Bachelor - Dennis Hansen - Campus
Aarhus Maskinmesterskole Energi Optimering Bachelorprojekt Dennis Hansen 20-03-2015 Energi Optimering Forfatter navn, studie nr.: Dennis Hansen, m10757 Projekt titel: Energi optimering Projekt type: Bachelorprojekt Uddannelse: Maskinmester uddannelse Uddannelsessted: Aarhus Maskinmesterskole Klasse: 9. Semester Vejleder: Simon Djernæs Afleveringsdato: 20-03-2015 Praktikvirksomhed: SPX Flow Technology Antal normal sider: 29,5 (à 2400 tegn inkl. mellemrum) Underskrift: _____________________________ Dennis Hansen 1 Energi Optimering Abstract This bachelor project is prepared as a part of the last semester at Aarhus School of Marine and Technical Engineering. The project is based on a 13-week internship at SPX Flow Technology Denmark in Silkeborg. The company SPX Flow Technology has been too focused on optimizing their own products to better usage of the energy resource the following product is using to perform better, that they have neglected the working environment and buildings, so that the systems in the buildings have been running with the same system for many years without any major optimization. This project will be looking into what areas that can be optimized so that the energy resource usage will be reduced. After looking into the areas it was decided to focus on one topic. The topic that the project will be focusing on the optimization on using of the central heating water in the company’s two buildings that are using the heating water to produce hot water that are used in the daily routine at work. The system and the units used to produce the hot water are pretty old and lacking in many areas since it was installed to care of a whole other capacity than what the company needs today. Therefore the project are researching what the minimum needs for the company are with what units they have in the buildings and how much hot water are used in the different buildings to determine the best solution for company needs, while looking at what the current standards/laws are for hot/cold water area. After all the research and calculation were done for the current equipment installed and the company the project then switched its focus to possible solutions that would optimize the equipment and usage of hot water while lowering the energy resources used and then look into what the payback time would be for using any of the newfound solutions. The conclusion to all this were, that it was quite possible to find both new equipment and in some cases add a little extra to the current equipment installed and that way optimize the usage of the central heating water system and lower the energy resources used while still maintaining the requirements and deliver the same or better comfort to the users. All those solutions had a pretty low payback time that went from the lowest of 0.61 years of payback to the highest of 3.66 years of payback while the most solutions were in the area around 2.15 years to 3.22 years of payback time. 2 Energi Optimering Indhold Indledning .......................................................................................................................................................... 5 Omkring SPX Flow Technology ...................................................................................................................... 5 Baggrund for opgaven ....................................................................................................................................... 6 Initierende problem....................................................................................................................................... 6 Problemanalyse ............................................................................................................................................. 6 Problemformulering ...................................................................................................................................... 8 Problem afgrænsning .................................................................................................................................... 8 Metode .............................................................................................................................................................. 9 Måleteori ....................................................................................................................................................... 9 Måleudstyr................................................................................................................................................... 10 Begrundelse for valg af måleudstyr ......................................................................................................... 10 Temperaturmåling ................................................................................................................................... 11 Vandmåling .............................................................................................................................................. 11 Elmåler ..................................................................................................................................................... 11 Fabrik/dameomklædning ................................................................................................................................ 12 Anlægs beskrivelse ...................................................................................................................................... 12 Indsamling af data ....................................................................................................................................... 12 Samtale med de kvindelige medarbejdere:............................................................................................. 13 Valgmuligheder for optimering ................................................................................................................... 15 El vandvarmer + pumpe: ......................................................................................................................... 16 Vandvarmer med gennemstrøms veksler + pumpe: ............................................................................... 18 Isolering + pumpe: ................................................................................................................................... 20 Delkonklusion .............................................................................................................................................. 22 Kantine bygning ............................................................................................................................................... 23 Anlægs beskrivelse ...................................................................................................................................... 23 Indsamling af data ....................................................................................................................................... 23 Møde med Ronnie Bie og Helle Frandsen ............................................................................................... 26 Valgmulighed for optimering ...................................................................................................................... 27 Termostatventil ....................................................................................................................................... 28 Motorventil.............................................................................................................................................. 29 Delkonklusion .............................................................................................................................................. 30 Konklusion ....................................................................................................................................................... 31 3 Energi Optimering Perspektivering ................................................................................................................................................ 31 Referencer ....................................................................................................................................................... 32 Litteratur:..................................................................................................................................................... 32 Links: ............................................................................................................................................................ 33 Bilagsoversigt ................................................................................................................................................... 35 4 Energi Optimering Indledning Jeg har været i praktik 3 måneder hos SPX Flow Technology i Silkeborg. I denne 3 måneders periode har jeg været omkring en del forskellige afdelinger/områder, hvilket har givet en ganske god læring og indblik i hvordan det er at arbejde som maskinmester i en virksomhed. Praktikken var fordelt således, at jeg fulgte den daglige gang i vedligehold. Derudover var der afsat tid til, at komme til at arbejde med en del forskellige områder i firmaet, så som deres produktionsområde, hvor der fremstilles forskellige typer anlæg, eksempelvis et homogent anlæg til mejeri industrien, ventilations-, smede-, El-opgaver samt den daglige drift af deres dampkedel. Dette har givet mulighed for et ganske fint indblik i firmaets gang, og hvilke områder der var mulighed for at finde en problemstilling at arbejde med. Om SPX Flow Technology SPX Flow Technology er en del af en verdensomspændende virksomhed SPX med hoved sæde i USA. SPX er en multiindustriel produktionsvirksomhed med aktiviteter i mere end 35 lande og ca. 14.000 partnere over hele verden. I Danmark hjælper SPX Flow Technology føde-, mejeri- og drikkevareproducenterne med at øge deres kapacitet til effektivt at levere sikre produkter med høj kvalitet. Det drejer sig blandt andet om ventiler, spray-tørringsudstyr til fordamper, udstyr til emulgering og frysetørringsteknologier som kan indgå i store anlæg, der er en del af en produktion til fremstillingen af produkter så som drikkevare. SPX's innovative centerret står for at hjælpe føde-, mejeri- og drikkevareproducenter i Danmark ved, at komme med mulighed forbedringer af kvaliteten på deres produkter og samtidigt optimere produktionen. SPX ejer og driver to danske virksomheder An Hydro og Gerstenberg Schröder, og de forsyner to højt avancerede test- og laboratorieanlæg til fødevareindustrien i Silkeborg og Søborg1. 