätet består av två rör som går i samma kulvert, en framledning och en returledning.
Kulverten är välisolerad för att undvika större värmeförluster till omgivningen. Då det är
vatten med relativt höga temperaturer som går i ledningarna är isoleringen viktig för att få
små värmeförluster. Temperaturerna i rören ligger normalt mellan 65-80 °C i
framledningen och som lägst 50 °C i returledningen. Temperaturen i framledning hålls
gärna låg då man får lägre värmeförluster med lägre temperatur.
Kulverten grävs även ner i marken för att ge ytterligare isolering. Nedgrävningen av
kulverten kan med fördel ske i samband med andra grävningsarbeten för gatuområde, t.ex.
avloppsdragning och vattenledningar.
5.2 Dimensionering
En vanlig och effektiv modell på fjärvärmenätet är dubbelrör. De är både lättare att lägga
och har mindre värmeförluster än enkelrör. Generellt sett ger klenare dimensioner av rören
och lägre framledningstemperatur mindre värmeförluster. Men dimensioneringen måste
29
ändå ske så att värmebehovet kan tillgodoses alla dagar om året. Effekten på fjärvärmenätet
beror av flödet och framledningstemperatur. Det är trycket som i sin tur påverkar flödet.
Själva rörnätet som går ut ifrån pannan är av största behövda dimension och kallas för
stamledning. De rör som sedan går in till abonnenter i form av höghus eller hus kallas
service ledningar och är av betydligt klenare dimension. Alla denna serviceledning är som
små avtappningsledningar från det stora stamnätet. (Holmström, 2014 - 2015)
5.3 Kostnader
Pris enligt Mariehamns stad för fjärvärmenät är sagt att bli 675 000 € (Wegelius, 2015).
Alla övriga kostnader för pannsystemen kommer ifrån de offerter som finns i bilaga 2 och
3.
5.4 Panntyper
När det kommer till panntyper är det pelletspannor som har varit det främsta alternativet.
Dessa drivs på pellets vilket är ett ur miljösynpunkt relativt bra bränsle. Pellets räknas som
koldioxidneutralt då koldioxiden som släpps ut vid förbränning är samma mängd koldioxid
som tagit upp av trädet under dess uppväxt.
Regleringen sker smidigt över hela belastningsområdet för en pelletspanna vilket är viktigt
då man med tillhörande solfångaranläggning kan ha väldigt lågt effektbehov stundvis från
pannan. När effekten är väldigt låg så kan man köra med underhållsglöd på pannan vilket
ger en låg effekt men pannan kan ändå enkelt öka belastningen vid behov. Pelletspannor är
på så sätt väldigt lämpligt tillsammans med en stor solfångaranläggning. Det som kan
hända vid lägre belastning på pelletspannorna är att utsläppen av kolmonoxid och
oförbrända kolväten ökar. Detta är dock väldigt beroende på val av panna och dess
verknings grad. Hög verkningsgrad på både hög och låg last leder till mindre utsläpp.
Därför är valet av pellets panna viktigt då det är så pass stora mängder pellets som kommer
att eldas i detta fall.
Pellets innehåller inget svavel vilket är bra för miljön., Askan som blir från pelletsen vid
eldning kan därför användas vid t.ex. gödsling då den är basisk och innehåller fosfor,
kalium, kalcium och magnesium.
30
I offerten från Värmeprodukter AB är det värt att notera oljepannan som är tillagd för
spetslasten.
5.5 Pannanläggning
Pannanläggningen från Kadonar och Värmeprodukter AB levereras med komplett regler
och övervakningsutrustning. Anläggningen kan på så sätt fjärstyras men går i huvudsak på
automatik. Det levereras även en dieselgenerator som back-up för elproduktion i storlek av
134 kVA samt med en 7 h dagtank från alternativet av Kardonar (se bilaga 3).
Askan i pannan transporteras bort med skruvtransportör. Tömning av aska sker några
gånger per år från en 2000 liters askbehållare som är placerad i anslutning med
panncentrallen men utanför panncentrallsbyggnaden. Sammanfattningen om vad som har
valts som pannalternativ i detta arbete är följande:
 2 MW pelletseldad panna+ 2 MW oljeeldad panna (Värmeprodukter AB Bilaga 2)
 2,5 MW + 1,5MW biopanna (pellets) (Kardonar Bilaga 3)
5.6 Fördelar och nackdelar
 Neutralt ur miljösynpunkt
 Kombineras bra med andra värme alternativ, som tex solvärme.
 Låga utsläpp av miljöskadliga ämnen

Relativt okänsligt för svängningar i pris.
 Pelletsen produceras inom landet.
 Stor förvaring av bränsle kräver stort utrymme. Pelletsen skapar även kolmonoxid
vilket kan innebära en säkerhetsrisk.
 Pellets är känsligt för fukt.
31
6 SJÖVÄRMEPUMP
Värmepumparna har blivit ett populärt alternativ för uppvärmning av hushåll genom åren
(Statens energimyndighet, 2015) (se figur 8). De tar värme från olika medier men i detta
fall är tanken att värmen skall tas ifrån havsvattnet. Då temperaturen sällan sjunker under 4
grader innebär det att temperaturskillnaden mellan köldmediumet och kylmediumet
(vattnet) är större vid kalla perioder än för en luftvärmepump, där temperaturen när det är
som kallast kan sjunka till – 20 °C eller lägre. Om man har till exempel 5 °C in i pumpen på
den kalla sidan så kommer det bli en temperatursänkning från 5°C till cirka 3 °C. Det
innebär att för mellanvärmeväxlaren kommer det in cirka 3 °C och ut kommer 1 – 0 °C
vatten, vilket innebär risk för att det bildas is i utloppet. Pumparna har reglering som känner
av temperaturerna vid in-/ och utflöden så att den kan justera ner lasten ifall detta skulle
uppträda. (Ryhre, 2015)
Figur 8 försäljningen av värmepumpar över ett antal år
32
Vid så låga temperaturer kan det inte ske ett större energiutbyte då köldmediumet befinner
sig runt samma temperatur. Får man ingen temperaturväxling tillsförs ingen värme och
därmed ingen värmeeffekt.
Man vill inte blanda in smutsigt vatten eller vatten innehållande salter i en maskin eller
process då det ger upphov till igensättning i form av avlagringar, tillväxter av alger och
dylikt. Därför vill man använda ett slutet system i form av en kollektorslang.
Kollektorslangen kommer att behöva förankras i havsbotten eller grävas ned. Att gräva ner
en kollektorslang innebär ett stort arbete då man föredrar en förankring vilket sätter ett krav
på ankringsförbud för yrkes-/ och fritidsbåtar i området.
I kollektorslangarna är det en glykol-vattenblandning på cirka 15 % glykol, denna
blandning fryser då inte direkt under 0°C utan kommer att klara av lägre temperaturer.
Sjunker temperaturen för mycket i kollektorslangen kan det bildas is på slangen och på så
sätt ger den en flytkraft som kan innebära att slangen flyter upp samtidigt som att man får
en sämre värmeöverföring från vattnet till köldmediumet då is isolerar (Ryhre, 2015).
I detta arbete har man valt att samarbeta med företaget Carrier AB och tittat på två olika
modeller som företaget har att erbjuda. En större modell 30HXC310 samt en mindre modell
30HXC230 (se bilaga 1).
Max temperaturen som de här värmepumparna kan ge ut är 63°C och lägsta
havstemperaturen som de kan arbeta med i full last är 5°C. De kan arbeta i lägre
havstemperaturer men vid lägre last, detta sköts av värmepumpens reglering (Ryhre, 2015).
Medeltemperaturen är uträknad från ett visst antal mätningar på havsbotten i ett område
inte så långt bort från den aktuella platsen (se tabell 13 samt figur 9). (Pennanen, 2014)
Eftersom det är en varierande havstemperatur har vi olika fall för pumparna, där ett är om
havstemperaturen är 5 °C och det andra och havstemperaturen är 7 °C. Carrier AB har
simulerat olika driftfall vid 5°C samt 7°C (se Bilaga 1).
33
Tabell 13 Mätdata tagna ovan botten i Korrvik i samband med reningsverket
.
havstemperatur °C 1 meter ovan botten Korrvik
19.11.2012 28.3.2014 24.4.2014 26.8.2014 21.11.2013 Medel
5,8
2,5
4,7
17,5
6,3
7,36
Figur 9 visar vart mätningarna är gjorda samt i förhållande till
den aktuella platsen Svinö
34
6.1 Fall 1: Skärgårdsstaden
Skärgårdsstaden är det minsta alternativet av dessa två när det gäller värme-/ och
värmeeffektbehovet. Toppeffekten vid -20 °C är 1900 kW och detta behov är tänkt att
produceras med hjälp av värmepumpar som tar sin värmeenergi från havsvattnet.
Pumpsystemet har ett slutet system i form av kollektorslangar som är tänkt att vara
förankrade på havsbotten (Ryhre, 2015).
Sjövärmen kommer att överföras genom en värmeväxlare till ett närvärmenät.
Närvärmenätet som är nämnt tidigare under punkt 3.7 är cirka 3800 meter långt. Sjövärmen
är tänkt att värma inkommande vatten till en eller flera ackumulatortankar.
6.1.1
Sjövärme
Effekten som skall täckas är 1900 kW. Detta är tänkt att uppfyllas med hjälp av två
likadana värmepumpar modell 30HXC230. Varje enskild värmepump ligger runt 800 kW i
toppeffekt. Anledningen till att två värmepumpar kommer att användas är att toppeffekten
kommer behöva täckas en så liten del av året. Hade man istället valt en större pump runt
cirka 1600 kW, skulle detta ge en dålig verkningsgrad då den kommer gå på så låg last
resterande delen av året. På detta sätt kan man helt stänga av en pump när det är låg last och
låta en pump ta upp en högre effekt och på så sätt få en högre verkningsgrad och COP.
För fallet med 5 °C kommer det att kräva en eleffekt på cirka 303 kW för att driva
kompressorn och detta kommer att ge ut en värmeeffekt på 796 kW för varje pump. Detta
ger ett COP på 2,63 vilket kommer att öka då havstemperaturen ökar. Med tanke på att
detta värde är uppskattat för den kallaste perioden på året så är det ett godtagbart COP.
Vid havstemperatur med 7 °C kommer det att krävas en eleffekt på cirka 304 kW vilket
kommer att ge i sin tur en värmeffekt på cirka 847 kW per pump, och ge ett COP på 2,79
(Se bilaga 1 för drift och data).
6.2 Fall 2: Tvillingstaden
I detta större fall 2, står det mellan om man skall bygga ett system av fyra pumpar av
samma storlek som i fall 1, eller om man skall sätta in större pumpar och ett mindre antal.
Fördelen med flera mindre pumpar är att man kan dela upp lasten effektivare och ge en
högre last till kanske tre pumpar och ha en avstängd och liknande. Det kan även vara en
35
fördel med flera stycken om det behövs göras service på en pump om man har flera i
systemet för att ge en redundans.
Det andra alternativet är att sätta in tre stycken värmepumpar på storleken av 1,1–1,0 MW.
Detta kommer bli en liten underdimensionering enligt beräkningarna.
6.2.1 Fyra stycken värmepumpar modell 30HXC230
Här gäller samma driftfall som i det mindre fallet modell 30HXC260 (se bilaga 1), där vi
istället för två pumpar kommer att dimensionera med fyra stycken för att täcka behovet.
Effektbehovet kommer att ligga runt cirka 3700 kW vid -20 °C. Fyra stycken värmepumpar
i ett system kommer att täcka cirka 3200 kW. Men eftersom detta är en relativt kort period
på året kommer det inte krävas fyra stycken pumpar mer än när det är som kallast. Mellan 15 °C och -10 °C kommer det redan kunna täckas med tre stycken pumpar med hög last och
bra verkningsgrad. Toppeffekten för tappvattnet kommer att befinna sig runt cirka 1000 kW
och kommer teoretiskt kunna täckas av en pump. Se bilaga 1 för drift och data.
6.2.2 Tre stycken värmepumpar modell 30HXC310
Vid alternativet med tre stycken större värmepumpar modell 30HXC310 kommer detta ge
en toppeffekt på cirka 3100 kW vid en ingående temperatur på kalla sidan med 5 °C.
Scenariot är gjort för en utgående temperatur på runt 63 °C med en eleffekt till
kompressorn på 389 kW och en utgående värmeeffekt på cirka 1055 kW per pumpenhet.
Detta ger ett COP på cirka 2.71 (Se bilaga 1 för drift och data).