1 http://www.spx.com/dk/denmark/ 5 Energi Optimering Baggrund for opgaven Initierende problem SPX hoved koncern ønsker en mere grøn energi linje i alle deres afdelinger rundt om i verdenen. De ønsker at energi ressourcerne, der i dag bruges i de forskellige virksomheder nedbringes, således at virksomhederne kan få et reduceret energi ressource forbrug og være med til at gå forrest i den verden vi lever i nu, hvor der hele tiden bliver mere og mere fokus på genanvendelse og bedre ydelse for samme eller mindre energi ressourcer. Hvordan kan dette lade sig gøre hos SPX Flow Technology? Hvilke påvirkninger har det på dagligdagen hos SPX Flow Technology? Hvor vidt kan dette lade sig gøre, at nedbringe ressource forbruget? Problemanalyse I min praktiktid hos SPX Flow Technology har jeg fundet ud af, at firmaet går meget op i at de produkter de producerer, skal være så energi optimeret som overhovedet muligt. Derfor bruger de mindst mulig energi ressourcer, og der skal hele tiden udvikles på dette område, så de hele tiden kan være på forkant med nye optimeret produkter, som bruger mindre energi, men som stadig kan levere den samme ydelse eller bedre end forgængeren, samtidig med at produktet stadig bruger mindre energi. På grund af denne stil og tankegang ved optimeringen og produktion af deres produkter, undrer det mig at der ikke er gjort mere ud af og sørge for at selve arbejdspladsen også bliver optimeret til at bruge mindre energi ressourcer, som deres produkter og stadig være lige så effektive eller bedre end som før optimeringen fandt sted. Dette har fået mig til at overveje og undersøge hvilke muligheder, der er hos SPX Flow Technology som ville kunne gøre energi forbruget på arbejdspladsen mindre og på den måde få arbejdspladsen til at afspejle deres tankegang, når det omhandler deres produkter. Specielt efter SPX’ hoved koncern har meldt ud til alle deres under afdelinger, at de skal nedbringe energi forbruget, så firmaet kan få en mere grøn profil, dette er erfaret efter flere dialoger med Poul B. Toftdahl EHS Cordinator SPX. Efter nogen tid i firmaet går det op for mig, at der ikke rigtigt er lavet de store optimeringer på bygninger eller for den sags skyld i bygningerne andet end når det har været nødvendigt. Dette afspejler sig også når jeg kigger rundt omkring på SPX Flow Technologys bygninger. Her kan jeg se nogle bygninger, der fungerer som rammer for arbejdspladsen, og at disse rammer er der ikke blevet lavet meget ved, siden de er blevet opført og efter firmaet blev overtaget af SPX. Det virker ikke til, at firmaet har gjort sig de store tanker over optimering af arbejdspladsen længe. Derfor burde der være en god mulighed for at kunne finde nogle områder inde i selve firmaet, som vil kunne optimeres og derved reducere energi forbruget, og opretholde den samme effektivitet som hidtil. Når jeg kigger mig omkring på virksomheden, så ser jeg nogle pavilloner som er opført som tilbygninger til hoved bygningen, disse pavilloner er de eneste nyere bygninger, hvor der kan være optimeret på energi forbruget inden de er opført, udover deres innovations center. På grund af dette begynder jeg, at fundere og undersøge om der ikke er mulighed for at lave nogle optimeringer, som vil kunne reducere energi forbruget imens ydelsen opretholdes og derved kunne give firmaet en mere grøn profil, så det ikke kun er i deres tankegang, når det er deres produkter der skal udvikles. Ses der rundt på og i bygningerne, samt ved gennemgang af tegninger over installationerne, og efter en samtale med Jarl Sandberg, Svend Arne Mortensen, som står for dagligt vedligehold og Poul Toftdahl, som 6 Energi Optimering er EHS (Environmental Health & Safety) Coordinator, er der foruden en udskiftning af et ventilationsanlægs, nedlægning af en buffer tank, udskiftning af cirkulationspumper og opførelse af to pavilloner i henholdsvis 1985 og 2002, hvor det er den seneste pavillon som er optimeret efter nyere standarder, ikke optimeret særligt meget, når det kommer til arbejdspladsen. Dette giver mere energi til at kigge mere i dybden på, hvad der kan gøres for at optimere arbejdspladsen. Efter gennemgang af firmaet mere nøje, er der dukket disse områder op, hvor der er god mulighed for at undersøge nærmere og derefter laves energi optimering af disse områder. Efterisolering af bygninger. Udskiftning af ruder/vinduer. Udskiftning af eksisterende lyskilder til Lavenergi lyskilder. -Gamle armaturer der er fra en anden tid, hvor energi forbruget ikke betød så meget. Ændring af eksisterende installation så centralvarme vandet udnyttes bedre. -Centralvarme vandet bruges til at leverer varmt vand til alle bygninger hos SPX, så som brugsvand og vand til radiator. Ændring af eksisterende installation, så ventilations anlægget får en bedre ydelse. -Ventilationen bruges til comfort og frisk luft i forskellige lokaler i hovedbygningen. Ændring af eksisterende installation så naturgassen udnyttes bedre. -Natugassen bruges til opvarmning af centralvarme vand Disse områder giver en god mulighed for at gå ind og både beregne samt måle på det nuværende forbrug og derved kunne undersøge, om der er mulighed for energi optimering på området. Disse ting er et problem for SPX, da det er spild af energi ressourcer og penge, der kan bruges på andre projekter og/eller produkter i firmaet. En energi optimering af de forskellige områder, vil eventuelt også kunne give et bedre arbejdsmiljø/forhold og på denne måde også effektivisere arbejdspladsen på denne måde. 7 Energi Optimering Problemformulering Jeg har valgt at arbejde med Energi Optimering hos SPX Flow Technology, og hvilke muligheder der er for, at kunne optimere energiforbruget og dets ressourcerne i en virksomhed, der til dagligt arbejder med at udvikle og forbedrer deres produkter til at give en bedre/samme ydelse og og samtidig have et mindre energiforbrug. Jeg er ud fra min problemanalyse kommet frem til følgende problemstillinger, der vil være interessante at undersøge med henblik på, at lave en energi optimering: Hvilken energi besparelser vil det give at: o Efterisolerer bygningerne. o Udskifte ruder/vinduer o Udskifte eksisterende lyskilder til Lavenergi lyskilder o Ændre eksisterende installation til at udnytte centralvarme vandet bedre. o Ændre eksisterende installation til ventilationsanlægget, så anlægget får en bedre ydelse. o Ændre eksisterende installation til at udnytte naturgasen bedre. Hvor lang tid er tilbage betalings tiden på denne energi optimering? Hvilken indflydelse vil det eventuelt have på den daglige gang på virksomheden. Hvorledes vil indførelserne af besparelserne forgå? Problem afgrænsning Der er i rapporten valgt, at fokusere på muligheden for, at energi optimere brugsvandet, der opvarmes af central varmevandet og bliver brugt i køkken faciliteter, toiletter og medarbejdernes baderum. Der vil blive taget højde for de afgifter, der eventuelt skal medregnes i prisen på denne opvarmning. Da det er SPX Flow Technology ønske at vide hvad besparelsen vil være i forhold til det gamle anlæg, vil der blive indhentet tilbud på et eventuelt løsningsforslag og en tilbage betalings tid vil blive medregnet ind også. Opgaven afgrænses til kun at omhandle energi optimering, så centralvarme vand til opvarmning af brugsvand kan udnyttes bedre, indhente tilbud-, selv lave nye forslag til optimering af eksisterende installation, så centralvarmevandet udnyttes bedre til opvarmning af brugsvandet, hvad sådan et nyt system vil koste, samt tilbagebetalingstiden på de nye komponenter til en ny installation. De ovenstående afgræsninger har været en nødvendighed, da tidsplanen for projektet skal overholdes. 8 Energi Optimering Metode For at kunne besvare problemformuleringen, vil det være nødvendigt at bruge en eller flere metoder til at kunne indhente data. I dette afsnit vil de forskellige metoder der benyttes til at kunne løse projektet blive beskrevet. Empiri I dette projekt vil der blive brugt den tilegnet tekniske basisviden, som der er tillært fra undervisningen på Aarhus Maskinmesterskole, samt der vil blive brugt nye bøger, internetsider og andre former for brugbare kilder, der indeholder nyttig data. Projektet vil blive tilgået på en videnskabelig måde, så der ved hjælp af kvantitative og kvalitative metoder vil kunne indsamles de nødvendige mængder data, for at kunne løse projektet. Der vil i forbindelse med kortlægningen af varmefladerne til opvarmning af varmt brugsvand blive udført en kvantitativ undersøgelse, hvor der laves målinger der beskriver forbruget ved det forskellige varmeflader. Den kvalitative fremgangsmåde anvendes i forhold til indhentning af erfaringer og viden hos fagfolk, der arbejder med varmeveksler, dataen valideres og opdateres løbende gennem dialog og sparring med fagfolk. Derudover har jeg lavet et kvalitativt interview for at finde frem til hvad forbrugsmønsteret er hos de kvindelige ansatte på SPX, som jeg har en formodning til bruger badefaciliteterne. Dette er gjort for at kunne skabe et overblik over hvor tit de kvindelige ansatte benytter badefaciliteterne og på den måde se, hvad deres forbrug er kontra den ydelse den eksisterende installation leverer i dag. Validering Alt indhentet data og informationer vil blive kigget på fra en kritisk vinkel, for at få de mest valide oplysninger til at arbejde med. Internettet i dag rummer store mængder data/informationer og det vil derfor være nødvendigt med en kritisk tilgang til disse. Derfor vil disse kilder ved brug blive kontrolleret for årstal ved udgivelsen og hvilken baggrund der ligger bag påstanden. Dette gøres for at forhindre mindre valide data i at komme i betragtning. Direkte oplysninger fra producenterne vil dog blive vurderet, som valide kilder, da de som udgangspunkt ikke er interesserede i at være utroværdig under udviklingen af et produkt til et marked, da det kun vil skade dem selv. Synsvinkel Problemstillingerne undersøges og de indsamlede dataer vil blive set på med kritiske øjne. Derudover vil jeg forholde mig upartisk til disse. Måleteori De fundne værdier, der er fremkommet på baggrund af målinger, med udstyr fra SPX Flow Technology, skal vurderes med hensyn til usikkerheder. De omtalte usikkerheder kan inddeles i to kategorier: Usikkerheder for måleudstyr Usikkerheder ved måle metoden 9 Energi Optimering Måleudstyr Målingerne der danner grundlag for beregninger i rapporten, er foretaget med følgende udstyr: YFE YF-160M Type-K Thermometer(digitalt termometer) Analog termometer Koldt vandsmåler Kamstrup 382 Elmåler Tommestok, målebånd og lineal Skydelære Begrundelse for valg af måleudstyr YFE YF-160M Type-K Thermometer (digitalt termometer) Jeg har valgt at bruge et digitalt termometer fordi der var mulighed for at bruge et digitalt termometer og derfor få en anden form at måle temperaturene