I ett fall med högre havstemperatur och cirka 7 °C på kallasidan, ger det en effektökning
och ett högre COP. Totala toppvärmeffekten ligger runt cirka 3800 kW för tre stycken
pumpenheter. Individuellt ligger de runt 1130 kW med en eleffekt på cirka 397 kW, Vilket
ger ett följande COP på 2,84.
Det visar sig tydligt att ju kallare in temperaturen är på den kalla sidan desto sämre COP får
man i processen. 5 °C är ett scenario som är det kallaste som pumpen kan arbeta i full last.
Vid lägre havstemperaturer kommer kollektorslangens medie att sjunka under 0°C och
därefter finns det risk för isbildning.
I alla fallen är systemen lite underdimensionerade för de kallaste perioderna då
ackumulatortankarna förväntas att ta upp en stor del av spetslasten.
36
6.3 Strömförbrukning värmepumpar
Stora värmepumpenheter har stora elmotorer som driver skruvkompressorer. Dessa
elmotorer ger vid uppstart upphov till stora startströmmar vilket leder till bekymmer om de
är direktkopplade in på ett nät som flera abonnenter befinner sig i. Om startströmmarna är
för stora för nätet kommer det att ske ett strömavbrott för mindre abonnenter i nätet.
Systemet är dimensionerat för trefas och 400V samt 50 Hz.
Eftersom pumparna varierar i storlek varierar även startströmmarna. Pumparna är forsedda
med mjukstart genom frekvensstyrning som innebär att de varvar upp under en längre
tidsperiod. Med mjukstart är startströmmen betydligt mindre än vid direktstart.
Max driftström för 30HXC260 är 566 A. Max startström utan mjukstart är 1603 A. Max
startström med mjukstart är 987 A.
Max driftström för 30HXC345 är 754 A. Max startström utan mjukstart är 1792 A. Max
startström med mjukstart är 1176 A.
Rekommenderad säkring för 30HXC260 är 400+315 A (kraftmatning till krets A och B).
Rekommenderad säkring för 30HXC345 är 400+400 A (kraftmatning till krets A och B).
Alla pumpar ligger på en så hög startström att det troligtvis kommer att behövs investeras i
en transformator för att det inte skall påfresta nätet för mycket.
Att investera i en eller flera transformatorer är högst troligen ett krav för att kunna driva
denna anläggning säkert. I större områden är det vanligt att det finns transformatorstationer
placerade där man tar in högspänning direkt lokalt för att slippa förluster i ledningar. På så
sätt transformeras högspänningen ner till normal spänning för hushåll etc. I ett sådant fall
kan man kombinera denna station med pumparnas transformator och därmed skapa ett
gemensamt system.
6.4 Fördelar och nackdelar

Låga driftskostnader

Liten arbetsinsats

Inget underhåll i form av sotning och att ta ut aska
37

Inga lokala utsläpp
 Enligt avtal kan man köpa enbart grön el från vatten och vindkraft av Vattenfall
 Avancerad teknik kräver högt kunnande vid driftsstörningar

Kräver el, där av varierar kostnaden med elpriset.
 Höga investeringskostnader
38
7 KOMPLETTERANDE VÄRMESYSTEM
Som kompletterande värmesystem räknas de system som inte skall täcka 100 % av
årsbehovet. Men under vissa perioder av året såsom sommaren kan de mycket väl täcka
hela behovet som då främst är tappvattenförbrukningen.
Som kompletterande system har vi undersökt en solfångaranläggning närmare och även
återvinning av spillvatten i form av avloppsvattenvärmeväxlare. Det som skiljer dessa
system från de primära är att man inte behöver tillföra någon energi in i processen mer än
avloppsvatten samt sol för solfångarna.
En till sak som utmärker dessa system är att de även har en väldigt hög investeringskostnad
gentemot intäkter och överskott som man får ut av dem genom åren. De har en relativt lång
ekonomisk livslängd och kommer där med tiden att löna sig.
När det gäller solfångares investering finns det bidrag att söka från både EU och inrikes
( Europeiska kommissionen, 2008).
7.1 Solfångare
Principen för en solfångare är att koncentrera strålningen från solljuset för att använda den
till uppvärmning. En vätskeblandning eller luft kan användas som medium i solfångaren för
att transportera värmen.
De plana solfångarna består av en absorptionsplåt som värms upp av solens strålning. Inne i
absorptionsplåten går det en rörslinga som det bärande mediet kan flöda igenom och
värmas upp för att sedan via värmeväxlare avge värmen till ett system med t.ex. radiatorer
som i sin tur kan värma upp ett rum.
Vakuumsolfångarna består av ett antal vakuumrör. De är byggda av två rör som har
vakuum emellan sig. Det yttre röret är transparent och släpper in soltrålningen till det inre
röret som absorberar energin och värmer upp det värmebärande mediet.
7.1.1 Val av solfångare
Vid val av solfångare till anläggningen på Svinö har man valt att i detta arbete att
undersöka plansolfångare. Dessa har en lång garantitid, upp till 10-15 år, vilket innebär att
det i stort sätt alltid genererar en besparing under sin garantitid. Detta gör solfångarna till en
relativt säker investering även fast investeringskostnaden är hög. I jämförelse har
39
vakuumrör en 5 års garanti. Livstiden för en plansolfångare anses också vara längre än för
motsvarande vakuumsolfångare.
En annan fördel med plansolfångare är att de enkelt kan integreras i taket då de har en god
isolationsförmåga. Så plansolfångaren blir en del av taket istället för att man bygger den
uppe på taket. Detta ger en viss besparing av takmaterial, t.ex. takpannor. I detta fall
kommer vi dock troligen inte att kunna dra nytta av detta då vårt förslag är att man bygger
en solfångarpark istället för att man placerar solfångare på samtliga flerbostadshus. En
solfångarpark är lämplig då vi som i detta fall inte känner till hur möjligheten kommer vara
att placera solfångarna på taken. Detta med tanke på efterfrågan gentemot möjlig takarea.
7.1.2 Dimensionering
Vid dimensionering av solfångare har vi strävat efter att kunna täcka tappvattenbehovet
under sommarmånaderna, alltså då solfångarna producerar som mest värme. Detta medför
att pannorna inte alls behöver gå under sommarmånaderna, då varken uppvärmning av
bostäder eller tappvatten krävs av pannorna. Genom att dimensionera på detta sätt kommer
solfångarna alltid att utnyttjas maximalt då det aldrig produceras värme som inte kan
nyttjas. Den värme som produceras från solfångarna men inte kan användas för stunden tas
till vara på med hjälp av ackumulatortankarna och kan på så sätt användas på t.ex. natten
eller molnigare dagar.
7.1.3 Verkningsgrad
Det finns en rad faktorer som påverkar verkningsgraden för solfångare. En av de största är
infallsvinkel av solljuset på solfångaren. De plana solfångarna påverkas mer än
vakuumsolfångarna beroende av infallsvinkeln. Givetvis är det betydande att man beaktar i
vilken vinkel man placerar solfångarna, oavsett vilken modell man använder.
Det man kan fundera lite extra på när det gäller montaget är att solfångare inte
nödvändigtvis måste placeras med bästa infallsvinkeln mot solen då solen potentiellt kan ge
den största produktionen. Det kan vara fördelaktigt att istället ha vinkeln optimerad så att
solen vid lägre strålning ändå ger god produktion. Detta gör att man kan få en
topproduktion som är lägre, men istället utvinna värme under en längre tid på året och på så
sätt en större total produktion. Med ackumulatortankar blir denna anpassning dock av
mindre betydelse men fortfarande betydande. Verkningsgraden varierar med solstrålarnas
infallsvinkel vilket också ger en variation i energiproduktionen för solfångarna. Därför
40
önskar man att ställa vinkeln så att det ger en högre verkningsgrad höst-/vår-tid, d.v.s. en
vinkel runt 60° så den mer vinkelrät mot solen de årstider solen är lägre. På sommaren får
man så mycket energi utav solen att de inte behöver vara helt vinkelräta mot solen med en
lägre vinkel. Det finns även inställbara solfångare med motordrivna ställ som man kan
justera vinkeln med beroende av årstid. (SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut och
Svensk Solenergi, 2010)
Vinden och omgivningens temperatur är faktorer som försämrar verkningsgraden för en
solfångare, i större grad för en plansolfångare än för en vakuumsolfångare, då vakuumet
ger en god isolering som gör att de påverkas mindre av omgivande temperatur och vind.
Vid planering kan det därför vara lämpligt att i mån av möjlighet försöka hitta en placering
av solfångarparken som ligger i lä eller åtminstone inte i områdets mest vind utsatta plats.
Det är lättare att rengöra plansolfångare än vakuumrör, samma sak när det gäller
snöröjning.
7.1.4 Anslutning
Anslutning av solfångarparken sker med störst effektivitet när man kan ansluta enligt
retur/retur principen till fjärvärmenätet. Det innebär att vattnet som skall värmas i
fjärrvärmenätet hämtas/levereras, från/till retur sidan på fjärvärmenätet. Detta ger bästa
möjliga produktionsmöjlighet av värme för solfångarna då de tar vatten av den lägsta
temperaturen för hela systemet, vilket möjliggör största möjliga temperaturhöjningen.
Denna anslutningsvariant är dock inte alltid lämplig beroende på vad man har för
pannanläggning
Enklaste och bästa alternativet när det kommer till regleringen är även det att ansluta
retur/retur, till skillnad från retur-framledning. Det som komplicerar regleringen i returframledning är att pannan måste regleras så att den inte ger ut en för stor effekt, vilket leder
till att solfångaranläggningen inte kommer kunna tillföra lika mycket effekt då den måste
upp i en högre temperatur innan den kan börja leverera till framledningssidan av
fjärvärmenätet. Samtidigt måste pannan ändå ge tillräckligt stor effekt för att allas
värmebehov skall kunna tillgodoses efter det har passerat solfångaranläggningen. Dessutom
är temperaturen som kommer in till solfångaranläggningen högre i retur-framlednings
principen än för retur/retur (se figur 10).
41
Retur-framledningsprincipen gör att temperaturhöjningen över solfångaranläggningen inte
blir lika stor vilket är negativt för solfångarnas effekt, samtidigt som regleringen är mera
komplicerad. Därför är retur/retur principen att föredra. (Svensk fjärrvärme, 2009)
(Lennermo, 2015)
Figur 10 Schematisk bild över hur ett retur/retur-system ser ut i praktiken
7.2 Avloppsvärmeväxlare
Avloppsvärmeväxlare är en enkel teknologi men en väldigt användbar tillämpning. Syftet
är att få tillbaka en viss del av den energi som redan är tillsatt i varmvattnet från de andra
systemen. Den gör detta genom att monteras som ett rör. Utanpå detta rör leds kallvatten in
genom en spiral, på så sätt överförs värmen från avloppsvattnet till kallvattnet utan någon
kontakt eller beblandning (Se figur 11).
Tekniken i en avloppsvärmeväxlare är simpel och har inga rörliga delar som kan gå sönder
med tiden, de även görs i koppar och rostar inte. De kräver ingen extra tillförd energi utan
genom sker enbart konvektion. Avloppsvärmeväxlare kan användas på olika sätt, de kan
användas för att värma det kalla färskvattnet in i en varmvattenberedare eller tillexempel
förvärma kallvattnet som går in i en värmväxlare om man har till exempel fjärrvärme. Man
kan även använda denna värmeenergi för att värma kalla sidan på en sjövärmepump
42
.
Figur 11 avloppsvärmeväxlare (Ekologiska Byggvaruhuset, 2015)
7.2.1 Verkningsgrad
Verkningsgraden för en värmeväxlare varierar kraftigt från fall till fall och rör sig om 20 –
55 %. Detta är lovande då det minst kan röra sig om 1/5 av återvinning av spillenergi och
upp till mer än 1/2 vid högsta verkningsgraden (ståendes se figur 12) (Rörmontage, 2015).
Figur 12 installerad och isolerad avloppsvärmeväxlare (Rörmontage, 2015)
43
7.3 Fall 1: Skärgårdsstaden
7.3.1 Solfångare
Investeringen och produktionen av solfångarparken till detta fall är beräknat utifrån offerten
för fall 2 – tvillingstaden från Kardonar. Dock har man skalat ner denna anläggning
procentuellt för att passa till fall 1 – skärgårdsstaden. Nedskalningen är gjort med
tappvattenproduktion för fall 1 genom tappvattenproduktion för fall 2. Detta ger sedan en
faktor som har multiplicerats med värmeproduktionen och investeringen. Solfångararean i
detta fall kommer att bli ungefär hälften av den arean som är beräknad att byggas i Fall 2
Tvillingstaden.