i rummet og viser temperaturen på et display, frem for man skal aflæse det på en skala, som man skal når det er et almindeligt termometer der bruges. På den måde fjernes eventuelle fejl aflæsninger på skalaen, og samtidig giver det mulighed for at sikre at der måles den samme temperatur med både digitalt og almindeligt termometer. Derudover har man muligheden for at måle max temperaturene i rummet ved at måle over længere tid, da den gemmer den max målte værdi. Analog termometer Udover at benytte det digitale termometer, har jeg valgt at bruge to almindelige termometre til, at supplere de digitale temperaturmålinger. Da almindelige termometre har en mere præcis og nøjagtig måling, hvilket giver et bredere billede af temperaturenes aktuelle temperatur og derved sikre et mere præcist måleresultat. Koldt vandsmåler Jeg har valgt at benytte koldt vandsmåleren, for at kunne måle forbruget, der er af varmt brugsvand. årsagen til at jeg har valgt at benytte koldt vandsmåler, er dels fordi det er en normal standard måler, der benyttes til at måle forbruget af vand, i både virksomheder og private hjem, og dels fordi det var den måler, der var mulighed for at få installeret, i forbindelse med overvågning af forbruget. Kamstrup 382 Elmåler En Kamstrup elmåler er valgt, da der var mulighed for at kunne bruge denne type elmåler, som bi måler, for at kontrollere, hvad forbruget var på cirkulationspumpen. Derudover er Kamstrup kendt for at lave solide elmålere, der måler med præcision og pålidelighed, hvilket er en af grundene til at de bruges i mange el forsyninger til at måle el forbruge hos virksomheder og private hjem. Tommestok, målebånd og lineal Grunden til jeg har valgt at bruge disse måleredskaber er fordi det giver mulighed for god måling af afstande på tekniske tegninger, samt muligheden for at kontrollere disse mål ude på stedet også. På den måde kan man kontrollere at det målte på de tekniske tegninger er korrekt. Skydelære Jeg har valgt at bruge et skydelære fordi det giver muligheden for at kunne måle præcis tykkelse på pappet der ligger uden på isoleringen, der er svøbt omkring vandvarmeren og buffer tanken. Derudover giver det også mulighed for at kontrollere tykkelse på isolereingen og sammenligne det målte resultatet med det målt med tommestok. 1 0 Energi Optimering Temperaturmåling Der er blevet brugt følgende udstyr til at måle temperatur i lokalerne, hvor vandvarmeren og pladevarmevekslerne står. YFE YF-160M Type-K Thermometer (digitalt termometer) Almindeligt termometer Usikkerheder ved måleresultater: o o YF-160M har en nøjagtighed på + −0,5 % + 1 C på temperaturen i mellem -50 ~ 300 C, hvilket vil sige at når der måles en temperatur på for eksempel 22 grader så vil nøjagtigheden kunne svinge med 1,11 o C2 til begge sider. Almindeligt termometer har den usikkerhed, at det kan have slået læk og derved ikke flytter sig i temperatur eller er unøjagtig. Der udover tæller aflæsning af termometeret også ind, da der her kan ske en læsefejl, når temperaturen aflæses på skalaen. Vandmåling Koldt vandsmåleren er med flerstrålet vådløber vingehjulsmåler og det vil sige der er mulighed for af læsning ned til fjerde decimal. Da det er en analog måler, med mekaniske visere, vil der kunne opstå en usikkerhed ved aflæsningen. Der udover kan det ske, at vandmåleren har en for stor kapacitet i forhold til det faktiske forbrug, og på den måde vil vandmåleren ikke kunne måle forbruget helt præcist. Elmåler Kamstrup el måler, er en elmåler, der bruges i forbindelse med måling af el forbruget i private hjem og i virksomheder. Der vil kunne opstå en usikkerhed ved el målingen, hvis elmåleren måler forkert, fordi indstillingen af antal impulser, der skal til for at have en kWh er indstillet forkert, eller elmåleren kun måler på en/to faser da elektronikken kan kortslutte faserne, så der netop kun måles på en/to faser. Der er dog i dette tilfælde kun brugt en elmåler og ikke flere, så den største fejl kilde er kun aflæsning af selve kWh. 2 22*0,5 % = 0,11 0,11+1 = 1,11grader Celsius 1 1 Energi Optimering Fabrik/dameomklædning Anlægs beskrivelse Anlægget er sammensat på den måde, at der bliver tilført opvarmet vand fra fabrikkens gasbrænder, som står for opvarmningen af bygningerne på hele fabrikken. Dette vand kører igennem en vandvarmer med spiral hede flade. Denne vandvarmer er på 800L som har dækket fabrikkens forbrug af varmt brugsvands for både toiletter og bade forhold. Dette har i mange år været styret/forsynet på denne måde, det er dog siden hen blevet ændret efter en vandskade, således at toiletterne har fået installeret små elektriske varmtvandsbeholdere til at forsyne dem med varmtvand og således er toiletterne blevet fjernet fra 800L vandvarmeren, således at det nu kun er selve badeområdet, der forsynes med varmt brugsvand fra denne 800L vandvarmer. Det vil sige, at det nu er en streng med 4 brusere og 5 håndvaske, som nu forsynes og benyttes af de kvindelige ansatte, som er i fabrikken eller kantinen i hverdagen. Til at sende brugsvandet rundt i systemet, er der installeret en Vario 25 cirkulationspumpe, som sender det varme brugsvand rundt i systemet hele tiden, så det varme brugsvand er hurtigt ude ved de forskellige tappe steder. Jeg vil ind og undersøge, hvad behovet er for de kvindelige ansatte, som bruger dette omklædnings rum og hvad de forbruger i løbet af en normal arbejdsuge, for på den måde at kunne komme bedre frem til en mulig løsning, der stadig vil kunne levere det, de har brug for og samtidig være optimeret, så der bruges mindre energi på at levere varmt brugsvand til dem. Indsamling af data Jeg vil undersøge, hvad varmetabet er ved vandvarmeren, for at kontrollere det energi tab, der er i varmestrømmen fra vandvarmerens 800 liter tank. Derudover vil jeg undersøge hvad de forskellige komponenter, så som cirkulationspumpe og vandvarmer bruger i energi for så at kunne kortlægge, hvad de bruger af energi kontra det man får ud af det. Derefter vil jeg undersøge, hvad forbruget er på de forskellige områder, så jeg på den måde kan danne mig et overblik af, hvad der produceres til daglig dagen kontra den mængde der er nødvendig. Jarl Sandberg, som var den installatør, jeg havde som nærmeste vejleder, da jeg var i praktik, havde en gammel digital Kamstrup måler. Denne digitale måler er blevet bygget ind i en fiberboks, så det er gjort nemt og foretage måling af forbruget på henholdsvis 230 volts og 400 volts brugsgenstande. Der er i denne situation blevet brugt 400 volts udgangen hvilket gør at der er nogle fejlkilder man skal være opmærksom på, fejlkilderne er beskrevet i måleteori afsnittet, og som der er blevet beskrevet der, vil den største fejlkilde i denne situation være aflæsning af kWh, dette kan dog afhjælpes ved at aflæse kWh i forskelligt lys og vinkler for at sikre der aflæses den korrekte værdi. Det var ved hjælp af denne måler muligt at måle præcis, hvad cirkulationspumpen brugte af energi, på at holde varmt brugsvand cirkulerende i rør systemet. Selve målingen af forbruget skete over næsten en måned for at få et mere præcist resultat, hvis der skulle forekomme udsving på forbruget. 1 2 Energi Optimering Der blev fra den 26-08-14 og til den 22-09-14 målt et forbrug på 50,01 kWh3, hvilket svare til et dagligt forbrug på 1,85kWh, som selve cirkulations pumpen brugte på at sende det varme brugsvand rundt i rør systemet. Grunden til at jeg valgte at måle forbruget på cirkulations pumpen, var at det ville give et mere præcist resultat af hvad forbruget var på den mængde brugsvand som cirkulationspumpen nåede at sende rundt i systemet. Der var intet måleudstyr på selve forsyningsstregen af det kolde brugsvand tilført vandvarmeren på de 800L og på den måde var det ikke muligt at måle sig til, hvad selve forbruget har været præcist for dame omklædningsrummet og er dermed blevet til et estimeret skøn ud fra det interview/samtale jeg har haft med de forskellige kvindelige ansatte, som er dem der bruger faciliteterne. Samtale med de kvindelige medarbejdere: Jeg har haft et interview/samtale med de kvindelige medarbejdere, som der med størst sandsynlighed er de personer, der bruger omklædning og bad, som er tilsluttet vandvarmeren på 800L. Det drejer sig om: Janne Søby og Anette Svendsen, som henholdsvis er i produktionen og varemodtagelse på lageret og kantine medarbejderne Jette Hansen, Karin Agerskov og Helena Hvidbjerg. Jeg har snakket med disse kollegaer og forhørt mig om, hvor tit og hvornår de brugte bade faciliteterne. På denne måde kunne jeg danne mig et overblik over hvilket behov og forbrug, der er i dameomklædningsrummet, og derved kunne finde frem til en mere optimal løsning, som vil give en energibesparelse på den energi der bruges til at holde dame omklædning/bad kørende. Ud fra mit samtale med de to kvindelige ansatte Janne og Anette, har jeg fundet frem til, at det mest er Janne, der bruger badene i hverdagene og Anette benytter sig af badene i sommerperioden, som er ca. 7 måneder om året ifølge hende selv, hvor badene bruges. De resterende måneder af året bruger hun ikke badet på arbejde og tager bad når hun er kommet hjem. Kvinderne i Kantinen Jette, Karin og Helena, bruger ikke dame omklædnings rummet efter arbejde, det vil sige at der kun er 1-2 personer, der bruger badet dagligt i dame omklædning, grunden til jeg skriver 1-2 personer, er på grund af, at det ikke er hele året at Anette bruger badet og derved er det ikke fuldt ud altid at det er 2 personer der bruger badefaciliteterne og der ved vil forbruget svinge lidt. Ifølge Aarhus vand og energi styrelsen bruges der med et almindeligt vandsparende bruserhoved 10 liter pr min4, de 10 liter udgør så både koldt og varmt brugsvand, da både varmt og koldt vand blandes før det bruges at tage bad i, hvis man antager at et bad i gennemsnit varer fem minutter, svarer det til 50 liter per bad. Hos damerne har vi 1-2 kvinder, der bruger badet dagligt det vil svare til, at de bruger ca. 200 liter vand hver dag på at tage bad efter endt arbejdsdag. Det skal så lige huskes på, at det kun er ca. halvdelen af 3 Se bilag nr. 1, s. 36 graf og liste over opmålingerne og detaljeret udregninger,) http://www.aarhusvand.dk/Hjalp-og-Kontakt/Drikkevand/Vandforbrug/ http://sparenergi.dk/forbruger/boligen/vandforbrug/gode-raad-om-vandforbrug 4 1 3 Energi Optimering de 200 liter, der er varmt vand. Det vil så betyde, at de nye løsninger i hvert fald skal kunne levere 100 liter varmt brugsvand på 20 min. Hvis vi så går ind og undersøger, hvad der helt præcist kan løbe igennem de tappe steder, der er i dame omklædningen, hvor der er 4 brusere og 4 håndvaske og en enkelt hane til fyldning af spande. Så kan man med hjælp fra Dansk vandnorm og Skanderborg forsynings guide5 lave en beregning af den dimensionsgivende vandstrøm for så at kunne finde frem til den vandstrøm, der skal bruges for at kunne levere nok varmt vand til de forskellige tappe steder, uden at nogen vil blive stillet i en dårligere situation end den, som de har på nuværende tidspunkt. Hvis man kigger i Dansk vand norm under 2.2.4 vandstrømme, tabel V 2.2.4 – forudsatte vandstrømme ved de hyppigst forekommende tapsteder6. Der kan man se for brusebad og håndvaske, at de har en vandstrøm på henholdsvis 0,15 og 0,1 liter/sekundet. De bliver så ganget med de antal brusere og håndvaske, der er i omklædningsrummet og på den måde får man så den vandstrøm, der vil være hvis alt er i brug på samme tid. Det vil sige at vi har en samlet vandstrøm på 1,1 liter/sekundet, dette er som sagt hvis alt er i brug på samme tid, og det vil det yderst sjældent være for ikke at sige aldrig. Derfor tager man den samlede vandstrøm og går ind i en liste over samlede vandstrømme og vælger den nye vandstrøm ud fra den samlede, her er der så beregnet en samtidighedsfaktor ind i, hvilket så giver os den nye vandstrøm, som er det forbrug, der vil være ud fra de forskellige tappesteder. Ifølge listen bliver den nye vandstrøm til: 0,32 liter/sekundet. For at kunne beregne den mængde energi, der skal bruges som minimum ud fra de 0,32 liter/sekundet, er vi nødsaget til at undersøge, hvad varmefylden er for det opvarmet brugsvand, dette gøres ved at bruge formelen: 𝑄 = 𝑚 ∗ 𝑐 (𝑡2 − 𝑡1 ) 7 vi har massen, som er de 0,32 liter/sekundet dette kan også kaldes kilogram/sekundet, da 1 kilogram er = 1 liter og så har vi massen på SI enheder, c er den specifikke varmekapacitet for vand i dette tilfælde, den er på 4,18 kilojoule/kilogram Kelvin derved får vi temperatur forskellen i mellem vandet, der kommer ind og det vand der bliver sendt videre i systemet, hvor vi her har t1 på 10 grader celsius(283 Kelvin) og en t2 på 55 𝑙 𝑘𝐽 grader celsius(328 Kelvin), dette kommer så til at se sådan ud: 𝑄 = 0,32 𝑠 ∗ 4,18 𝑘𝑔∗𝐾 ∗ (328𝐾 − 283𝐾) Q = 60,2kJ/s = 60.2kW Det vil sige, at der skal bruges 60,2kW til alle tappestederne i dame omklædningsrummet, og det er så det tal der tages udgangspunkt i, når jeg skal lede efter et nyt system til dame omklædningsrummet. Derudover har jeg også været inde og undersøge, hvad varmestrømmen er fra selve buffertanken, da der vil være noget varmetransmission fra tanken med det opvarmede brugsvand. For at se hvilken energi der ryger ud til omgivelserne så længe det varme brugsvand opholder sig i tanken og venter på at blive brugt. For at kunne beregne varmestrømmen fra tanken har jeg været nødsaget til at dele den op i en tre dele to kuglekalot og en enkelt cylinder, grunden til dette, er for at kunne beregne henholdsvis overflade arealet på top og bund på vandvarmeren for så at kunne bruge dette areal i Fouriers lov8 𝑄 = 𝐴 ∗ 𝑘(𝑡1 − 𝑡2 ) denne er 5 http://www.skanderborgforsyning.dk/fileadmin/Arkiv/Dokumenter/Vand/Beregning_af_den_dim._vandstroem.pdf Se bilag nr. 2, s. 38 for at se et billede af figuren og udregninger 7 Termodynamik s. 19 8 Termodynamik s. 202 66 1 4 Energi Optimering brugt til kuglekalot delene og for at beregne cylinder delen er overflade arealet A skiftet ud med længden l ellers er resten af formlen den samme, det andet der er forskelligt er, hvordan varmetransmissionskoefficienten beregnes i de tre beregninger af varmestrømmen. Man skal være opmærksom på at Fouries lov kun virker på plan hede flade, det er derfor grunden til, jeg har valgt at bruge overfladearealet for en kuglekalot i formlen for at få en fornemmelse af, hvor stor en varmestrøm der bliver afgivet til omgivelserne, og da det ikke er et rør/fuld kugle, der har en diameter, men da det kun er toppen af kuglen, som er smedet sammen med den cylindriske beholder, har jeg vurderet denne metode til at være den bedste, for at komme frem til en varmestrøm fra toppen og bunden af beholderen. Temperaturene der er brugt til at beregne varmestrømen er henholdsvis den temperatur termometeret målte inde i beholderen og den temperatur rummet havde. Man skal være observant på at temperaturen bliver aflæst korrekt og termometret ikke er defekt, som det også fremgår i min måleteori omkring almindelige termometre. Temperaturen i beholderen blev målt til 55 grader celsius og den anden er en gennemsnits temperatur for rummet beholderen stod i, der har jeg målt forskellige steder for at få den mest nøjagtige temperatur, det vil sige jeg har målt nær gulv, loft, tæt på beholderen og et stykke fra beholderen, og dette er blevet gjort med et digitalt temperatur måler, som er beskrevet i tidligere afsnit. Dette er gjort over længere tid for at sikre en temperatur der lå mest stabil, frem for der var en temperatur svingning efter noget af luften er blevet skiftet ud, når man går ind og ud af rummet. Denne gennemsnits temperatur er blevet beregnet til: 29,2 grader celsius, diameter og andre måleresultater til at kunne udregne areal er fundet ved at måle på tegningerne, der er over anlægget, hvor der var størrelses forhold og mulighed for at måle alle forskellige længder, der var nødvendigt for at kunne lave varmetransmissionsberegningerne, de andre værdier der skal bruges for at kunne beregne varmestrømmene, så som Varmekonduktivitet( λ) og Varmeovergangstal(α) for jern, vand, luft, pap og isolering er alle fundet i lærebogen Termodynamik, håndbogen for maskinmestre bind 1 & 2 samt rockwools hjemmeside. Efter at have regnet på varmestrømmen, er jeg kommet frem til følgende varmestrømme: top: 14,54W bund: 154,1W cylindriskbeholder: 85,14W samlet: 253,75W årligt: 2222,81kWh grunden til at der er en så stor forskel på top og bund, er at bunden ikke er isoleret og derved vil den have en større varmestrøm end toppen selvom de burde være nogenlunde ens9. Nu hvor jeg har fået samlet, alle de forskellige resultater jeg kan, omkring den nuværende installation, vil jeg til og kigge på hvilke andre muligheder, der er for at kunne optimere varmvandssystem der leverer varmt brugsvand til dame omklædningsrummet. Jeg har primært set på 3 forskellige scenarier, som en mulig optimering af det eksisterende anlæg. Valgmuligheder for optimering I de kommende 3 forskellige optimerings muligheder, har jeg taget hensyn til at de nye installationer/ombygninger skal kunne levere den samme ydelse, som der leveres af den eksisterende installation i dag eller en bedre ydelse, hvis energi forbruget for det nye udstyr er mindre end det udstyr der sidder i den eksisterende installation. De tal der tages udgangspunkt i er de 60,2kW som den nye vandvarmer skal være på for at kunne levere til alle tappe stederne og at der skal kunne leveres 50 liter varmt brugsvand på 10 min, som er det der vil blive brugt, hvis begge kvinder tager et bad af en varighed på 5 min på samme tid. 9 Se bilag nr. 3, s. 40 for detaljeret udregninger 1 5 Energi Optimering El vandvarmer + pumpe: I denne mulighed, vil jeg undersøge hvordan en el vandvarmer på 110 liter, vil kunne klare opgaven som ny vandvarmer i stedet for den gamle vandvarmer på 800 liter, der sidder der nu, den gamle vandvarmer skulle så nedlægges og der skulle installeres en el vandvarmer på 110 liter, som så skulle stå for at levere det varme brugsvand til dameomklædningens brusere og håndvaske. Grunden til jeg overvejer en 110 liters vandvarmer er fordi, den kan klare den mængde varmt brugsvand der skulle bruges, hvis det var at alle 4 brusere vil blive taget i brug på samme tid, samtidig med der er lidt ekstra til håndvaskene. Derudover vil jeg udskifte den eksisterende cirkulationspumpe med en ny model, som kan indstilles til kun at køre på bestemte tidspunkter, som du selv indstiller og samtidig vil dens energi forbrug være noget mindre end den nuværende cirkulationspumpe. Vandvarmeren som jeg har taget udgangspunkt i er en: Metro 644 El vandvarmer 110 liter denne vandvarme vil fint kunne klare det behov der er til de kvindelige ansatte, der tager bad dagligt. En El vandvarmer vil dog bruge el som energi til at varme brugsvandet op med, fremfor den før anvendte centralvarmevand, som løb igennem den nuværende varmtvandsbeholder. Den vil dog have en meget lavere varmestrøm end den nuværende, den nye varmestrøm fra denne 110 liters beholder vil være på 1,2 W/K x 8760 timer x (55 - 20 °C) /1000 = 368 kWh/år frem for de 2222,81kWh/år den nuværende har. Der vil dog ske et skifte af pris på den energi, der bruges til at opvarme brugsvandet, da der skiftes fra naturgas som bruges til at opvarme centralvarmevandet, der så bruges til at opvarme det brugsvand, der bruges ude på tappestederne. Den nye pris vil være prisen på el, som virksomheden har medregnet de fradrag, der er at hente på varmtvandsområdet, hvilket er et fradrag på 42,1 øre per kWh fra den normale el pris virksomheden har10. Så der vil være en forskel i pris på de to forskellige energi ressourcer. Selvom der med den nye el vandvarmer skal betale for ekstra el, til at kunne producere den mængde varmt brugsvand der skal bruges i dameomklædningen, vil den samlede el pris stadig være mindre end det der betales for til naturgassen. Den nye cirkulationspumpe, som jeg har besluttet, der skal ind i stedet for den gamle, er en pumpe fra Grundfos kaldet UP 15-14 BA PM, som er en pumpe, der er lavet til at kunne bruges til brugsvandsanlæg i en- og tofamiliehuse og specielt denne model er specielt konstrueret til cirkulation af varmt vand i et anlæg hvor der er installeret en varmtvandsbeholder, hvilket gør at den egner sig godt til denne situation vi har med en varmtvands beholder, der skal kunne levere varmt brugsvand til 2 medarbejder, når de skal tage bad efter endt arbejde. Desuden har pumpen et lavere energi forbrug, når den kører på maksimal hastighed på 8W som er noget lavere kontra den gamle pumpe, som har et forbrug på 75W i drift. Derudover har pumpen mulighed for at køre i tre forskellige hastigheder, samt Grundfos har udviklet et program til pumpen, som gør at den har mulighed for at se på det forbrug, der er igennem en dags forbrug og den kan logge 14 dage i træk11, hvorefter den nemt kan kende forskel på hverdage og weekender, samt hvornår på dage der tappes varmt brugsvand og på den måde holde energi forbruget på et minimum, og kun sørge for at levere varmt brugsvand ud til tappe stederne, når der er brug for det, hvis det skulle ske at forbrugsmønsteret ændre sig, så vil pumpen logge 14 dage igen og derved kunne tilpasse sig det nye forbrug og derved stadig sørge for, der er varmt brugsvand, når det er nødvendigt. Ved at bruge en pumpe 10 11 http://www.skat.dk/SKAT.aspx?oId=2153716&vId http://dk.grundfos.com/content/dam/danish/products/pdf/comfort%20slutbruger%20brochure%20ver2%202012%2 0web.pdf 1 6 Energi Optimering der ikke kører konstant som den nuværende gør, så sørger