Produktionen värme är beroende utav solfångararean, investeringen beror till störst del av
mängden solfångare. Så genom att minska investeringskostnaden och produktionen
procentuellt för att passa in till skärgårdsstaden, bedömer man detta som en möjlig lösning.
(Se bilaga 3)
7.3.2
Avloppsvärmeväxlare
Eftersom det är mestadels fristående hus i detta fall är det lättare att dimensionera. Det är
uppskattningsvis dimensionerat att det skall vara en avloppsvärmeväxlare per hushåll och
där med blir det uppskattningsvis lätt att dimensionera och räkna ut
investeringskostnaderna. Tillverkaren säger att återbetalningstiden rör sig runt 7 – 8 år
antagligen beräknat med högsta verkningsgraden, den tid som sparar in investeringen på
sparad värmeenergi genom återvinning. Om man inte har plats med en stående
avloppsvärmeväxlare då de måste monteras under avloppsnivån, finns det liggande
värmeväxlare som ett alternativ.
7.3.3 Möjligheter avloppsvärmeväxlare
Enligt tillverkarens lägsta angivna verkningsgrad vid några mätningar är
återbetalningstiden 21 år. Vid en verkningsgrad på cirka 40 % kommer detta då ge en
återbetalningstid på cirka 10 år. Tillverkaren som anger en återbetalningstid på cirka 8 år
har högst troligen räknat ut detta genom att använda den högsta verkningsgraden emellan
50 – 55 % (se tabell 14).
44
Tabell 14 Data för avloppsvärmeväxlare i fall 1 beräknat med payback-metoden
Avloppsvärmeväxlare
Värmeväxlare
1000
Hushåll
470
Investering
470 000
Min verkningsgrad
0,2
Tappvatten
1 892 000
Återvinning
378 400
Besparing
22 674
Återbetalningstid
21
€/st.
St.
€/st.
kWh
kWh
€/år
år
7.4 Fall 2: Tvillingstaden
7.4.1 Solfångare
Till tvillingstaden är pris och värmeproduktion på solfångaranläggningen från Kardonar.
Tvillingstaden är en stor bebyggelse som troligen kommer växa till sig under en längre
tidsperiod vad det gäller invånare. Detta medför att till en början så kommer troligen inte
lika stora effekter krävas till området. Detta till skillnad från pannorna som byggs och
direkt finns tillgängliga till området med stor effekt. Även om den inte behövs så kan
solfångarparken byggas ut i etapper i takt med att värmebehovet ökar. Man kan t.ex. inleda
med att installera 1700 m2 solfångare, och sedan ytliggare 1700 m2 i två steg senare när
behovet har ökat. Utbyggningarna bör göras är då solfångaranläggnigen inte längre klarar
att täcka behovet för tappvarmvatten till orten sommartid. (Se bilaga 3)
7.4.2
Avloppsvärmeväxlare
I detta fall är det lite svårare att uppskatta hur man skall dimensionera antalet värmeväxlare.
Man har 300 fristående hushåll samt cirka 100 lägenhetshus (Wegelius, 2015). Det är
dimensionerat som så att en värmeväxlare skall installeras i varje fristående byggnad. För
lägenhetshusen tillämpas avloppsvärmeväxlarna bäst seriekopplade. Man dimensionerar
dem så att de sätts en efter varje våning i samma stam, där med en efter toppvåningen och
sedan efter varje våning ner till källaren. Det är uppskattningsvis ett medel på fyra våningar
i varje lägenhetshus och därmed fyra värmeväxlare. Det rekommenderas att de skall
installeras där man har fri sikt eller åtminstående möjlighet att se dem, då det är underlättar
att inspektera för läckage i framtiden (Rörmontage, 2015).
45
7.4.2.1 Möjligheter avloppsvärmeväxlare
I Tvillingstaden är det dimensionerat med ett medel på fyra värmeväxlare per
flerbostadshus. Det kommer högst troligen behöva specialtillverkas andra dimensioner för
en sådan värmeväxlare, då de främst är gjorda med en innerdiameter på 100 mm för
normala hushåll. Det är även en tanke att återbetalningstiden är lite optimistisk då
investeringskostnaden på en större modell värmväxlare kommer att kosta mera, samt att det
är nu räknat att den kommer att kunna minst ta upp 20 % av ett helt lägenhetshus
tappvatten.
Återbetalningen kommer att ta upp till max 16 år enligt payback metoden, då det är
beräknat med den sämsta givna verkningsgraden upptagen under mätningar för denna
värmeväxlare (se tabell 15).
Tabell 15 Data för avloppsvärmeväxlare i fall 2 med payback metoden
Avloppsvärmeväxlare
Värmeväxlare
1000
Hushåll
300
Lägenhetshus
100
Investering
700 000
Verkningsgrad
0,2
Tappvatten
3 742 000
Återvinning
748 400
Besparing
44 844
Återbetalningstid
15,6
46
€/st.
st.
st.
€
kWh
kWh
€/år
år
8 ACKUMULATORTANK
En ackumulatortank är gjord för att lagra (ackumulera) energi i form av vatten vid en högre
temperatur. Man önskar att använda sig utav ackumulatortankar i ett system då det ger en
tröghet i systemet. Har man ett system direktkopplat till abonnenten utan
ackumulatortankar kommer det behövas stora effekter dygnet runt då man måste producera
värmeenergi så fort det behövs. Med en ackumulatortank kan man periodvis värma upp
dessa tankar med varmvatten så att när abonnenten behöver varmvatten tas det från
ackumulatortankarna och sedan kan systemet värma upp nytt vatten under en längre period.
Man har tre skikt i en ackumulator, där botten är den kalla sidan och toppen den varma
sidan, i mitten finns mellanskiktet. Man önskar att det skall ske en skiktning då det ökar
ackumulatorns verkningsgrad samtidigt som man inte vill att den skall bli för stor då vattnet
är för kallt för att användas. Har man för högt flöde förstör man skiktningen, därför
försöker man sprida ut flödet i tanken så att det inte bildar för stora strömmar (Ekeborg &
Svenningsson, 2015)
Vanliga sätt att dimensionera ackumulatortankar för enskilda småhus och fastigheter är att
använda sig utav 10 – 12 liter per effektiv bostadsyta (Löfgren) för att täcka värmebehovet i
ett hushåll. I detta fall kommer det att innebära stora volymer och utrymme samt
investeringar för att det skall uppfyllas. 10 – 12 liter per effektiv bostadyta är en
dimensionering för vanliga hushåll som inte kan tillämpas i detta fall av två orsaker. Den
första orsaken är att en effektiv kvadratmeter bostadsyta för ett vanligt hus har högre
värmebehov än för motsvarande för ett passivhus. Den andra anledningen är att denna
generalisering högst troligen fungerar enbart för enskilda egnahemshus möjligtvis mindre
flerbostadshus, men vid större fall kommer det att ge ofantliga dimensioner.
Genom att istället beräkna till exempel hur stor volym det behöver vara för att lagra energi
tillräckligt för att täcka värmebehovet under en vinterdag, kan man se hur stor maximal
aktiv volym det kan behövas för att täcka hela behovet. En ackumulatortank behöver högst
troligen inte behöva kunna täcka hela behovet då den främst skall vara till för att motverka
spetslastbehovet och ge en bättre arbetsgång för primärsystemet. Har man dimensionerat en
tillräckligt stor ackumulatortank behövs det eventuellt inte det primära systemet
dimensioneras för -20 °C vid hög last (hög tappvattenförbrukning). Det innebär att man kan
spara in på anläggningen och dimensionera den mindre än vad som är gjort vid -20°C.
47
Med ekvation 12 nedan kan man räkna ut hur stor aktiv volym man behöver i en eller flera
ackumulatortank(ar) beroende på hur stort behov man har. Den aktiva volymen är den
effektiva volymen man kan använda för energilagring. En ackumulatortank har en viss
dödvolym utöver denna som inte kan fyllas helt (Ek, 2005)
Ekvation 12 för beräkning av den aktiva volymen i en ackumulator beroende av energibehovet (Tallus, 2015)
 Q = Energi [kWh]
 ρ = densiteten för vatten [ kg/m3]
 Cp vatten = specifik värmekapacitet för vatten [kJ/kg °C]
 ΔT = temperaturdifferens mellan in och ut vatten [°C]
Man uppskattar att halva årsbehovet är mellan 1 dec – 28 feb och därmed tar man antal
dagar (89 dagar) i dessa månader och delar med halva energibehovet för ett år. Då får man
ett uppskattat värde för hur stort behovet är en genomsnittlig vinterdag. Med hjälp av detta
räknades det hur stor volym som behövs för en halv vinterdag, d.v.s. 12 timmar.
(Dannström, 2014)
Ackumulatortankvolymen är beräknad med en intemperatur på 50°C och en uttemperatur
på 85 °C, en mindre temperaturskillnad kräver en större ackumulatorvolym för att
ackumulera motsvarande energimängd.
Även fast man kan räkna ut den aktiva volymen lämnar det fortfarande frågor om hur man
skall dimensionera en ackumulator storlekmässigt. När man pratar om storleken på en
ackumulatortank är det underförstått att det är cylindrisk form. Man pratar då om H/D –
förhållande, d.v.s. höjden (H) som ett förhållande av diametern (D). Man säger att H/D = 1
ger ett minimum när det gäller hur stor yta som krävs gentemot volym, och allt större ger
mer volym förhållandevis till markytan (Fredriksen & Werner, 2014).
48
När det gäller konvektion till omgivningen sägs H/D = 0.5 vara ett optimum (Tallus,
2015). Dessutom ger ett lägre H/D mindre påfrestningar på konstruktionen då det bildas
vattenpelare som ger upphov till tryck i botten på tanken. Där med ger ett större H/D även
en större volym gentemot area, samt högre tryck i botten i form av tryckspänningar.
Samtidigt vill man dimensionera H/D- förhållandet väl för att minska gränsskitet i tanken.
Gränsskiktets storlek minskar när H/D ökar, vilket medför att mängden nyttig energi i
ackumulatorn ökar. Det finns en dimension som anses vara optimalt för en trycklös
ackumulatortank vilket är ett H/D-förhållande mellan 1,5 – 2,0. (Fredriksen & Werner,
2014)
För att räkna ut hur dimensioneringen skall göras har man i detta fall använt sig utav
dimensionen H/D = 2, vilket ger ett förhållande enligt ekvation 13.
√
Ekvation 13 beräkning för dimensionen där höjden är satt som är ett förhållande av diametern
Det skall dock tilläggas att dimensionen inte inkluderar godstjockleken för tanken eller
isoleringen runt tanken. Dimensionerna kommer därmed bli större som färdig tank än vad
som är uträknat i detta arbete.
När inte en pump och turbinlösning används går det bra att sänka trycket med ventiler och
höja det med pumpar (se Figur 13). Urladdning sker genom att urladdningspumpen (1) kör
och höjer trycket från ackumulatorn mot framledningen på värmeverket och samtidigt är
urladdningsventilen (4) öppen. När laddning av ackumulatorn sker är laddningsventilen (2)
öppen och laddningspumpen (3) kör för att höja trycket från ackumulatorn till
returledningen. (Fredriksen & Werner, 2014)
49
Figur 13 Enkel schematisk figur över inkoppling av en trycklös ackumulatortank i ett värmenät om man inte kan
dimensionera ackumulatortanken så att den når upp till trycket i returledningen (höjden) (Tallus, 2015)
8.1 Dimensionering Skärgårdsstaden
För fall 1 med ett behov på cirka 6622 MWh per år är det sagt att halva detta behov är
mellan 1 dec – 28 feb. Detta ger 17 801 kWh ackumulerad värme och en aktiv
ackumulatorvolym på 437 m3 (ekvation 12 och Tabell 16) beräknat för snittet av en halv
vinterdag.
Denna ackumulatortank täcker med de här dimensionerna nästan hela behovet under 12
timmar vid -15°C inklusive max tappvattenbehov under 2,5 timmar som är tillsammans
18000 kWh (se tabell 9 kapitel 3.12.2).
50
Tabell 16 Uträknade värde för en ackumulatortank medräknat dimensioner samt pris
Ackumulatortank skärgårdsstaden
Behov 12h vinterdag
17801 kWh
Energi i fulladdad tank
64083871 kJ
Densitet vatten
1000 kg/m^3
Cp vatten
4,19 kJ/(kg°C
T framledning
85 °C
T retur
50 °C
V aktiv
437 m^3
Diameter (D)
6,5 m
Höjd (H)
13 m
D blir 6,5 meter och höjden 13 meter enligt H/D = 2 enligt ekvation 13. Spetslasten för
tappvatteneffekten i detta fall är 240,7 kW. Effekten är uppskattad att ske under en 2,5
timmars period enligt kapitel 3.7. Detta ger oss ett värmebehov på cirka:
Detta energibehov för spetslasten av tappvatten tas upp effektivt av ackumulatortanken.
8.2 Dimensionering Tvillingstaden
För fall två är det räknat på samma sätt som i fall 1 men med ett årligt behov på 13 097
MWh. Det ger 35 207 kWh ackumulerad värme för att täcka 12 timmar under en
genomsnittlig vinterdag och en tank med en aktiv volym på 864 m3 (ekvation 12 & tabell
17). Denna ackumulatortank kommer att kunna täcka nästan 12 timmars värmebehov vid 20°C och ett max tappvattenbehov under 2,5 timmar som är tillsammans 36 331 kWh (se
tabell 12 kapitel 3.13.2).
Tabell 17 Uträknade volymen och dimensioner för ackumulatortank som skall täcka 12 timmar under en genomsnittlig
vinterdag
Ackumulatortank Tvillingstaden
Behov 12h vinterdag
35207
Energi i fulladdad tank
1,3E+08
Densitet vatten
1000
Cp vatten
4,19
T ut
85
T in
50
V aktiv
864
Diameter (D)
8,2
Höjd (H)
16,4
51
kWh
kJ
kg/m^3
kJ/kg°C
°C
°C
m^3
meter
meter
Spetslasten för tappvatteneffekten i detta fall är cirka 1000 kW. Effekten är uppskattad att
ske under en 2,5 timmars period enligt kapitel 3.7. Detta ger oss ett värmebehov på cirka:
Detta energibehov för spetslasten av tappvatten kan försörjas med hjälp av
ackumulatortanken.
8.3
Ackumulatortank Kardonar
Enligt offerten från Kardonar (Bilaga 3) är systemet beräknat med en ackumulatortank av
storleken 500 m3 för fall 2. Detta ger då en ackumulerad värmeenergi enligt ekvation 12:
Detta ackumulerar tillräckligt med värme för att täcka värmebehovet för tappvattnet samt
värmen vid en utetemperatur 0 °C i 12 timmar där värmebehovet är (19 962 kWh vid 0 °C,
se tabell 12 kapitel 3.13.2).
Vi anpassade ackumulatortanken från Kardonar linjärt för att anpassa till fall 1
Skärgårdsstaden genom att jämföra totala värmebehovet för fall 1 genom fall 2 d.v.s.
Denna faktor multipliceras med ackumulatorvolymen för fall 2 (500 m3) som då ger en
volym på cirka 253 m3. På samma sätt kan man räkna ut värmeinnehållet om man utgår
ifrån samma parametrar (se ekvation 12).
Om man jämför detta med tidigare uträknat spetslast för tappvatten i fall 1, ser vi att denna
tank med god marginal klarar att ta upp tappvattenlasten som är 602 kWh. Denna tank
klarar även som i motsvarande för fall 2, ge ut värme i nästan 12 timmar med en
utetemperatur som ligger näst intill 0°C (10 991 kWh vid 0°C se tabell 9 kapitel 3.12.2)
52
8.4 Ackumulatortank dimensionerat för 63°C
När det gäller värmepumparna kan de som högst i detta fall ge ut 63°C. Det innebär att man
måste även dimensionera ackumulatortanken efter detta för att de teoretiskt skall kunna
täcka samma värmebehov. Vid dimensionering för 85°C har man utgått från att kunna
ackumulera behovet för 12 timmar en genomsnittlig kall vinterdag uträknat genom
värmebehovet. Gör man på samma sätt med en temperatur på 63°C i ackumulatortanken
kommer det att ge en ökad volym samt investeringskostnader.
8.4.1 Fall 1 Skärgårdsstaden 63°C
Enligt ekvation 12 räknades volymen ut som i tidigare fall, och dimensionerna räknades ut
genom ekvation 13. Man ser klart i tabell 18 att en lägre temperatur ger en större aktiv
volym i ackumulatortanken.
Tabell 18 visar behovet för en halv genomsnittlig vinterdag samt storleken för en ackumulatortank dimensionerad för
63°C
Ackumulatortank skärgårdsstaden
Behov 12h vinterdag
17801 kWh
Energi i fulladdad tank
64083871 kJ
Densitet vatten
1000 kg/m^3
Cp vatten
4,19 kJ/(kg°C
T framledning
63 °C
T retur
50 °C
V aktiv
1176 m^3
Diameter
9,1 m
Höjd
18 m
53
8.4.2 Fall 2 Tvillingstaden 63°C
Samma sak som i fall 1 gjordes för fall 2, där man med ekvation 12 räknade ut volymen
enligt värmebehovet för en genomsnittlig halv vinterdag och därefter räknas dimensionerna
ut för ackumulatortankens dimensioner. Som bevisas i tabell 19 ser man att volymen ökar
drastiskt från 864 m3 vid en framtemperatur på 85°C till en volym på 2327m 3 för en
framtemperatur på 63°C.
Tabell 19 visar ackumulatortank uträknad för en genomsnittlig kall vinterdag innehållande 12 timmar med en
temperatur 63°C
Ackumulatortank Tvillingstaden
Behov 12 vinterdag
35207 kWh
Energi i fulladdad tank
1,3E+08 kJ
Densitet vatten
1000 kg/m^3
Cp vatten
4,19 kJ/kg°C
T ut
63 °C
T in
50 °C
V aktiv
2327 m^3
Diameter
11,4 meter
Höjd
22,8 meter
54
9 INVESTERINGAR OCH KOSTNADER
I detta kapitel pressenteras en sammanfattning av alla investeringar, utgifter samt intäkter
för diverse system. En återbetalningsmetod som används är Payback-metoden vilket är en
enkel metod för att bara uppskatta ungefär hur lång tid det tar tills systemet blir lönsamt.
Där T är återbetalningstiden, G investeringen och a är årligt överskott.
Det kommer även att göras investeringsberäkningar enligt nuvärdesmetoden som är ett
bättre sätt att räkna ut investeringar som sträcker sig en längre tidsperiod genom att
använda Mariehamns stads egen kalkylränta. På detta sätt ser man lönsamheten i en
investering.
Det har räknats med två olika återbetalningsperioder där en är en period på 10 år och en
annan är en period på 20 år. Efter denna tidsperiod ses anläggningen fortfarande som helt
brukbar och borde kunna fortsätta att vara i drift många år framöver. God service och
allmän skötsel av en anläggning ger den mycket längre livslängd än för motsvarande med
dålig service och skötsel.
Kalkylräntan som används är 4,5 % och investeringsfaktorerna är tagna från bilaga 4.
Det genomsnittliga priset som man kan ta ut för värmen till abonnenten är justerat så det
precis skall täcka investeringen efter 20 år eller 10 år, d.v.s. det är ett minimum och ett
högre pris än detta kommer medföra tidigare lönsamhet för systemet.
9.1 Ackumulatortank
I denna rubrik undersöks två olika metoder att uppskatta priset för en ackumulatortank i de
olika fallen.
9.1.1 Tillverkningspris
För att uppskatta vad priset blir för tillverkning av en ackumulatortank av dessa storlekar
finns det ett tidigare arbete som är gjort för att dimensionera en ackumulatortank för
spillvärmen från ett förädlingsverk i Kiruna.
55
Det finns en framtagen ekvation nedan (se figur 14), som är gjord genom att studera
tidigare projekt gjorda i Sverige och vad dessa tankar kostar att tillverka gentemot volymen.
Med hjälp av KPI (konsumentprisindex) och ett stålprisindex anpassades priserna till när
detta arbete var gjort. För att validera att den anapassade kurvan stämde kollade man upp en
tank som var byggd 2009 av storleken 20 000 m3 och den kostade 25 Mkr vilken stämde
överrens med den framtagna grafen. Det byggdes även en ackumulatortank av storleken
8000 m3 2006 i Hofors som kostade 7.6 Mkr att bygga med all kringutrustning, vilken
nästan var halva av totala kostnaden på 15,6 Mkr där installationen tillkom. (Skogfält,
2010)
Figur 14 Ackumulatortankkostnader enligt (Skogfält, 2010) där installationskostnader inte ingår
Denna ekvation fungerar inte i vårt fall då det visas att tankar mindre än cirka 8000 m 3
skulle ge en negativ tillverkningskostnad. Genom att skapa en egen ekvation om man antar
att förhållandet istället är linjärt (Skogfält, 2010) mellan 0 – 8000 m3 får man istället
följande:
Om en tank på 8000 m3 kostar cirka 9,5 Mkr och att det antas vara ett linjärt samband, kan
man räkna ut räta linjens ekvation där den skär y-axeln vid 0. K-värdet blir
. Med detta kan man räkna ut priset för ackumulatortankarna som blir i fall ett
med volymen 437 m3 0,52 Mkr och i fall två med en tank på 864 m3 1,1 Mkr.
56
9.1.2 Installationspris
Installationskostnaden är uppskattad genom en metod från samma arbete angående
dimensionering av ackumulatortankar. Här har man tittat på vad det kostade att installera
ackumulatortankarna i fyra olika projekt av större tankar. Efter det har man gjort en linjär
trendlinje för att kunna allmänt uppskatta för olika fall. I detta fall fungerar det inte då
denna ekvation skulle ge en installationskostnad på cirka 6 Mkr för en tank med volymen 0
m3 (se figur 15). Men man har däremot sett att installationskostnaden tenderar till att bli
lika mycket som tillverkningskostnaden. I detta fall skulle det då ge en totalkostnad på 1,1
Mkr i fall 1 och 2,2 Mkr i fall 2. (Skogfält, 2010)
Figur 15 Installationskostnader för ackumulatortank och kringutrustning enligt (Skogfält, 2010)
9.1.3 Pris ackumulatortank inklusive installation Kardonar
Enligt prisuppgifter för en ackumulatortank på 500 m3 från företaget Kardonar kostar den
cirka 250 k€ inklusive installation (Mattsson, 2015). För att jämföra med de andra
uträknade ackumulatortankarna i tidigare kapitel, kostar ackumulatortanken från Kardonar
det dubbla för motsvarande volym.
Man kan då konstatera att det är svårt att uppskatta kostnaden för ackumulatortankarna som
är uträknade och borde då istället utgå ifrån Kardonars alternativ. Den har mindre volym
och täcker upp ett mindre värmebehov, men anses vara tillräcklig enligt Kardonars
erfarenhet.
57
Därmed kommer ackumulatortanken från Kardonar att användas i fall 1 som den nerskalade
versionen. Man har där använt förhållandet från kapitel 8.3 och multiplicerat med
ackumulatortanksvolymen och då gav det 253 m3, samma sak gjordes med priset som ger
halva kostnaden gentemot fall 2, om man antar att pris gentemot volym är ett linjärt
samband.
9.2 Värmepumpar
I vårt fall har man valt att se på två olika sorters värmepumpar från företaget Carrier AB.
En modell som heter 30HXC230 ger cirka 800 kW värmeeffekt och en annan större modell
som heter 30HXC310 ger cirka 1100 kW värmeeffekt (se Bilaga 1).
Värmepumpar är en speciell installation pga. stora maximala startströmmar som gör att det
kommer behövas installeras transformatorer för den höga strömmen för att motverka dessa.
Detta ger en hög investeringskostnad utöver värmepumpsystemet samt en eltariff för
industri. En transformator har även förluster som i sin tur ger en ytterligare driftkostnad.
Kravet är att man måste ha mjukstart på värmepumparna då med frekvensreglering av
drivmotorn för skruvkompressorn. Observera att i priset ingår inte transformatorer eller
installation av kollektorslangar (Ryhre, 2015). Kollektorslangarnas längd för respektive fall
är följande:
 Fall 1Skärgårdsstaden 80 km
 Fall 2 Tvillingstaden 145 km
I dessa fall kommer den andra metoden att användas för att uppskatta priset för
ackumulatortankarna då de har mycket större volymer än för motsvarande pannanläggning.
Det innebär att priset kommer att anpassas linjärt med volymen för tankarna. I bilaga 1
finns inte priset för kollektorslang med. Priset är taget från en 500 meter kollektorslang och
sedan anpassat till längden för i de två olika fallen. Detta ger en uppskattning för vad priset
kommer att bli. Priset för en 500 meters kollektorslang är cirka 761 € med dagens
valutavärde (Rörprodukter, 2015).