man også for at sikre sig, at der ikke bare bliver brugt energi på at sende det varme brugsvand rundt i systemet hele tiden og derved undgår man at spilde energi på varmt brugsvand, der ikke bliver brugt til noget udover at opvarme systemet. Fordel Fordelen ved at vælge sådan en løsning som beskrevet oven over, er at du får sænket den buffer plads du har nu, og får en buffer plads, der ligger så den stadig vil kunne klare max belastningen, hvis der skulle gå 4 i bad på samme tid. Derudover får man også sænket forbruget med ny pumpe og varmestrømmen bliver også sænket samt prisen der skal betales for de kWh er også lavere end den pris der betales nu, da du går fra natur gas og til et el forbrug. Man har også mulighed for at lukke for den streng, der sender centralvarmevand over til opvarmning af brugsvandet i dameomklædningsrummet. Ulempe Ulempen ved at vælge denne løsning er, at man tager en ny energi ressource i brug (elektricitet) og der vil kun blive sparet lidt på forbruget af naturgassen, da der stadig skal produceres centralvarme vand og sendes ud til alle de andre bygninger, der stadig bruger dette. Du vil stadig også have en vandvarmer med varmt brugsvand stående, som afgiver varme imens vandet ikke bruges. Pris for komponenter til den nye installation Type: Metro 644 el vandvarmer 110 liter Metro Cirkulationssæt Grundfos UP 15-14 BA PM brugsvands pumpe Listepris kr. (Ex moms) 3.600 160,8 2.075,00 Samlet: 5835,8 1 7 Energi Optimering Vandvarmer med gennemstrøms veksler + pumpe: I denne model til optimering af den nuværende installation går vi helt over og undlader buffertanken i den nye installation og vælger en gennemstrøms vandvarmer, så der kun bliver produceret varmt brugsvand når der åbnes for tappestederne. På den måde vil der kunne spares på den energi der skal bruges til at holde en vandvarmer med en kapacitet på 800 liter varmet op. Der vil dog så være et andet/større krav til udstyret som er, at udstyret skal kunne levere den ydelse, som jeg har beregnet tidligere(60,2kW) da vandvarmeren ingen kapacitet har til, at kunne levere varmt brugsvand, i mens det nye kolde brugsvand bliver varmet op, her skal udstyret sørge for at kunne varme brugsvandet op med det samme, efterhånden som det løber igennem vandvarmeren. Vandvarmeren jeg har undersøgt her er en Redan Akva Vita II brugsvandveksler, som normalt bruges i en familiehuse og fint kan levere varmt brugsvand til deres behov. Størrelsen på vandvarmeren er: 32,3kW12, den er ca. halv størrelse af, hvad jeg har beregnet mig frem til er minimumskravet for at kunne levere varmt brugsvand uden at have nogen lager kapacitet indbygget, vandvarmeren leverer 13,16 liter/minuttet og det jeg havde beregnet der var nødvendigt var 0,32 liter/sekundet eller 19,2 liter/minuttet13 så der er 6,04 liter/minuttet der mangler for at kunne levere fuld ydelse. Vandvarmeren kan levere varmt brugsvand til 2 personer der tager bad på samme tid og stadig have lidt kapacitet i overskud. De er 2 kvinder, der benytter dame omklædningen og de arbejder begge ovre i fabrikken, i to forskellige afdelinger, henholdsvis produktionen og varemodtagelsen på lageret. Det vil sige at der på en normal arbejdsdag vil være 2 kvinder, som kan ende med at bruge 2 brusere på samme tid, hvilket ikke skaber noget problem med hensyn til kapaciteten, da denne vandvarmer fint kan levere nok varmt brugsvand til 2 brusere på samme tid. Der vil i forhold til vandvarmerne med buffer tank være et minimalt tomgangs varmestrøm, da det kun er det vand der ligger i de rør, der er inde i vandvarmeren, som vil kunne afgive varme og ikke være nogen buffer tank, som i de andre tilfælde(nuværende installation og foregående forslag). Cirkulationspumpen i denne installation er også en Grundfos UP 15-14 BA PM brugsvands pumpe, grunden til dette er, at det er en ganske fortræffelig pumpe, som kan klare den opgave, der er med hensyn til at kunne reducere drift tiden og den har et lavt energi forbrug. Grunden til jeg ikke kommer nærmere ind på den her, er at jeg allerede har omtalt/bekrevet den mere grundigt i foregående optimerings forslag og henviser til det afsnit, hvis der skal læses mere om pumpen igen. 12 13 http://dk.private.danfoss.com/PCMPDF/VLGPJ101_Akva%20VitaII_Product%20Sheet_DK_1113_lores.pdf Se bilag nr. 2 s. 38 for udregningerne 1 8 Energi Optimering Fordele Fordelen med denne installation her er, at der forsættes med at bruge den energi ressource(naturgas) som der hidtil har været brugt, vandvarmeren på 800liter fjernes og derved afskaffes den varmekilde/varmestrøm, som er til stede i den gamle vandvarmer og der er således intet unødvendigt energi forbrug på at holde vandvarmerens tank varmet op med varmt brugsvand indtil det skal bruges. Og selve cirkulationspumpen sørger for at cirkulere vandet, når der er brug for det i forhold til det forbrug, der er igennem dagen på tappestederne. Derudover kan denne vandvarmer også fint dække det forbrug, der er i dameomklædningen. Ulempe Ulempen ved at bruge denne installation, er at du ikke har fuld kapacitet til at kunne levere varmt brugsvand til alle tappesteder på en gang, du har ca. kun 75 % af den kapacitet, der er beregnet til at skulle bruges for at alle tappe steder vil have varmt brugsvand på samme tid. Pris for komponenter til den nye installation Type: Redan Akva Vita II brugsvandsveksler Redan cirkulationssæt Grundfos UP 15-14 BA PM brugsvands pumpe Listepris kr. (Ex moms) 4.060,00 377,00 2.075,00 Samlet: 6512 1 9 Energi Optimering Isolering + pumpe: Denne model bringer ikke det store nye ind i installationen, så som en ny vandvarmer eller ny pumpe. Her bliver der i stedet sat mere fokus på at prøve at optimere den eksisterende installation, uden udskiftning af vandvarmer eller cirkulationspumpe, for at undersøge hvad sådan et tiltag eventuelt vil kunne frembringe af optimering og besparelser kontra den nuværende installation, som er uberørt siden det i sin tid blev installeret omkring 1970 ifølge installationstegningerne. Hvis der kigges på de varmetransmissions tal, der er blevet beregnet tidligere for den nuværende 800 liters tank, der kan man se at toppen har en noget lavere varmestrøm end bunden og grunden dertil, er som nævnt tidligere at der ingen isolering er i bunden, her vil jeg undersøge og beregne hvad den samlede varmestrøm vil være, hvis bunden bliver isoleret og der således ikke bare kan strømme varme ud, på samme måde som der gør nu. Det der så sker, er at den varmestrøm der siver ud fra bunden vil blive noget lavere og komme noget tættere på en varmestrøm som den i toppen af beholderen, det vil sige at vi får en ny samlet varmestrøm fra tanken på: 108,8W14 kontra de nuværende 253,75W det svare så til 953.1kWh/årligt kontra de nu 2222,81kWh/årligt, dette er jo over en halvering af varmestrømmen fra selve tanken helt præcist en reducering på 57,12 %. Hvis vi så vender blikket mod den nuværende cirkulationspumpe, så kan der her gøres to ting for at reducere energi forbruget for den. Den første er at der kan installeres et uge ur og kontakter, så det indstilles således, at den kun kører 4 timer om dagen, 5 dage om uge på den måde vil det forbrug pumpen har nu reduceres gevaldigt i forhold til det forbrug der er i dag, hvor den bare står og kører 24 timer i døgnet. Ved at reducere drift tiden for pumpen til 4 timer ender du med et dagligt forbrug af el på 0,3kWh/dag14 kontra det nuværende forbrug på 1,85kWh/dag, det er en reducering på 83,8 %. Den anden mulighed er, man kan slukke helt for cirkulationspumpen og på den måde vil der slet ikke være noget forbrug overhovedet fra pumpen og det vil således kun være varmestrømmen fra tanken, som giver tab, der opstår dog også et ”service” problem, i og med at når der slukkes for cirkulationspumpen, så vil der ikke være varmt brugsvand lige med det samme, når der åbnes for de forskellige tappesteder, som der vil være når cirkulationspumpen kører og derved har varmt brugsvand i cirkulation i systemet og på den måde kunne have varmt brugsvand ved de forskellige tappesteder i løbet af kort tid. 14 Se bilag nr. 4, s. 43 for detaljeret udregninger 2 0 Energi Optimering Fordele Fordelen her er, at der kan spares en del energi ved at lave nogle få justeringer, således ender du med 57,12 % reduceret varmestrøm bare på beholderen, samt du kan få reduceret cirkulationspumpens drift tid ved kontakter og uge ur og derved spare 83,8 % i energi forbrug. Ulempe Ulempen her er, at vandvarmeren stadig har en stor buffer tank, med noget mere kapacitet end der er behov for til at forsyne dame omklædningsrummet. Cirkulationspumpen har stadig et højt energi forbrug i forhold til de nyere modeller, der er på markedet i dag. Pris for komponenter til den nye installation Type: Listepris kr. (Ex moms) Isolering Rockwool Lamelmåtte (kraftpapir) 50x1000x5000mm 5m2/rl Digitalt Ugeur 16 on/off kr. Kontakter 4 polet minikontaktor boksGruppetavle IP65 8 Modul 294,8 236 151,2 143,2 Samlet: 825,2 Oversigt over virksomhedens energi priser: Priser i kr. pr kWh & m3 gas El Dong elektricitet 0,29 pr. kWh (fast kontrakt) 0,29 0,2157 For transport er det: transport Energimidt15 net 0,1467 kr. pr 0,217 0,833 0,421 kWh + transport overliggende net 0,069 kr. pr kWh Offentlige forpligtelser (PSO) Elafgift 16 fradrag 2014 0,0081 0,0170 0,3770 2,8450 0,0410 2,4760 0,0320 0,0100 Naturgas Nødforsyningstarif Offentlige forpligtelser Biogas CO2 afgift Naturgas afgift NOx afgift Gas pris Fast Gas pris Variable Gas pris Balance Samlet pris: 1,1347 15 16 6,2079 http://www.energimidt.dk/erhverv/el-og-energi/priser-og-vilkaar/sider/elpriser-for-energimidt-net.aspx http://www.skat.dk/SKAT.aspx?oId=2153716&vId=0 2 1 Energi Optimering Sammenligning mellem alle optimerings modeller: Nuværende installation El vandvarmer + pumpe: Vandvarmer med gennemstrøms veksler + pumpe: Isolering + pumpe: Årlig kWh varmestrøm 2222,81 Omregnet kWh til m3 gas 202,1 Årlig kWh el forbrug 674,86 Pris kr. pr. kWh 1,1347 368 ------- 8,32 ------- 953,1 86,65 Pris kr. pr. m3 gas 6,2079 Årligt forbrug kr. 2020,38 Indkøbs pris kr. 1,1347 427,01 5835,8 3,66 8,32 1,1347 9,44 6512 3,24 109,5 1,1347 662,2 825,2 0,61 6,2079 Tilbagebetalings tid år ------- Der er i ingen af de nye installationer medregnet pris for selve installationen af de nye komponenter, da det varierer fra situation til situation, hvor meget virksomheden selv kan udføre kontra eksterne håndværkere, da visse installationer kræver autorisation, og derfor vil varierer i pris. Der tages derfor kun højde for prisen for de nye komponenter til installationen. Det skal også tages med i betragtningen, at det årlige forbrug der er beregnet, er forbruget for den varmstrøm der bare går til omgivelserne, når det står standby og så er der beregnet energi forbruget på selve cirkulationspumpen også, i de to tilfælde hvor der bliver brugt Grundfos’ Comfort model, har jeg brugt 4 timer som drift tid, selvom jeg på nuværende tidspunkt ikke præcist kan sige om det bliver mere eller mindre at den vil køre efter den har indstillet sig selv efter endt 14 dages cyklus, hvor softwaren i cirkulationspumpen har beregnet forbruget, der er på tappe stederne. Delkonklusion Hvis der ønskes en hurtig og nem besparelse til dame omklædningsrummet, så kan man nemt få det ved at lave nogle forskellige tilføjelser og tiltag på den nuværende installation, og på den måde have en hurtig tilbagebetalings tid. Dog vil det være en bedre idé at investere i modellen med gennemstrøms vandvarmer eftersom, den vil give en noget mere energivenlig installation, hvor energiniveauet bliver sænket gevaldigt og du får afskaffet vandvarmerens varmestrøm fra buffer tanken til omgivelserne. Selvom denne har en længere tilbagebetalingstid, giver den virksomheden en større energibesparelse på sigt og er samtidig med til at styrke virksomhedens Grønne profil. 