9.2.1 Driftkostnader
Driftkostnaderna är främst elavgifter. Elavgifterna kommer att gå enligt
högspänningstarifferna för Mariehamns elnät för år 2015. Anslutningsavgiften är 9204 € i
fast pris och utöver det tillkommer årliga fasta avgifter på 5 088,4 € plus 106,23 €/kW/år
58
ink/ moms. Utöver detta är det normal taxa beroende på årstid och dygn men ett snitt ger en
elöverföringsavgift 0,0223 €/kWh samt en vanlig elavgift på 0,0591 €/kWh.
Det skall tilläggas att det inte har gjorts någon känslighetsanalys i detta fall, utan man
försummar det och antar att elpriserna skall hålla sig förhållandevis stabila framöver.
9.2.2 Fall 1 skärgårdsstaden
I fall 1 är pumparna dimensionerade för att kunna täcka värmebehovet med högt
tappvattenuttag vid -20 °C. Den slutliga siffran hamnade runt cirka 1800 kW och därmed
tillämpas bäst två av den mindre typen pumpar (800 kW). Kostnaden per pumpenehet är
70 000 €.
9.2.3 Investeringskalkyl Skärgårdsstaden
Eleffekten räknas ut genom att använda COP. Då man har ett COP på 2,9 innebär det att
man förbrukar nästan en tredjedel av värmeeffekten som eleffekt. På så sätt får man reda på
hur stor eleffekt som behövs. Med ett energibehov på 6 622 MWh ger det oss ett elbehov på
2404 MWh. Med detta har man fått genomsnittliga utgifter till 204 964 € /år. Detta är
inklusive det man tjänar in per år med solfångaranläggningen.
Investeringskostnaden för hela anläggningen exklusive transformator, blir 2 312 000 €. I
detta ingår värmepumparna, solfångare och tillhörande ackumulatortank (1176 m3) samt 80
km kollektorslang, kulvertläggning (3800 m) samt installationskostnader och optimering
för anläggningen dessutom priset för rörsystemet. Efter 20 år med en kalkylränta på 4,5 %
samt ett genomsnittligt värmepris på 68 €/MWh är investeringen lönsam (se figur 16).
För motsvarande efter 10 år så krävs det att man tar ut ett genomsnittligt värmepris på 94
€/MWh (Se bilaga 5).
59
1000000
500000
0
kostnad €
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
-500000
Investering
årliga driftkostnader
-1000000
Årliga intäkter
överskott
-1500000
-2000000
-2500000
tid år
Figur 16 Nuvärdesmetoden för värmpumpar i fallet skärgårdsstaden, där man har räknat med en 20 årig
återbetalningstid
9.2.4 Fall 2 Tvillingstaden
För Tvillingstaden som är det största alternativet är det den större modellen värmepump
som är alternativet. Effektbehovet som skall täckas som mest då beräknat som tidigare vid 20 °C samt ett högt tappvattenuttag rimligast på morgonen samt kvällstider uppnår 3700
kW. De större alternativen värmepumpar ligger runt 1100 kW värmeffekt vid uppskattad
motsvarad havstemperatur runt cirka 7 °C. Uttemperaturen på den varma sidan är beräknad
att bli 63 °C. För att täcka detta behov är lösningen tre stycken värmepumpar.
9.2.5 Investeringskalkyl Tvillingstaden
Driftkostnaderna inklusive det man sparar in med solfångarna per år blir 389 531 €/år.
Utöver detta beräknas investeringen att bli 3 992 000 €. Detta inkluderar solfångare,
ackumulatortank (2327 m3) och värmepumpar kollektorslang på 145 km, kulvertläggning
(3800 m) samt installation av anläggningen och optimering. Transformator ingår inte i
priset. Energibehovet beräknas att bli 13 097 MWh/år och där med ett uppskattat totalt
elbehov på 4678 MWh/år med ett COP på cirka 2,9. Investering blir lönsam efter 20 år om
man har en kalkylränta på 4,5 % samt ett genomsnittligt värmepris på 64 €/MWh (se figur
17).
För motsvarande efter 10 år behövs ett genomsnittligt värmepris på 89 €/MWh.
60
(Se bilaga 5).
2000000
1000000
0
kostnad €
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
-1000000
Investering
årliga driftkostnader
-2000000
Årliga intäkter
Överskott
-3000000
-4000000
-5000000
tid år
Figur 17 Återbetalningstid enligt nuvärdesmetoden där man ser beroende av minsta genomsnittliga värmepris om
investering lönar sig om 20 år
9.3 Närvärmeverk
Närvärmeverket planeras att drivas med pellets som bränsle. Anledningen till att pellets är
det främsta alternativet för att det är ett enkelt bränsle att hantera, det finns många
leverantörer i Finland och Sverige, till och med lokalt på Åland.
Prisuppgifterna som är använt för beräkningarna av bränslekostnaderna för ett år är tagna
från ett svenskt företag i Laxå. Priset är för bulkpellets med storleken 8 mm. Anledningen
till att priset inte kommer från ett mer lokalt företag på Åland är för att det inte har gått att
fått tag på specifikt pris från de lokala pelletsföretagen. Eftersom det rör sig om så stora
mängder pellets är det bulkpellets det rör sig om och i detta fall ger det ett rabatterat pris
och gratis fraktkostnad om man köper större kvantiter. Man får ut i genomsnitt cirka 4,74,8 MWh energi utav ett ton pellets. På så vis kan man räkna ut hur stora kvantiter det
behövs för att täcka årsbehovet för respektive fall. Priset för ett ton pellets är i detta läget
277 €/ton.
9.3.1 Investering anläggning Värmeprodukter AB Skärgårdsstaden
I Värmeprodukter AB:s anläggning ingår det en pannanläggning. Extra tillagt i detta pris är
en solfångaranläggning samt ackumulatortank (253 m3) inklusive installation och
kulvertläggning (3800 m). Totala investeringen blir 1 855 038 € och blir lönsam sett över
61
en period på 20 år med en kalkylränta på 4,5 % samt ett genomsnittligt värmepris på 70
€/MWh (se figur 18). För en ekonomisk livslängd på cirka 10 år kommer det att behövas ett
genomsnittligt värmepris på cirka 80 €/MWh (se bilaga 6).
1000000
500000
kostnad €
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Investering
årliga driftkostnader
-500000
Årliga intäkter
-1000000
överskott
-1500000
-2000000
tid år
Figur 18 visar återbetalningstiden efter 20 år enligt nuvärdesmetoden, där man har justerat det genomsnittliga priset
enligt minimum för lönsamhet
9.3.2 Investering anläggning Kardonar Skärgårdsstaden
Kardonars anläggning ingår allt d.v.s. panncentral, ackumulatortank, solfångare
kulvertläggning samt installation och driftoptimering av detta, kommer att kosta 2 123 424
€. Med en kalkylränta på cirka 4.5 % och med en ekonomisk livslängd på 20 år kommer
investeringen att bli lönsam med ett genomsnittligt värmepris på cirka 73 €/MWh (se figur
19). För motsvarande med en ekonomisk livslängd på cirka 10 år behövs det ett
genomsnittligt pris på cirka 85 €/MWh (se bilaga 7).
62
1000000
500000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Investering totalt
Intäkter
€
-500000
-1000000
Utgifter
-1500000
Överskott
-2000000
-2500000
Tid [År]
Figur 19 visar lönsamheten i investeringen efter 20 år enligt nuvärdesmetoden
9.3.3 Investering Anläggning Värmeprodukter AB Tvillingstaden
I anläggningen från Värmeprodukter AB är panncentralen inräknad i totala investeringen
exklusive installation. Solfångaranläggningen tillagt från det enskilda fallet inklusive
installation men utan ackumulatortankar. Ackumulatortank (500 m3) lades till från
prisuppgifterna enligt Kardonar som är inklusive installation, kulvertläggning är även
medtaget i investeringen (3800 m). Totala investeringspriset blir då 3 120 998 €. Med en
kalkylränta på 4,5 % och en uppskattad ekonomisk livslängd på 20 år blir investeringen
lönsam med ett genomsnittligt värmepris på 66 €/MWh (se figur 20). För motsvarande men
10 års ekonomisk livslängd behövs ett genomsnittligt värmepris på cirka 75 €/MWh (se
bilaga 6).
63
1500000
1000000
500000
kostnad €
0
-500000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Investering
-1000000
årliga driftkostnader
-1500000
överskott
-2000000
-2500000
-3000000
-3500000
tid år
Figur 20 investeringens återbetalningstid efter 20 år enligt nuvärdesmetoden
9.3.4 Investering anläggning Kardonar Tvillingstaden
I Kardonars alternativ ingår allt i en anläggning det vill säga panncentral, solfångare med
ackumulatortankar, kulvertläggning samt installation och optimering. Med en total
investeringskostnad 3 394 230 € och med en kalkylränta på cirka 4,5 % blir anläggningen
lönsam om man ser att ekonomiska livslängden blir minst 20 år med ett genomsnittligt
värmepris på cirka 68 €/MWh (se figur 21). Om man räknar med att den ekenomiska
livslängden högst kommer att bli 10 år måste man ta ut ett värmepris på cirka 77 €/KWh (se
bilaga 7).
64
1500000
1000000
500000
0
€
-500000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Investering totalt
-1000000
Intäkter
-1500000
Utgifter
-2000000
Överskott
-2500000
Skrotvärde
-3000000
-3500000
-4000000
Tid [År]
Figur 21 Investeringens lönsamhet efter 20 år enligt nuvärdesmetoden för anläggning i fall 2 från Kardonar
9.4 Solfångare
9.4.1 Fall 1 Skärgårdsstaden
Skärgårdsstaden är det mindre alternativet beräknat med en investeringskostnad på cirka
770 k€ för en solfångaranläggning samt en beräknad värmeproduktion på cirka 942 MWh.
9.4.2 Investeringskalkyl Skärgårdsstaden
Anläggning kommer att vara lönsam efter 20 år beräknat med ett genomsnittligt värmepris
till abonnenten på cirka 60 €/MWh (se figur 22). För en ekonomisk livslängd samt
lönsamhet för 10 år krävs det att man tar ett genomsnittligt värmepris på cirka 94 €/MWh.
Enligt paybackmetoden kommer återbetalningstiden för anläggningen att befinna sig runt
cirka 13 år (se bilaga 8).
65
100000
0
-100000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
-200000
€
-300000
-400000
Investering
-500000
Intäkter
-600000
-700000
-800000
-900000
Tid år
Figur 22 Lönsamhet för solfångare i fall 1 för enbart solfångare efter 20 år enligt nuvärdesmetoden
9.4.3 Fall 2 Tvillingstaden
Tvillingstaden har en anläggning dimensionerad för att ge cirka 2000 MWh per år.
Investeringskostnaden är 1,61M€ (se bilaga 3).
9.4.4 Investeringskalkyl Tvillingstaden
Trots det höga investeringspriset kan man säga att efter 20 år ekonomisk livsläng lönar det
sig att investera i denna anläggning, beräknat att man har ett genomsnittligt värmepris på
cirka 61 €/MWh (se figur 23). För 10 år krävs det ett genomsnittligt värmepris på cirka 95
€/MWh. Se bilaga 8.
66
400000
200000
0
-200000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
-400000
-600000
€
Investering
-800000
Inktäkter
-1000000
-1200000
-1400000
-1600000
-1800000
Tid år
Figur 23 lönsamheten i investering av solfångare efter 20 år enligt nuvärdesmetoden
9.5 Avloppsvärmeväxlare
Investeringen för avloppsvärmeväxlarna är beräknade ur hushållets synvinkel då de är
gjorda enligt priset som abonnenten får betala för sin värme. Skulle man istället vilja se hur
lönsamt det är från producentens synvinkel skulle man då istället använda det som en
besparing på driftkostnaderna för de olika alternativen och fallen. Man har även tänkt att
alla bostadsägare vill ha en avloppsvärmeväxlare. I verkligheten måste inte detta vara fallet,
utan ett visst antal bostadsägare kanske inte är intresserade av denna lösning.
9.5.1 Fall 1 skärgårdsstaden
Som tidigare visat är priset cirka 1000 € per värmeväxlare. Antalet kommer att ligga
omkring en avloppsvärmeväxlare per enskillda hushåll.
9.5.2 Investeringskalkyl Skärgårdsstaden
Investeringen är gjort beräknad på en verkningsgrad på cirka 30 %. Med en kalkylränta på
4.5% är investeringen lönsamt över 20 år och lite tidigare men inte så tidigt som 10 år, med
ett genomsnittligt värmepris på 63 €/MWh (se figur 24) . För att investeringen skall vara
lönsam efter 10 år måste värmepriset genomsnittligt höjas till minst 98€/MWh. Enligt
paybackmetoden med en verkningsgrad på 30 % blir återbetalningstiden 12 år (Se bilaga 9).