2 2 Energi Optimering Kantine bygning Anlægs beskrivelse Anlægget der står for at levere varmt brugsvand til alle tappesteder i kantine bygningen, består af en pladevarmeveksler der kan klare 9000 liter i timen, der er tilsluttet to store buffer tanke på 4500 liter hver, den ene af dem er dog blevet koblet fra en gang mellem år 2000 og til dags dato, således der nu kun er tilsluttet en 4500 liters tank. Anlægget har også to cirkulationspumper installeret i systemet således at den ene cirkulationspumpe sørger for at brugsvandet der er i buffer tanken bliver cirkuleret rundt i mellem buffer tanken og pladevarmeveksleren og på den måde holde brugsvandet i buffer tanken opvarmet. Den anden cirkulationspumpen sidder på returløbet fra hele systemet i bygningen og sørger for at vandet cirkulerer rundt der og det vand cirkulationspumpen sørger for kommer retur ryger direkte ned i det cirkulationssystem, som nævnt tidligere. Det kolde vand der kommer retur fra systemet ryger direkte igennem pladevarmeveksleren igen og bliver varmet op på ny, sammen med det vand der holdes varmet op fra buffer tanken. Disse cirkulationspumper er blevet skiftet samtidig med at den ene buffer tank blev fjernet fra systemet, i den omgang blev der også lavet tidsstyring til cirkulationspumperne, således at de ikke kørte alle døgnets 24 timer. Denne opsætning forsyner 53 tappesteder i hele kantine bygningen, hvor af 34 af de tappesteder er brusere i omklædningsrummet for de mandelige arbejdere, derudover er der 17 almindelige håndvaske/tappehaner fordelt på kælder og stue etage i bygningen, derudover er der 2 køkkenvaske oppe i køkkenet til kantine medarbejdernes rådighed, når de arbejder i køkkenet. Jeg vil ind og undersøge hvad behovet er i kantine bygningen og se på hvad der reelt set bruges i løbet af sådan en arbejdsuge og ud fra det vil jeg så se hvad jeg kan finde frem til af mulige løsnings forslag til optimering af den nuværende installation, så alle de medarbejdere, der bruger/benytter tappestederne i kantine bygningen stadig har samme ydelse eller bedre end den de har i dag. Indsamling af data Data indsamlingen kommer til at foregå på nogenlunde samme måde, som det var gjort data indsamlingen under projektet omhandlende dameomklædningen, derfor vil der her også blive kontrolleret hvad varmestrømmen er fra den store buffer tank på 4500 liter og der vil blive lavet et varmestrøms tab på selve pladevarmeveksleren også, cirkulationspumperne vil også blive undersøgt nærmere for at se hvilket forbrug de har. Der vil desuden også blive undersøgt hvilket forbrug der er i kantine bygningen, så det kan sammenlignes med den nuværende installation. Vandforbruget I denne afdeling er det meget sværere at komme frem til et forbrug, da der er flere medarbejdere der bruger faciliteterne i kantineafdelingen. Vi har kantine medarbejderne der bruger vand fra kl. 6 til kl. 14 ca. og så har vi fra kl. 14 til kl. 16 ca. hvor medarbejderne fra produktionen tager hjem løbende hvilket så gør at de tager bad på forskellige tidspunkter i dette tidsrum. Jeg var dog heldig at min kollega i vedligehold, fandt en gammel analog koldt vandsmåler. Det gav så den mulighed at koldt vandsmåleren kunne installeres på tilgangen på buffer tanken, således at det var muligt at måle hvor meget nyt koldt vand der blev tilført buffer tanken, i løbet af sådan en arbejdsdag. Koldt vandsmåleren blev installeret af et VVS firma, da det 2 3 Energi Optimering krævede autorisation at installere. Således kunne kortlægningen af kantine bygningens vandforbrug blive klaret. Selve målingen skete på den måde at måle resultatet blev afskrevet to gange dagligt, kl. 6 om morgenen lige før kantine medarbejderne møder ind og igen kl. 13:30 hvor kantine medarbejderne har fyraften, på denne måde er det muligt at danne et overblik hvor stort forbruget selve kantinemedarbejderne har, når de arbejder i løbet af en arbejdsdag. Grunden til at det blev skrevet ned kl. 13:30, var for at kunne skabe et overblik over hvor meget vand medarbejderne fra produktionen brugte, når de tog bad efter endt arbejdsdag. På denne måde er det muligt at kunne kortlægge hvordan forbruget var fordelt mellem kantinen køkkenpersonale og produktionsmedarbejdernes bad. Selve opmålingen foregik over 5 uger for at sørge for det mest pålidelige måleresultat, da der kan være udsving på forbruget fra dag til dag og uge til uge, afhængigt af hvad der foregår af arrangementer/møder i kantinens to møde lokaler. Der blev målt fra 15-09-14 og til den 20-10-1417 og dette gav et ugentlig gennemsnit på 3,46m3 vand, hvor af weekend forbruget har et gennemsnit på 0,325m3 eller 325 liter vand og en gennemsnitlig arbejdsdag forbrug lå på 0.627m3 eller 627 liter vand om dagen. Resultatet skal selvfølgelig tages med det forbehold at vandmåleren kan have en for stor kapacitet og derved ikke måle helt korrekt. Aflæsning af måleren kan også give en fejlkilde, hvilket der også nævnes i afsnittet om måleudstyr. Det vil sige at der ca. er 3.9m3 varmt brugsvand i buffer tanken, som slet ikke bliver brugt i løbet af sådan en arbejdsdag, dette giver jo allerede en indikation om at den nuværende installation, har en noget større kapacitet end virksomheden har brug for i dag. Varmestrømmen fra buffer tanken Varmestrømmen for buffer tanken er også blevet beregnet her i kantine bygningen, og er grebet an på samme måde, som over i dame omklædningen, altså at jeg har været henne og tage de forskellige mål, som jeg skulle bruge via installations tegningerne, der er over installationen for pladevarmeveksleren og de to buffer tanken18, for at kunne beregne arealet for cylinder delen og de to kuglekalotter i selve tanken. Temperaturen er målt med digitalt måleapparat samt et almindelig analog termometer, og er målt over længere tid, uden forstyrrelser ved at tilføje varme eller kulde andet steds fra end fra selve de komponenter og installationer der er i rummet, hvor de sidder. Der blev målt en gennemsnits rum temperatur på: 25,5 grader celsius og brugsvandet i buffer tanken blev målt til: 56 grader celsius i toppen og 46 grader i bunden, det skal dog siges at bund temperaturen er målt udvendigt over et længere stykke tid, for at få en mere præcis i temperatur i bunden. Grunden til at jeg har målt i bunden på buffer tanken, er at buffer tanken er af sådan en størrelse at det ville give et mere virkeligt resultat af hvad temperaturen er kontra at formode den har samme temperatur som i midten/toppen af tanken, eftersom der bliver brugt varmt brugsvand jævnligt i løbet af en arbejdsdag og derfor bliver der tilføjet koldt vand til tanken, hvilket vil være med til at sænke/holde temperaturen nede. De resterende værdier til at kunne beregne varmestrømmen: Varmekonduktivitet( λ)19 og Varmeovergangstal(α)20 for jern, vand, luft, pap og isolering21. 17 Se bilag nr. 5, s. 44 for graf og liste over opmålingerne Se bilag nr. 6, s. 47 for tegnings oversigt og detaljeret udregninger 19 Termodynamik s. 249 & 250 tabel 10.10 & 10.11 20 Termodynamik s. 259 tabel 10.17 21 http://www.rockwool.dk/produkter/u/1396/vvs-isolering/lamelmaatte-(kraftpapir) 18 2 4 Energi Optimering Jeg fik følgende ud af mine varmestrøms beregninger for top, bund og cylinder delen på buffer tanken, bunden havde en varmestrøm på: 59,93W Toppen: 37,72W selve cylinderdelen af buffer tanken: 218,68W, en samlet varmestrøm på: 316,33W, hvis man så tænker tilbage på den på den 800 liters vandvarmer der står over ved dameomklædningen, den havde en varmestrøm på 253,75W hvilket jo ikke er meget under den varmestrøm her, hvor tanken er på 4500 liter, dette skyldes at buffer tanken i kantine bygningen har en isoleret bund allerede og derfor reducere det varmestrømmen gevaldigt, det vidste jeg også med beregningerne for vandvarmerens varmestrøm, hvis den fik isoleret bunden ville den falde til 108,81W. Varmestrømmen fra pladevarmeveksleren Installationen i kantine bygningen indeholder også en pladevarmeveksler som nævnt tidligere, denne pladevarmeveksler producere varme til omgivelserne også, hvilket jo er naturligt i og med pladevarmeveksleren sørger for at opvarme brugsvandet, så der hele tiden er varmt brugsvand klar til alle tappestederne i kantine bygningen. Jeg har været inde og se på hvad pladevarmevekslerens varmestrøm til omgivelserne er, for ligesom at få en idé om hvor meget varme der bare siver ud til omgivelserne og derved bare går tabt. For at kunne beregne varmestrømmen på pladevarmeveksleren, har jeg været inde og undersøge hvad temperaturen er på vandet, der løber i centralvarme vands strengen samt det brugsvand der bliver tilført fra buffer tanken og opvarmet, her er der 3 forskellige temperaturer, 50 grader fra buffer tanken, 46 grader på vandet der kommer retur fra systemet, og 52 grader på vandet der pumpes tilbage i buffer tanken og en temperatur på centralvarme vandet på 72 grader. Hvilket giver en gennemsnits temperatur på 55 grader, som er den jeg har brugt som temperaturen inde i pladevarmeveksleren. Temperaturen i rummet ligger stadig på 25,5 grader celsius. Der udover er pladevarmevekslerens yder pladers areal målt og regnet ud og tykkelsen af pladen, som varmen skal transporteres igennem. Der er 2 af disse plader på pladevarmeveksleren og derfor 2 store områder, hvor varmen afgives til omgivelserne. Jeg er godt klar over at der også vil være noget i siderne, toppen og bunden, der ses dog bort fra disse, da det er 26 ujævne overflader der er sat sammen, hvilket gør det tæt på umuligt at beregne og der ved få en pålidelig varmestrøms resultat. Derfor er der kun beregnet for front og bag siden, der holder pladevarmeveksleren sammen. Det drejer sig om 2 arealer på 1,52m2 og en beregnet U værdi på 19,8W/m*K hvilket giver 2 plader med en varmestrøm på 666,6W altså samlet 1.333,141kWh, samlet set er det 11678,32kWh om året der bare siver ud til omgivelserne22. Cirkulationspumpernes el forbrug. Til at cirkulære det varme brugsvand rundt og holde brugsvandet i buffer tanken opvarmet, er der installeret to cirkulationspumper, den ene sender brugsvandet rundt i systemet med tappesteder, og den anden sender brugsvandet der er i buffer tanken igennem pladevarmeveksleren, og på denne måde sørger for at buffer tanken hele tiden har opvarmet brugsvand klar til at sende ud i systemet. De to cirkulationspumper er installeret med et ugeur, således at de pumper varmt brugsvand rundt i systemet på bestemte tidspunkter på dagen, nærmere sagt pumper de varmt brugsvand rundt i systemet fra kl. 6 – 17 i alle ugens hverdage (man-fre), for at sørge for der er varmt brugsvand klar i systemet til at blive tappet af fra kantine bygningens tappesteder. De to cirkulationspumper, som er en Grundfos UPS 32-30 FB og en Alpha 2 20-40 N 150 disse to bruger henholdsvis 60W og 11W på deres indstillet niveau. UPS 32-30 FB har tre forskellige niveau den kan køre på, ligeledes har Alpha 2 20-40 N også tre niveauer samt en indstilling, 22 Se bilag nr. 7, s. 50 for detaljeret udregninger. 2 5 Energi Optimering hvor den køre på auto adapt ligesom UP 15-14 BA PM også havde, som der blev beskrevet i nogle af løsningerne til dameomklædning optimeringen, da auto adapt ikke bruges her, kommer jeg ikke nærmere ind på det. De to cirkulations pumper har et forbrug på henholdsvis 171,6 kWh og 31,46 kWh23 om året, i rent el forbrug på disse to cirkulationspumper. Møde med Ronnie Bie og Helle Frandsen I forbindelse med at indsamle data omkring pladevarmeveksleren under kantine bygningen, blev der arrangeret et møde med to kollegaer fra SPX’s afdeling i Kolding. Mødet var med Ronnie Bie og Helle Frandsen, som er Sales Engineers og beskæftiger sig med pladevarmeveksler normalt igennem deres arbejde, hvor de har med dimensionering og krav til pladevarmeveksler at gøre. Til mødet blev der snakket og diskuteret pladevarmeveksleren og den opstilling, der er opsat under kantine bygningen på firmaet i Silkeborg. Det blev hurtigt klart, at de vidste rigtig meget omkring pladevarmevekslerområdet. De kom med gode råd til hvad jeg kunne gøre for at finde frem til nogle af de informationer, jeg skulle bruge for at kunne lave nye beregninger på pladevarmeveksleren, således det er muligt at finde ud af hvilket udstyr der skal installeres for at kunne levere den samme ydelse den eksisterende installation har i dag, så der er mulighed for at opretholde denne ydelse efter en optimering af den eksisterende installation så forbrugerne stadig vil kunne have en arbejdsdag i virksomheden, som de har i dag uden at det vil være til gene for nogen af de ansatte der bruger faciliteterne. Der udover tilbød de også selv at kontrollere om det var muligt at finde noget information på den pladevarmeveksler i det system de bruger til hverdag, når de beregner på pladevarmevekslerne, samt de hjalp til med at finde frem til rette person, som kunne give noget mere information omkring den nuværende pladevarmeveksler udover det der stod på mærkepladen og så fik jeg også stillet et skema til vandstrømme beregning til rådighed, et de normalt bruger til hurtigt at kunne finde frem til hvad en pladevarmeveksler skal være på, ud fra antallet af tappesteder og hvilken type de er (et skema med mulighed for indtastning og så hurtig omregning af vandstrømme, som jeg allerede har gjort i hånden før). Nødvendigt vandforbrug Den eksisterende installation til at levere varmt brugsvand blev bygget tilbage i 1970, hvor virksomheden havde et helt andet forbrug/behov. Dette har så med virket til at der på et tidspunkt engang efter år 2000 blev valgt at fjerne/nedlægge den ene buffer tank på 4500 liter ud af to, da tiderne har ændret sig og det antal medarbejder, der blev dimensioneret efter i sin tid, ikke er til stede i virksomheden mere og derved var det oplagt at reducere buffer tankene ned til en buffer tank. Den sidste buffer tank kan dog ikke bare lige fjernes/kobles fra uden der skal laves ændringer af rør systemet til forsyning af pladevarmeveksleren samt der skal ændres i cirkulationspumpernes placering/opsætning. Derfor vil jeg undersøge hvad den nødvendige vandstrøm vil være for at kunne levere varmt brugsvand til tappestederne ligesom jeg gjorde ved dame omklædnings rummet. Således vil det være muligt at kunne sikre at ydelsen ikke vil falde og dermed forringe den kvalitet medarbejderne har i dag. For at dimensionere vandstrømmen har Dansk vand Norm 24 for vandinstallationer været brugt, nærmere betegnet det tabellen i 2.2.4 hvor de oplyser hvad den forudsatte vandstrøm for enkelte tapsteder er. I kantine bygningen er der 53 tapsteder fordelt på 34 23 24 Se bilag 8, s.51 for detaljeret udregninger DS439:2009 s. 24 2 6 Energi Optimering brusere, 17 håndvaske og 2 køkkenvaske, dette giver en samlet vandstrøm på 7,2 l/s hvis alle tapsteder er åbent på samme tid, hvilket de dog ikke vil være og derfor bruger man den dimensionsgivende vandstrøm, som vælges ud fra de 7,2 l/s vi har beregnet, den dimensionsgivende vandstrøm er 0,62 l/s og det er den der bruges til at beregne hvad det svare til i kW, så man ved hvor stor ydeevnen af en ny pladevarmeveksler skal være, for at kunne opretholde samme ydeevne, som den eksisterende installation. De 0,62 l/s svare til 116,79 kW25. Valgmulighed for optimering I forbindelse med optimeringen af den eksisterende installation blev en pladevarmeveksler, som virksomheden havde fået retur, undersøgt om den havde den nødvendige kapacitet til at kunne levere den ydelse, som er nødvendig for at der er varmt brugsvand ude ved alle tappestederne, og de ansatte derfor ikke vil mærke nogen forskel fra den eksisterende installation og til den nye installation. Der blev i sammenråd med Ronnie Bie fundet frem til at den pladevarmeveksler, som virksomheden havde fint kunne levere den ydelse på 116,79kW, den havde en ydelse på 135kW, hvilket er mere end der var beregnet nødvendigt. Den nuværende buffer tank, vil også blive fjernet, således at den nye pladevarmeveksler vil opvarme brugsvandet, når det sendes ud i systemet og til lagring i en buffer tank. Det er derfor nødvendigt at undersøge, hvilke muligheder der er for at installere et nyt system således at det er muligt at levere varmt brugsvand, når der åbnes for en eller flere tappesteder. Efter samtalen med virksomheden, blev der indhentet to tilbud, på to mulige opsætninger til styring af pladevarmeveksleren, så der kan leveres samme ydelse, som der er i den eksisterende installation, dog uden buffer tank i den nye installation. De to tilbud der blev indhentet fra Danfoss, er et Termostatventil system og et motorventils system. Det første tilbud går på termostatventil, da virksomheden ønskede at få et nyt system, som mindede om det system de bruger i den eksisterende installation, det andet tilbud er på motor styret ventil, som jeg overvejede ville være et godt bud på en løsning til den nye pladevarmeveksler. 25 Se bilag 9, s. 52 for detaljeret udregninger 2 7 Energi Optimering Termostatventil Den nye installation baseret på termoventil, vil blive opbygget som kaskadestyring. Dette er en nødvendighed for at sikre, at tappestederne hele tiden har nok varmt brugsvand, når der åbnes for de forskellige tappesteder og sikre at et konstant flow af varmt brugsvand, uden at det på nogen måde vil falde. Grunden til at det laves som kaskadestyren, er for at sikre der hele tiden er et lille flow igennem systemet, når der kun er et tappested i brug og når der så åbnes for flere tappesteder vil ventilen der er indstillet til at åbne, når temperaturen falder for meget på returen åbne sig og lukke mere varmt brugsvand igennem. På den måde vil der blive holdt gang i flowet af varmt brugsvand til forbrugeren, uden at man behøver en buffer tank til at oplagre varmt brugsvand, som kun ligger klar til at når der skal bruges meget. Fordele Fordelen ved at bruge en termostat er at man vil få en løsning, som minder meget om den eksisterende installation og der ved have noget man kender til. En anden fordel er at man med kaskadestyring kan opretholde leveringen af varmt brugsvand selv efter at buffer tanken fjernes. Ulempe Ulempen ved at bruge en termostat løsning er at når systemet er indstillet, så vil der ikke kunne ændres i indstillingerne, således at systemet kan leverer forskellige mængder vand på forskellige tidspunkter af døgnet. Der vil blive leveret varmt brugsvand, når der sker en temperatur ændring og ikke før. Termostatisk løsning: Type RAVi termostat VMA ventil Nipler AVT 35-70 VGF-32 AVP DN 32 I alt VVS nr 451241000 451264304 451299906 451090330 451093170 406454150 Listepris kr. (Ex moms) 970 1181 136 4733 5650 5555 18.225 2 8 Energi Optimering Motorventil Et system med motorventil fungerer på nogenlunde samme måde som systemet med termostatventil, der er dog kun en ventil frem for to ventiler i termostat systemet, hvis man vælger modellen med ECL 210 er der her mulighed for at kunne lave styring til flere brugsvandskredse, hvordan systemet skal køre med ventilen/erne. Hvis man derimod vælger modellen med ECL11026 som kommer med indbygget applikations nøgle som kan styre 1 brugsvandskreds, som er det vi har i kantine bygningen. Der er mulighed for at kunne programmere ECL styringen således at den ud over at kontrollere temperaturen på returstrengen af varmt brugsvand også kan indstilles så den sender varmt brugsvand rundt i systemet på fastlagte tidspunkter, og derved opretholder en komfortzone på visse tidspunkter af døgnet, hvor det vil være rart at have varmt brugsvand løbende i systemet, for eksempel når man går i bad. Fordele Fordelen ved motorventil er at der kan laves styring til systemet, så man ikke er låst fast på de indstillinger man sætte den på først, det vil sige den kan forud programmeres til at have forskellige indstillinger, hvilket giver fleksibilitet. ECL 210 har mulighed for flere styringer, hvor ECL 110 kun har en brugsvandskreds. Du får et mere fin justerende flow. Ulempe Ulempen er at hvis der eventuelt skulle ske et strømsvigt, så vil selve styringen til motorventilen forsvinde og der vil ikke kunne ændres på mængden af vand, der strømmer igennem motorventilen før der er strøm igen. Type VVS nr ECL 210 Bundpart A217 Dykrørsføler VM2-40 Nipler AMV 30 460944310 460944312 460944411 460945482 461046011 451029812 460946131 I alt 26 Listepris kr. (Ex moms) 4141 479 1058 837 3697 475 4489 Type VVS nr ECL 110 Dykrørsføler VM2-40 Nipler AMV 30 460944154 460945482 461046011 451029812 460946131 14.701 Listepris kr. (Ex moms) 4081 837 3697 