67
100000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
€
-100000
-200000
-300000
Investering
-400000
-500000
Tid år
Figur 24 Nuvärdesmetoden för avloppsvärmeväxlare i Fall 1 Skärgårdsstaden.
9.5.3 Fall 2 tvillingstaden
I tvillingstaden uppskattas det installeras cirka 700 st totalt.
9.5.3.1 Investeringskalkyl
För att denna investering skall bli lönsam över 20 år krävs det att man kräver ett värmepris
på minst 47€/MWh beräknat med en kalkylränta på 4,5 % (se figur 25). Med samma
kalkylränta men med en beräknad tidsperiod på 10 år kräver att det tas ut ett genomsnittligt
pris på minst 74 €/MWh för att investeringen skall ses som lönsam. Enligt paybackmetoden
så är återbetalningstiden cirka 8 år för denna investering. Se bilaga 9.
200000
100000
0
-100000
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
€
-200000
-300000
-400000
-500000
-600000
Investering
-700000
Överskott/intäkt
-800000
Tid år
Figur 25 Nuvärdesmetoden beräknat med 20 års återbetalningstid för Tvillingstaden
68
10 SLUTSATS
När det kommer till solfångaranläggningen är det en lönsam investering, men en långsiktig
sådan. Investeringskostnaden är väldigt hög vilket innebär att det är mycket pengar som
skall betalas innan anläggningen står klar. Det tar sedan dessutom ett flertal år innan den
höga investeringen har betalat av sig. Å andra sidan så har solfångarna väldigt lång
garantitid, vilket gör att investeringen känns mindre riskfylld. Dessutom bör anläggnigen
betala av sig innan garantitiden löper ut, vilket gör investeringen till ett attraktivt alternativ,
problemet är bara att kunna hitta en finansiering för investeringskostnaden. Alternativet är
att man kan bygga till solfångararea längs med tiden istället för att bygga hela direkt. Detta
möjliggör även att investeringskostnaden kan spridas ut under ett större tidsspann, vilket
eventuellet kan möjliggöra en investering trots att kapitalet skulle vara något lägre än
önskat.
Solfångaranläggningen är för övrigt en väldigt miljövänlig investering, vilket skulle vara en
av det stora målet med denna förundersökning. Det är under tillverkningen, transporten och
installationen av solfångaranläggnigen som miljöföroreningar kan släppas ut, men under
drift är solfångarna både tysta och helt utan utsläpp.
Det är i huvudsak investeringskostnaden som talar mot solfångaranläggningar även om de
till sist i slutändan är lönsamma. En sak som gäller med solfångarna är att de påverkas inte
av stigande priser på diverse bränslen, utan tvärtom blir solfångarna mera lönsam med
stigande bränslepriser.
Solfångarna har väldigt låga underhållskostnader och behov. De kan behöva tvättas ett par
gånger per år för att behålla sin värmeupptagningsförmåga som försämras om panelerna
blir smutsiga.
Det är också viktigt att kommentera att trots vi har beräkningar som högst är 20 år för
solfångarna så fortsätter de högst troligen att producera värme en längre tid än så. Det finns
exempel på solfångaranläggningar från 70-talet som fortfarande är i drift än idag.
69
I offerterna från båda företagen har man väldigt god verkningsgrad över hela
effektområdet. Enligt specifikation varierar Kardonars pannverkningsgrad med 88-94%
beroende av effektuttaget och för Värmeprodukters AB pannverkningsgrad mellan 90-91%.
Pannornas effektuttag regleras steglöst vilket är en fördel även om pannornas
verkningsgrad varierar väldigt lite beroende på effektuttaget. Det är endast vid mycket låga
effektuttag (under 15-25% som verkningsgraden kan sjunka) med då det finns en
ackumulatortank i systemet så kommer pannorna inte behöva köras på låg belastning, utan
kan istället köras på hög belastning och leverera behövd energi till nätet samtidigt som de
laddar ackumulatorn. Man kan om man vill göra mindre ombyggnationer på pannorna så att
man kan elda spannmål och liknande om det skulle bli mer attraktivt i framtiden.
I det stora hela är båda pannorna ett bra alternativ. De har mycket god verkningsgrad, drivs
på ett koldioxidneutralt bränsle och de kombineras mycket bra tillsammans med
solfångaranläggningen.
Värmepumparna är ett komplicerat alternativ. Det attraktiva med värmepumpar är att de är
individuellt effektiva och när de har som sämst verkningsgrad är det fortfarande nästan bara
en tredjedel eleffekt som behövs för att producera värmen. De tre största bekymren som
finns med denna anläggning är följande:
 Höga startströmmar som innebär en investering i en eller flera transformatorer
vilket i sin tur ger en ytterligare investeringskostnad (förväntas att bli mycket
större).
 Låg uttemperatur på 63°C, detta innebär praktiskt att det blir svårt att värma vatten
till 60°C hos abonnenten då kravet att inte riskera att få legionella bakterier i
tappvattnet är dimensionerat till 60°C (Boverket, 2000).
 Installation av kollektorslang. Det kommer ytterligare ge en hög
investeringskostnad samt även ett problem hur man skall placera de långa
slangarna, och om man kan spärra av ett sådant stort område för ankringsförbud.
Som det ser ut nu är det svårt för ett värmepumpsystem att konkurera med ett färdigt
pannsystem enligt offerter från Kardonar och Värmeprodukter AB.
Vi rekommenderar från dessa undersökningar pannsystemet från Kardonar där vi har priset
för ett helt system (solfångare, ackumulatortank, kulvert etc.) inklusive alla kring system
70
samt installation och driftsättning, med enbart pelletspannor. Bestämmer man sig för ett
alternativ från Värmeprodukter AB skulle vi rekommendera att skrota idén om att ha en
oljepanna som backup och istället ha en pellets.
Solfångare har vi utgått ifrån att finnas med i alla alternativen och ingår i alla kalkyler.
Avloppsvärmeväxlarna har en längre återbetalningstid. Dock är den uträknad med en utav
de sämre verkningsgraderna. Vi tror att det är ett bra system att inkludera i ett område som
vill ha en mer miljövänlig stämpel. Då de återvinner energi som annars skall gå till spillo
tycker vi att det är logiskt att försöka ta vara på den. Det man får tänka på är att vi har utgått
ifrån att alla vill ha en avloppsvärmeväxlare, men i verkligheten kommer det högst troligen
att bli så att alla inte ser varför man skall investera i en avloppsvärmeväxlare. Det är ett
bekymmer när det kommer till de fristående husen där det blir svårt att montera stående
avloppsvärmeväxlare då de måste vara under avloppsnivå. Det finns även liggande
avloppsvärmeväxlare som är lättare att tillämpa i dessa fall, liggande värmeväxlare ger
dock en sämre maximal verkningsgrad.
10.1 Utvärdering
Man kan tycka att effekt- och värmebehovsberäkningarna inte är så noggrant uträknade då
de räknades ut genom passivhus normernas kravspecifikationer. Det verkar som det är
sättet som man dimensionerar system generellt. Frågan är om dessa normer kommer att
vara samma om fem år. Vissa företag har redan mer skärpta mål på vad ett värmebehov
skall vara. Med detta i tanke så är kanske inte det uträknade behovet i detta fall helt korrekt
år 2020 utan kommer eventuellt vara mindre.
Angående effektberäkningarna är de gjorda enligt anpassning av U-värden till
dimensioneringsnormerna. Det är svårt i nuläget att veta exakt hur stort varje hus eller
lägenhetshus kommer att vara och deras area förhållanden. Därför är det bästa vi kunde
göra i nuläget var att räkna ut ett areaförhållande för de olika fallen. Där vi använde oss
utav ett genomsnittligt hus i fall 1 och uppskattade bostäderna genom ytorna och antal
våningar i fall 2. Det blir inte exakt men så nära man kan komma i detta skede.
Effektbehovet är uträknat med bestämt U-medel samt den extra tappvattenlasten uträknat
med duschmetoden. Vi tror att denna metod stämmer bra in och det har visat sig i
71
beräkningarna att variationer i tappvattenförbrukningen kan ske även vid de kallaste
temperaturerna och ackumulatortanken kan fortfarande ta upp denna effekt.
Dock skall man förövrigt tänka på att ackumulatortankarna kommer att kunna ta upp hög
spetslast och därför kanske man inte behöver dimensionera upp en anläggning för att täcka
denna. Anläggningen måste vara så stor att man klarar att ladda ackumulatortankarna enligt
önskemål. Nu när det finns offerter ingående en större panna samt en mindre panna kan
man justera lasten lättare efter energibehovet och på så sätt göra processen mer effektiv.
Rörsystemet kommer också ge en ackumulerande effekt, då den innehåller en hel del
vattenvolym. Vi vet inga dimensioner på rören där av har det inte gjorts några beräkningar
av denna volym.
Ackumulatortankarna räknades ut genom ett tidigare mastersarbete från Umeå universitet i
fallet med värmepumpar, då vi var tvungna att räkna ut en större ackumulatorvolym för
63°C. I de andra fallen har vi använt oss utav Kardonars ackumulatortank som är gjord för
fall 2. I fall 1 har vi procentuellt justerat ner denna tank för att täcka behovet. Detta ser ut
att vara det lämpligaste sättet i detta fall då vi har justerat ackumulatortankarna mycket från
fall till fall. Därför har vi inte besvärat företag med offerter angående pris utan har antagit
att man kan göra ett linjärt samband mellan volym och pris.
När det gäller EU-bidrag så finns det att söka ut just för solfångaranläggningar där man kan
få cirka 0,26 €/kWh med ett maxbelopp av 310 000 € per projekt. ( Europeiska
kommissionen, 2008)
10.2 Utvecklingsmöjligheter
Det man skulle kunna titta närmare på om man gärna vill ha värmepumpar som ett
alternativ i framtiden är att mer noggrant undersöka hur och vart man kan placera
kollektorslangarna, skall man dra dem i ett sträck och kanske behöva flera
cirkulationspumpar för att hålla en tillräcklig cirkulation? Samt man kunde undersöka om
det finns värmepumpar som kan leverera högre uttemperatur än de som vi har med i denna
rapport.
72
Man kan eventuellt undersöka om det finns möjlighet att sätta solfångare på
hus/fastighetstaken istället för att bygga en solfångarpark som i detta fall. Hur man skall
ansluta dessa till ett gemensamt system etc.
Man kan undersöka om det finns fler värmeåtervinningsalternativ att tillgå, eller till och
med vattenåtervinning i miljösynpunkt, som till exempel spola toaletter med spillvatten
från handfat etc.
Man kan försöka hitta andra system som är ett möjligt alternativ för ett område som detta.
Man kan till sist göra mer uppdaterade beräkningar där man tillämpar ackumulatorn och ser
hur den kommer påverka spetslasten under vinterhalvåret.
73
KÄLLFÖRTECKNING
Europeiska kommissionen. (2008, november 5). Competition. Retrieved 2015, from Europa:
http://ec.europa.eu/competition/state_aid/cases/225588/225588_885454_37_2.pdf
Lambda values. (2015). Retrieved 2015, from Logstor: https://www.logstor.com/EN/DistrictHeating-and-Cooling/LOGSTOR-Lab/Pages/Lambda-values.aspx
Alvarez, H. (2006). Energiteknik (Vol. Del 1). Lund: Studentlitteratur.
Bauhaus. (2015). Duschmunstycke. Retrieved 2015, from Bauhaus: http://www.bauhaus.se/fgvitcomfort-iii-handdusch-100mm-9-5liter.html?nosto=nosto-productpage-1
Boverket. (2000, Januari). Har du legionellabakterier i dina vattenledningar? Retrieved 2015, from
Boverket:
http://www.boverket.se/globalassets/publikationer/dokument/2000/har_du_legionellaba
kterier_i_dina_vattenledningar.pdf
Boverket. (2015). Boverkets byggregler. Retrieved 2015, from Nibe:
http://www.nibe.se/Support/BBR---Boverkets-byggregler/
Chalmers. (2014). Passivhusbyggare. Göteborg: Chalmers.
Dahl, A. (2010). Husets Energiförbrukning. Mariehamn: Högskolan På Åland.
Dannström, G. (2014). Bitr. byggnadsinspektör Mariehamns stad. (M. Samuelsson, Interviewer)
Ek, B. (2005). Dimensioner av Ackumulatortank vid Lulekraft AB.
Ekeborg, T., & Svenningsson, P. (2015). Ackumulatorsystem vid kraftvärmeanläggningar. Vattenfal.
Ekologiska Byggvaruhuset. (2015). Avloppsvärmeväxlare-värmeåtervinning ur duschvattnet.
Retrieved 2015, from ekologiska byggvaruhuset:
http://www.ekologiskabyggvaruhuset.se/716/avloppsvarmevaxlare-varmeatervinning-urduschvatten
Fredriksen, S., & Werner, S. (2014). Fjärrvärme och Fjärrkyla. Lund: Studentlitteratur AB.
Fredriksson, T. (2014, November). Fjärrvärmechef. (P. R. Samuelsson, Interviewer)
Henriksson, G. (2015). Överlärare Maskinteknik. (M. Samuelsson, Interviewer)
Holmström, P. (2014 - 2015). Tryck/Temperatur. Retrieved 2015, from Svensk Fjärrvärme:
http://www.svenskfjarrvarme.se/Medlem/Fokusomraden-/Smahusguiden/Inforutbyggnaden/TryckTemperatur/
Kreutzer, S. (2015, feb). VD Certifierad Passivhusexpert, Intressegrupp passivhus. (M. S. Rosén,
Interviewer)
Lennermo, G. (2015). Konstaktperson Energianalys AB. (P. Rosén, Interviewer)
74
Löfgren, B.-E. (n.d.). Hur stor skall en ackumulatortank vara? Retrieved 2015, from novator:
http://www.novator.se/bioenergy/BE9802/acku.html
Mariehamns Energi. (2015). Fjärrvärme. Retrieved 2015, from Mariehamns energi:
http://www.energi.ax/sv/fjarrvarme
Mattsson, P. (2015, Maj 11). Försäljning, plannering, VD. (P. Rosén, Interviewer)
Pennanen, S. (2014). Ålands Vatten & Miljöprovtagning, Fältprotokoll. Mariehamn: Ålands Vatten
& Miljöprovtagning.
Petersson, B.-Å. (2010). Tillämpad byggteknik. Studentlitteratur.
Ryhre, J. (2015). Carrier AB försäljning HVAC. (M. Samuelsson, Interviewer)
Rörmontage. (2015). MM växlaren. Retrieved 2015, from Rörmontage:
http://www.rormontage.com/_filebank/download.asp?file=/_filebank/Rormontage_klar7.
pdf
Rörprodukter. (2015). Kollektorslang. Retrieved 2015, from Rörprodukter:
http://www.rorprodukter.se/Kollektor/kollektorslang
Skogfält, M. (2010, 1 17). Dimensionering av ackumulatortank vid LKABs förädlingsverk i Kiruna.
Umeå: Umeå universitet.
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut och Svensk Solenergi. (2010). Solvärme system. SP Sveriges
Tekniska Forskningsinstitut och Svensk Solenergi.
Statens energimyndighet. (2015). värmepumparnas roll på uppvärmningsmarknaden. Retrieved
2015, from Energimyndigheten: https://energimyndigheten.aw2m.se/Home.mvc?ResourceId=3044
Svensk fjärrvärme. (2009). fjärrvärmecentralen. Retrieved 2015, from Svensk fjärrvärme:
http://www.svenskfjarrvarme.se/Global/Rapporter%20och%20dokument%20INTE%20Fj%
C3
Tallus, E. (2015). Dimensionering av ackumulatortank. Umeå: Umeå Unviversitet.
Wegelius, S. (2015). Arkitet Svinö. (P. R. Samuelsson, Interviewer)
Wikipedia. (2015). Coefficient of performance. Retrieved 2015, from Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Coefficient_of_performance
Wikipedia. (2015). Värmepump. Retrieved 2015, from Wikipedia:
http://sv.wikipedia.org/wiki/V%C3%A4rmepump
ÅSUB. (2015). väderleksförhållande. Retrieved 2015, from ASUB:
http://pxweb.asub.ax/PXWeb/pxweb/sv/Statistik/Statistik__MI/MI001.px/?rxid=f63da70a
-b7a7-40d9-ae11-72e21089fdfd
75
BILAGOR
Under detta kapitel finns data och offerter samt övrigt underlag för rapporten.
BILAGA 0
Allmänna bilagor om Svinö
BILAGA 1
Teknisk data och specifikation för värmepumpar från Carrier AB
BILAGA 2
Teknisk data från värmeprodukter för pannsystem
BILAGA 3
Teknisk data från Kardonar för pannsystem
BILAGA 4
Kalkyltabeller för kalkylränta
BILAGA 5
Investeringskalkyl för värmepumpsystem
BILAGA 6
Investeringskalkyler för pannsystem från värmeprodukter AB
BILAGA 7
Investeringskalkyler för pannsystem från Kardonar
BILAGA 8
Investeringskalkyl för solfångare
BILAGA 9
Investeringskalkyl för avloppsvärmeväxlare
76
BILAGA 0
Skärgårdstaden
1
Tvillingstaden
2
Bilaga 1: Carrier AB
Mjukvara Vätskekylarval
Version 4.53 (16-JAN-2013) - Copyright © 2000-2013, Carrier Corp.
* Projekt
Datum
Plats
Företagsnamn
Kontaktnamn
CARRIER referens
* Produkt
Serie
2015-05-05 10:19:59
Jan Ryhre
30HXC230-PH3opt150
30HXC Phase3 Option150 (HighCondensing)
Total effekt
488
Tillförd effekt
252
Kompressorns eleffekt
EER
1,94
Antal effektsteg
8
Minsta steg
14
Köldmedie
R134a
Expansionsventil
kW
kW
252
kW
%
EXV
* Förångare
Ethylene Glycol
15
Utgående temperatur
Delta T.
3
Ingående temperatur
Flöde
39,8
Förångarens tryckfall
Försmuts. faktor
Max vattentryck
%
2
K
5
L/s
66
0,044
1000
* Kondensor
Vätska
Ingående temperatur
Delta T.
Utgående temperatur
Flöde
Tryckfall
50
K
60
L/s
kPa
°C
°C
kPa
m²-K/kW
kPa
Vatten
10
17,4
6
°C
°C
1
Försmuts. faktor
Max vattentryck
T.H.R. (värmeeffekt)
* Antal kompressorer
Kompressortyp
Kompressorhastighet
Startutrustning typ
* Volt/Fas/Hertz
Effektfaktor (max power)
Fullastström
512
Maximal startström
Spänningsgränser
* Driftsvikt
4602,0
Köldmediefyllning
Längd/Bredd/Höjd
1015
2060
0,018 m²-K/kW
1000 kPa
727
kW
3
screw
49
r/s
direct
400-3-50
0,87
A (U nom.)
1549 A
360/440
kg
178
kg
3923,5 mm
mm
mm
V
OBS!
(00306) Option 5 needed
* Full-load and Part-load calculation
1 The Unit capacity is the Gross Unit capacity.
2 The Unit kW input includes Compressor and Fan (when Fan).
3 The Unit C.O.P. is the Unit capacity divided by the Unit kW
input.
2
Mjukvara Vätskekylarval
Version 4.53 (16-JAN-2013) - Copyright © 2000-2013, Carrier Corp.
* Projekt
Datum
Plats
Företagsnamn
Kontaktnamn
CARRIER referens
* Produkt
Serie
2015-05-05 10:20:14
Jan Ryhre
30HXC260-PH3opt150
30HXC Phase3 Option150 (HighCondensing)
Total effekt
539
Tillförd effekt
285
Kompressorns eleffekt
EER
1,89
Antal effektsteg
8
Minsta steg
14
Köldmedie
R134a
Expansionsventil
* Förångare
Ethylene Glycol
15
Utgående temperatur
Delta T.
3
Ingående temperatur
Flöde
44
Förångarens tryckfall
Försmuts. faktor
Max vattentryck
kW
kW
285
kW
%
EXV
%
2
K
5
L/s
67
0,044
1000
°C
°C
kPa
m²-K/kW
kPa
3
* Kondensor
Vätska
Ingående temperatur
Delta T.
Utgående temperatur
Flöde
Tryckfall
Försmuts. faktor
Max vattentryck
T.H.R. (värmeeffekt)
Vatten
10
19,3
8
* Antal kompressorer
Kompressortyp
Kompressorhastighet
Startutrustning typ
* Volt/Fas/Hertz
Effektfaktor (max power)
Fullastström
566
Maximal startström
Spänningsgränser
* Driftsvikt
4656,0
Köldmediefyllning
Längd/Bredd/Höjd
1015
2060
50
K
60
L/s
kPa
0,018
1000
810
°C
°C
m²-K/kW
kPa
kW
3
screw
49
r/s
direct
400-3-50
0,87
A (U nom.)
1603 A
360/440
kg
192
kg
3923,5 mm
mm
mm
V
OBS!
(00306) Option 5 needed
* Full-load and Part-load calculation
1 The Unit capacity is the Gross Unit capacity.
2 The Unit kW input includes Compressor and Fan (when Fan).
3 The Unit C.O.P. is the Unit capacity divided by the Unit kW
input.
4
Mjukvara Vätskekylarval
Version 4.53 (16-JAN-2013) - Copyright © 2000-2013, Carrier Corp.
* Projekt
Datum
Plats
Företagsnamn
Kontaktnamn
CARRIER referens
* Produkt
Serie
2015-05-05 10:22:11
Jan Ryhre
30HXC310-PH3opt150
30HXC Phase3 Option150 (HighCondensing)
Total effekt
664
Tillförd effekt
350
Kompressorns eleffekt
EER
1,9
Antal effektsteg
10
Minsta steg
10
Köldmedie
R134a
Expansionsventil
* Förångare
Ethylene Glycol
15
Utgående temperatur
Delta T.
3
Ingående temperatur
Flöde
54
Förångarens tryckfall
Försmuts. faktor
Max vattentryck
kW
kW
350
kW
%
EXV
%
2
K
5
L/s
74
0,044
1000
°C
°C
kPa
m²-K/kW
kPa
5
* Kondensor
Vätska
Ingående temperatur
Delta T.
Utgående temperatur
Flöde
Tryckfall
Försmuts. faktor
Max vattentryck
T.H.R. (värmeeffekt)
Vatten
10
23,8
9
* Antal kompressorer
Kompressortyp
Kompressorhastighet
Startutrustning typ
* Volt/Fas/Hertz
Effektfaktor (max power)
Fullastström
700
Maximal startström
Spänningsgränser
* Driftsvikt
5477,0
Köldmediefyllning
Längd/Bredd/Höjd
1015
2112
50
K
60
L/s
kPa
0,018
1000
996
°C
°C
m²-K/kW
kPa
kW
4
screw
49
r/s
direct
400-3-50
0,87
A (U nom.)
1737 A
360/440
kg
215
kg
4533 mm
mm
mm
V
OBS!
(00306) Option 5 needed
* Full-load and Part-load calculation
1 The Unit capacity is the Gross Unit capacity.
2 The Unit kW input includes Compressor and Fan (when Fan).
3 The Unit C.O.P. is the Unit capacity divided by the Unit kW
input.
6
1
2
3
4
5
6
7
8
Bilaga 2: Värmeprodukter
Er ref: Åland
Pontus Rosén
Michael Samuelsson
”2000 kW pellets och 2000 kW olja”
(Material leverans)
Inledning
Värmeprodukter som är ett familjeägt bolag som ingår i Armatec gruppen med huvudkontor i
Västra Frölunda och filialkontor i Örebro och Växjö.
Värmeprodukters verksamhetsområde är inom energisektorn där Värmeprodukter representerar i
Europa kända Italienska varumärken bl.a.
D’Alessandro: Fastbränslepannor i storleken 100 kW till 4 MW för pellets, träflis, briketter,
sågspån m.m.
I denna offert erbjuder vi en pannleverans med en beprövad pannkonstruktion från D`
Alessandro.
Styrskåp och programmering från svensk leverantör, övrig utrustning kommer från kända och
beprövade tillverkare bl.a. Armatec.
Värmeprodukter har en gedigen erfarenhet i förbränningsteknik och konstruktion av
förbränningsanläggningar. Vi har inom vår organisation en gedigen kompetens att planera och
genomföra komplexa projekt med förbränningsanläggningar och sedan också, genom vår
serviceorganisation, ta ansvaret för service och underhåll av anläggningen.
1
Offerten omfattar i huvudsak följande:
Material leverans pelletspanna på 2000 kW och en oljepanna på 2000 kW.
Oljepannan är en backup för pelletspannan, och monteras i befintligt pannrum.
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Styrskåp BioReg 3.
Säkerhetsskåp för oljepannan.
Rökgasrening.
Rökgasfläkt.
Rökgaskanal.
Skorsten
Silo
Oljetank för backup pannan
Projektering och driftsättning.
Dokumentation och märkning enligt vår standard.
Montage av skorsten
2
Leveransvillkor och tider
Leveranstider:
Efter överenskommelse
Leveransvillkor:
Fritt vårt lager
Leveransbestämmelser:
NLM-02 med tillägg VP1.5-08.
Offertens giltighet:
30 dagar
Leverans ort
Mariehamn
Betalning
Betalningsvillkor:
30 dagar netto.
Betalningsplan
30 % vid order
60 % vid leverans av centralen.
10 % vid godkänd slutbesiktning, dock senast 30 dagar
efter driftsättning
Pris SEK:
3.600.000 SEK (Tremiljoner sexhundra tusen kronor) exkl. moms
Värmeprodukter AB
___________________________
Robert Skönvall
3
SPECIFIKATION
över
Material leveransen
TEKNISKA FÖRUTSÄTTNINGAR
Pelletspanna
Varmvattenpanna
2000 kW.
Konstruktionstryck:
3 bar.
Säkerhetstemperatur:
110 ºC.
Drifttemperatur
:
80-95 ºC.
Returtemperatur till panna min
60 ºC
Returtemperatur från nät min
50 ºC
Drifttryck:
ca 1,5 bar (Slutet system)
Reglerområde 10-100 % med garantivärde från 25 %.
Bränsle
Strömart
Pellets enligt SS 18 71 20.grupp 1
För motorer 3 fas 400 alt 1 fas 230 Volt 50 Hz direktstart.
Manöver 230 volt med nolla.
Oljepanna
Varmvattenpanna
2000 kW.
Drifttryck max:
centralen)
6 bar.(3 bar för systemet i
Säkerhetstemperatur:
110 ºC.
Drifttemperatur max:
90 ºC.
Drifttryck:
ca 1,5 bar (Slutet system)
4
Brännare
2 steg.
Brännarens placering: Frontmonterad.
Tändmedium: Elektrisk.
Bränsle
EO 1.
Strömart
För motorer 3 fas 400 alt 1 fas 230 Volt 50 Hz direktstart.
Manöver 230 volt med nolla.
OFFERTENS OMFATTNING
Pelletspanna
1 st.
D’Allesandro fastbränslepanna CS-2000 effekt 2000 kW, för biopellets klass 1 SS187120,
Pannan är utrustad med följande:
Automatisk sotblåsning av konvektionstuber med tryckluft.
Keramisk brännkammarinsats.
Undermatad stoker (bränsleinmatning)
Automatisk askutmatning.
Stokerförråd med nivå givare och bakbrandsskydd.
Frekvensstyrd stokerinmatningsskruv.
Frekvensstyrd primärluftsfläkt.
Frekvensstyrd sekundärluftsfläkt.
Styr-, Regler- och övervakningsutrustning för anslutning till BioReg 3
Liggande tuber med retadrar i konvektionsdelen.
5
6
Sotning
1 st.
Kompressor till sotblåsning.
Sotredskap för manuell sotning ingår.
7
Rökgasrening
1 st.
Multicyklon i stål fabrikat
1 st.
Stoftsluss JM 20
Rökgasfläkt
1 st.
JM , frekvensstyrd via undertrycksregulator försedd med inspektionslucka, navtätning och
kylskiva samt utrustad med helkapslad, kortsluten 3-fasmotor, 400V, motorhylla med
spännlinjaler, vibrationsdämpare, remdrift, remskydd och vibrationsstos av aluminiserad
glasfiberväv för fläktens in och utlopp.
8
Askhantering
3 st.
Askskruvar från pannan.
2 st.
Askskruvar från panna och cyklon till askbehållare på utsidan av huset.
1 st.
Askbehållare 2000 l, som placeras på utsidan av huset.
Oljepanna
1 st.
Varmvattenpanna med en effekt på 2000 kW vid eldning med eldningsolja EO 1.
Fabrikat Ferroli Prextherm RSW
Pannan levereras påbyggd styrpanel
Sotning
Sotredskap för manuell sotning ingår.
9
Brännare
1 st.
Oljebrännare Weishaupt 2.000kw
Bränsleföråd
1 st XB 189
Skorsten och rökgaskanal
Skorsten
2 st.
Sektionsskorsten ca. 15m monteras i pellets silon
Pumpar
1 st.
TPE 80-520/2, 40 m, 88 m3/h
2 st Magna3 80-100, flöde 42m3/h,
Expansionskärl och tryckstyrning
1 st.
Expansionskärl AT8353 s.k. öppet kärl med pump och en volym på ca 300 liter.
Säkerhetsutrustning
2 st.
Säkerhetsutrustning enligt gällande normer, bestående av följande:
1 st.
2 st.
Ångsamlingsrör AT 8312.
Säkerhetsventiler öppningstryck 3 bar DN xx AT 4537.
Utblåsningsledningarna från säkerhetsventilerna dras till utsidan av vägg och förses med
en skyddsplåt.
1 st.
Nivåvakt som typ fabrikat AT 8315-NT.
1 st.
1 st.
1 st.
1 st.
1 st.
Högtrycks övervakning AT 8315.
Manometer AT 8305A10-4.
Kontroll manometerventil AT 1844-10.
Automatisk avluftningsventil AT 8050B-10.
Avtappningsventil AT 3640-15.
1 st.
Flödesvakt AT 8315 (endast för oljepannan)
10
Styrskåp
1 st.
Styrskåp Bioreg 3.
All programmering och konstruktion av styrskåpet utförs i Sverige.
Komplett effektreglering med separat styrning av varje motor (stoker, primär, sekundärluft och
rökgasfläkt).
Dubbel arkitektur för säkerhetskrets.
1 st.
PLC fabrikat ABB alt. Eaton
2 st.
Motorer för inmatningsskruvar mellan silo och stokerbehållare.
1 st.
Motor för stokerskruv, frekvensstyrd.
1 st.
Motor för primärluftsfläkt, frekvensstyrd.
1 st.
Motor för sekundärluftsfläkt, frekvensstyrd.
1 st.
Motor för rökgasfläkt, frekvensstyrd.
3 st.
Motorer för askskruvar från pannan.
2 st.
Motorer för askskruvar från panna och cyklon till askbehållare på utsidan av huset.
1 st.
Motor för stoftsluss.
Sotblåsning.
4 st.
Ingångar för temperaturgivare.
Batteribackup för tillfälliga strömavbrott (upp till 15 sek).
Färgskärm på skåpets utsida.
O2 reglering.
Fyra digitala larm, med larmhistorik.
Ingångar för nivå i stokerbehållare.
Larmsändare.
2 st.
Ingångar för låg nivå i silo.
Ingång för pulsgivare stokerskruv.
11
Säkerhetsskåp
1 st.
Säkerhetsskåp för oljepannan.
All programmering och konstruktion av styrskåpet utförs i Sverige.
Skåpet har ingångar för larm från oljepannan och utgång till Bioreg 3 skåpet
Övrig styr, regler- och övervakningsutrustning
Givare till BioReg 3 styrskåp
1 st.
Givarsats består av:
2 st.
Låg nivågivare i silo
2 st.
Nivågivare i stokerbehållaren
1 st.
Maxtermostat panna (manuell återställning)
1 st.
Undertrycksgivare MF-PD
1 st.
Kopplingssats till undertrycksgivare
1 st.
O2 givare
1 st.
Termostat hög temp stoker.
1 st.
Maxtemp stoker (manuell återställning)
1 st.
Övertrycksvakt eldstad MTV 2000
1 st.
Rotationsvakt rökgasfläkt.
1 st.
Tempgivare panna (reglering).
2 st.
Tempgivare returledning.
1 st.
Nödkylningsventil med termostat
1 st.
Tempgivare rökgas.
1 st.
Pulsgivare stokerskruv.
12
Montage arbeten och driftsättning
Arbete som utförs av Värmeprodukters personal på arbetsplatsen
Montage av skorsten på silon
Provning och injustering.
Utbildning
Övrigt
Vi förutsätter att provning och injustering kan ske över hela lastområdet i samband med
ingångkörningen.
Kostnader för senare fullastprov och injustering debiteras extra.
Provdrift
Medverkan under eventuell provdriften ingår inte.
Utbildning av driftpersonal
Utbildning av driftpersonal i samband med igångkörningen.
Vi förutsätter att personalen har kunskaper enligt AFS 2002:1 (Skötsel av pannor).
Garantier
För levererad utrustnings goda och säkra funktion samt angivna prestanda lämnas 2 års garanti
räknat från igångkörningsdagen.
Garantin gäller inte för driftstörningar som kan avhjälpas med rutinskötsel, inte heller för.
förbrukningsmaterial såsom förslitningsdelar i eldstaden, pumptätningar, lampor, m.m.
För att garantin skall gälla måste dokumenterade servicebesök vara gjorda.
Kontroller efter färdig intrimning debiteras extra.
13
Servicebesök
Servicebesök under garantitiden ingår inte.
Dokumentation
2 ex.
Skötselinstruktioner och kopplingsschema på svenska. I undantagsfall kan någon
komponentinstruktion vara på annat språk. Alla säkerhetsinstruktioner är på svenska.
Dokumentationen levereras enligt vår standard.
1 ex
Skötselinstruktioner levereras på CD skiva.
Ritningar
Ritningar utförs enligt vår standard.
Vi levererar följande ritningar;
El scheman.
Uppställningsritningar
Flödesschema.
Komponentmärkning
Märkning utförs enligt vår standard.
Kontroll
För myndighetskontroll utförs all dokumentation av oss som rör vår leverans.
Handlingar och beräkningar gällande vår leverans granskas och godkänns av Inspecta innan
leverans till Er.
Centralen är delvis säkerhetsbesiktigad av Inspecta innan leverans till Er.
14
CE märkning
Alla offererade komponenter är CE märkta.
Vi använder Inspecta för granskning av alla våra tillverkningsritningar, el ritningar, drift och
skötselinstruktioner och CE märkning.
Kran och transport förbehåll
Vi förutsätter att körbar väg finns för kran och lastbil fram till uppställningsplatsen.
Kranen skall kunna ställas upp med krancentrum max 9 m från fundament eller central.
Vidare förutsätts att kranen kan ställas upp så att inga mellanförflyttningar behövs.
Samt att inte några extra markförstärkningar behövs för kran eller lastbil.
Larmsändare
Larmsändare för överföring av larm till driftpersonal ingår.
Ljudgarantier
Förväntade värden invändigt i pannhuset 84 dB (A).
Utvändigt 100 m från pannhuset 40 dB (A).
Ljudmätning ingår inte.
Företagshemligheter
Vi anser inte att denna offert innehåller några speciella företagshemligheter eller några
tekniska lösningar som faller under ”Lagen om skydd för företagshemligheter”.
15
Förbränningsvärden vid eldning med träpellets enligt SS 18 71 20 Grupp 1
Förväntade värden
Max rökgastemperatur nysotad panna
Last 100%
Last 50%
Last 25%
Tillgänglighetsgrad
190 ºC
155 ºC
120 ºC
>98 %
Pannverkningsgrad nysotad panna
Last 100%
Last 50%
Last 25%
>91 %
>91 %
>90 %
O2 genomsnittlig
Last 100%
Last 50%
Last 25%
7-8 %
8-10 %
10-14 %
CO
CO2
Last 100%
<150 mg/Nm3 vid 13 %
motsvarar
Last 50%
< 60 mg/MJ
<150 mg/Nm3 vid 13 %
Last 25%
<300 mg/Nm3 vid 13 %
CO2
CO2
NOx
CO2
Stoft
CO2
<250 mg/Nm3 vid 13 %
<100 mg/Nm3 vid 13 %
16
Bilaga 3: Kardonar
1
2
3
4
5
6
7
Bilaga 4: Kalkylräntetabeller
I A-tabellen är kalkylräntefaktorn för ett engångsbelopp efter ett visst antal år, i vårt fall så är det för att
veta vad skrotvärdet om 20 år är värt idag.
1
I tabell B får man ut en faktor om du har ett återkommande belopp varje år, som i vårt fall överskottet
som är differensen mellan intäkterna och driftkostnaderna.
2
Bilaga 5: Investeringskalkyler värmepumpar
Bilaga 6: Investeringskalkyler närvärme värmeprodukter AB
Bilaga 7: Investeringskalkyler närvärme Kardonar
Bilaga 8: Investeringskalkyler solfångare
Bilaga 9: Investeringskalkyler Avloppsvärmeväxlare