475 4489 13.579 http://dk.varme.danfoss.com/PCMPDF/VIKTF201_116_ECL110.pdf 2 9 Energi Optimering Tilbagebetaling Nuværende installation Termostat: Motorventil ECL 210: ECL 110: ECL 210 + AVP DN 32: ECL 110 + AVP DN 32: Årlig kWh varmestrøm 14.449,4 Omregnet kWh til m3 gas 1313,6 Årlig kWh el forbrug 203,06 Pris kr. pr. kWh 1,1347 Pris kr. pr. m3 gas 6,2079 Årligt forbrug kr. 8385,11 Indkøbs pris kr. Tilbagebetalings tid år 3612,34 3612,34 328,4 328,4 31,46 31,46 1,1347 1,1347 6,2079 6,2079 2074,4 2074,4 18.225 14.701 2,88 2,33 3612,34 3612,34 328,4 328,4 31,46 31,46 1,1347 1,1347 6,2079 6,2079 2074,4 2074,4 13.579 19.134 2,15 3,03 3612,34 328,4 31,46 1,1347 6,2079 2074,4 20.256 3,21 ------- Der er ikke beregnet nogen installations pris med i udregningerne her, det er ren indkøbs pris, grunden til dette er at nogle ting kan virksomheden selv klare, i mens der er andre dele virksomheden skal have en installatør ude fra til at komme og lave installationen. Så der er kun taget komponenter med i beregningen. Det nye varmestrøm er for selve varmestrømmen den nye pladevarmeveksler vil give til omgivelserne og er i sammenråd med kollega fra SPX i Kolding der arbejder med det, sat til 4 gange mindre end den eksisterende pladevarmeveksler, hvilket er en normal måde at gøre det på i industrien i og med den nye pladevarmeveksler, der er brugt i beregningerne er ca. 4 gange mindre. El forbruget er taget fra at vi kun har cirkulationspumpen der sender brugsvandet rundt i systemet og den der sendte brugsvandet fra buffer tanken og til pladevarmeveksleren er fjernet. Delkonklusion Der er rig mulighed for at kunne få en ny installation med et bedre energi forbrug end den eksisterende installation, der kan dog konkluderes at hvis man ønsker et mere præcist system, der kan styre flowet noget bedre og give bedre komfort, så skal der betales en pæn sum for det. Tilbagebetalingstiden ser også fin ud da fleste løsninger ikke overskrider 3 år, den højeste tilbagebetalings tid er på 3,21 år, dette er med AVP DN 32, som er godt og have i ECL styringen dog ikke nødvendig. 3 0 Energi Optimering Konklusion Jeg kan ud fra mine forsøg og målinger konkludere, at det er muligt at optimere den eksisterende installation både i dame omklædningen og for kantine bygningen. Hos dame omklædningen er der mulighed for at reducere varmestrømmen en del ved ikke at lave de store investeringer. Der skal dog investeres i nyt udstyr, som kan installeres i stedet for det eksisterende, hvis man ønsker at få optimeret situationen bedst muligt. Kantinebygningen er i en lignende situation, da den eksisterende installation har en noget større kapacitet i forhold til forbruget, der er i virksomheden i dag. Der skal en komplet ny installation med ny pladevarmeveksler og dertilhørende ventiler, følere og styring til for at optimere systemet, da den eksisterende pladevarmeveksler og installation ikke kan optimeres mere, så energi forbruget nedsættes. Alt i alt kan der optimeres på begge installationer, som giver en tilbagebetalings tid på under 3 år. Perspektivering Den nuværende situation i virksomheden skyldes manglende opmærksomhed på hvad forbruget er i forhold til den kapacitet man har. Der er ikke fulgt op med vedligehold af de forskellige situationer, da man har haft for stor fokus på sine produkter. Dette har så ført til at man har glemt at undersøge hvad der kan optimeres på arbejdspladsen samtidig med at man har optimeret på sine produkter. Der er først blevet set på områder der kan optimeres når installationen/komponenterne næsten slidt op/gået i stykker, frem for at lave stik prøver og føre kontrol på hvordan situationen ser ud løbende. Målingerne, der er foretaget, for at give en klarhed over hvad forbruget på arbejdspladsen har været, ville man ved at hyre et firma til at lave målingerne få flere præcise målinger, som der logges automatisk og på den måde få flere måleresultater, og på denne måde kunne give en mere retvisende oversigt over, hvad forbruget på arbejdspladsen er og hvad der reelt kan optimeres på de forskellige områder og derved spare på energi ressourcerne. 3 1 Energi Optimering Referencer Litteratur: Civilingeniør: Sørenklinggaard, Helge Krex, Jan de Wit, Nicolai Bech, Ole Juhl Hendriksen, J. Vagn Hansen, Piet Jansen, Karsten Agersted Nielsen, Aage Pedersen og Uffe Degn. Maskinmester: Arly Nielsen & Knud Flemming Larsen. Maskinemester, teknisk lektor: Dennis Hansen. Direktør Henrik Nybro Laugesen. Lektor Thomas Hermann Schmolke, Ole Nielsen, Henrik Andersen, Peter Skovgaard & Jesper Nielsen. Seniorforsker: Anne Hauch. Ingeniør prorektor: Arne Jakobsen. Kaptajnløjtnant: Søren Munk Madsen. Ingeniør: Finn Schmidt-Sørensen, E. Koed Christensen, Poul Erik Petersen & Peter Windfeld Rasmussen. Sales manager: Erik V. Nielsen. Maskinkonstruktør: Søren Steen Petersen. Polymerkemiker: Michael Pilgaard. Lektor, civ.ing. lic.tech.: Hans Ebert. Chefkonsulent: Finn Djurhuus. Seniorkonsulent: Svend Aage West. Tekniskkonsulent: Strange Skriver & Ole Høyer. Brandteknisk konsulent: Allan Runager. Adjunkt: Rikke Frank Daub. Senior konsulent, civilingeniør: John Middelboe. Udviklings & ledelseskonsulent: Mogens Sparre. Lektor, PhD, Maskinmester: Erik Skov Madsen. Chefjurist: Rolf Trier. Undervisningskonsulent Torsten Mathias Augusten. Samt Thomas Hvass Eriksson, Søren Dybdahl, Kai Rømmelmayer Larsen, Lars Bay, Keld Bredahl, Allan Brandt, Uffe Mikkelsen, Henning Olsen, Steffen Dalsgaard Nyman, Jannik Brix Poulsen, Christian R. Bech, Marianne Strange, Rasmus Baltzer Ravn, Kaj Nielsen, Jørgen Melchior, Helle Hansen Rasmussen, Stig Z. Jonsson, Martin Lommer Olsen & Egon Sørensen. Håndbog For maskinmestre 1 & 2 Danmark 10. udgave år 2013. Aage Birkkjær Lauritsen, Søren Grundtoft & Aage Bredahl Eriksen. Termodynamik, teoretisk grundlag, Praktisk anvendelse. Danmark 2. udgave 1.oplag 2007 3 2 Energi Optimering Links: Alle links er sidst tilgået den 19-03-15. Aarhus Universitet, studiemetro akademisk studieværktøj i forbindelse med opgaveskrivning: http://studiemetro.au.dk/krav/formalia/ Energi midt: http://www.energimidt.dk/erhverv/el-og-energi/priser-og-vilkaar/sider/elpriser-for-energimidt-net.aspx Skat: http://www.skat.dk/SKAT.aspx?oId=2153716&vId Convert to: http://convert-to.com/ Kamstrup: http://www.kamstrup.dk/23695/Kamstrup-382 El VVS: http://www.elvvs.dk/p/vandmaaler-type-mnr-qn-10-m3-39328/ Bygmax: http://www.bygmax.dk/rockwool-lamelmatte-50x1000x5000mm.html Greenline: https://www.greenline.dk/k/elartikler/tavlemateriel/dognur/p/digitalt-ugeur-16-on-off https://www.greenline.dk/k/elartikler/tavlemateriel/kiprelae-og-kontaktor/p/4-polet-minikontaktor https://www.greenline.dk/k/elartikler/tavlemateriel/staenktaette-gruppetavler/p/gruppetavle-ip65-8modul VVS-eksperten: http://www.vvs-eksperten.dk/vand/varmtvandsbeholder2/metro/el-vandvarmer/metro-elvandvarmer110l Billig vvs: http://www.billigvvs.dk/Varmesystemer-Varmtvandsbeholdere-Tilbehoer--Metro-Cirkulationssaet178498.html Aarhusvand: http://www.aarhusvand.dk/Hjalp-og-Kontakt/Drikkevand/Vandforbrug/ Energi Styrelsen: http://sparenergi.dk/forbruger/boligen/vandforbrug/gode-raad-om-vandforbrug http://www.ens.dk/sites/ens.dk/files/forbrug-besparelser/groenboligkontrakt/Uddannelsesudbud/Bilag_afrapportering/6._installationer_-_varmt_vand.pptx Rockwoo:l: http://www.rockwool.dk/produkter/u/1396/vvs-isolering/lamelmaatte-(kraftpapir) 3 3 Energi Optimering Aqua-calc conversions and calculations: http://www.aqua-calc.com/convert/power/kilowatt-to-kilojoule-per-second Grundfos pumpe: http://dk.grundfos.com/products/find-product/comfort.html#overview Skanderborg Forsyning, vandstrøms skema: http://www.skanderborgforsyning.dk/fileadmin/Arkiv/Dokumenter/Vand/Beregning_af_den_dim._vandstr oem.pdf Danfoss, ventiler, vandvarmere og styringer: http://www.danfoss.com/Denmark/ SPX Denmark http://www.spx.com/dk/denmark/ Grundfos pumper http://dk.grundfos.com/ 3 4 Energi Optimering Bilagsoversigt Bilag nr. 1 El måling af Vario 25 cirkulationspumpe…………………………………………………………………………………………………….36 Bilag nr. 2 Vandstrøms beregning i dame omklædning……………………………………………………………………………………………….38 Bilag nr. 3 Varmestrøms beregninger for dame omklædnings vandvarmeren…………………………………………………………….40 Bilag nr. 4 Dame omklædning, ny varmestrøm for bunden af vandvarmeren efter isolering………………………………………43 Bilag nr. 5 Vand forbrug i kantinebygningen...…………………………………………………………………………………………………………….44 Bilag nr. 6 Varmestrøms beregninger for kantinebygningens buffer tank……………………………………………………….…………..47 Bilag nr. 7 Varmestrøms beregninger for kantinebygningens pladevarmeveksler………………………………………………….…..50 Bilag nr. 8 El forbrug beregning af cirkulationspumperne i kantine bygningen…………………………………………………………...51 Bilag nr. 9 Vandstrøms beregning i kantine bygningen………………………………………………………………………………………………..52 3 5 Energi Optimering Bilag nr. 1 Oversigt over Vario 25 cirkulationspumpens el forbrug fra 26-08-14 til 22-09-14. tirsdag 26-08-2014 onsdag 27-08-2014 torsdag 28-08-2014 fredag 29-08-2014 lørdag 30-08-2014 søndag 31-08-2014 mandag 01-09-2014 tirsdag 02-09-2014 onsdag 03-09-2014 torsdag 04-09-2014 fredag 05-09-2014 lørdag 06-09-2014 søndag 07-09-2014 mandag 08-09-2014 tirsdag 09-09-2014 onsdag 10-09-2014 torsdag 11-09-2014 fredag 12-09-2014 lørdag 13-09-2014 søndag 14-09-2014 mandag 15-09-2014 tirsdag 16-09-2014 onsdag 17-09-2014 torsdag 18-09-2014 fredag 19-09-2014 lørdag 20-09-2014 søndag 21-09-2014 mandag 22-09-2014 gennemsnit Gl. Målt Pumpe dagligt total Dalig 11:30 opstart kWh 1,81 1,81 kWh 3,63 1,82 kWh 5,47 1,84 kWh 7,333 1,863 kWh 9,197 1,863 kWh 11,06 1,863 kWh 12,9 1,84 kWh 14,75 1,85 kWh 16,6 1,85 kWh 18,44 1,84 kWh 20,31 1,87 kWh 22,18 1,87 kWh 24,05 1,87 kWh 25,885 1,835 kWh 27,72 1,835 kWh 29,555 1,835 kWh 31,39 1,835 kWh 1,862 kWh 1,862 kWh 1,862 kWh 1,862 kWh 1,862 kWh 1,862 kWh 1,862 kWh 1,862 kWh 1,862 kWh 50,01 1,862 kWh 1,85 kWh 3 6 26-08-2014 27-08-2014 28-08-2014 29-08-2014 30-08-2014 31-08-2014 01-09-2014 02-09-2014 03-09-2014 04-09-2014 05-09-2014 06-09-2014 07-09-2014 08-09-2014 09-09-2014 10-09-2014 11-09-2014 12-09-2014 13-09-2014 14-09-2014 15-09-2014 16-09-2014 17-09-2014 18-09-2014 19-09-2014 20-09-2014 21-09-2014 Energi Optimering El forbrug 1,88 1,87 1,86 1,85 1,84 1,83 1,82 1,81 1,8 1,79 1,78 El forbrug Gennemsnitligt forbrug på 24 timer var 1,85 kWh, som så er omregnet til år og hvad det koster at have kørende for et år. 1,85𝑘𝑊ℎ ∗ 365𝑑 = 674,86 𝑘𝑊ℎ 3 7 Energi Optimering Bilag nr. 2 For at kunne beregne vandstrømmen der er nødvendigt bruges listen for forudsatte vandstrøm fra Dansk Vand norms til at finde de typer tappesteder vi har i vores situation. Ud fra Dansk vand norms figur for vandstrømme, er der taget henholdsvis l/s for brusebad og håndvask, som er 0,15 og0,1 og disse bliver så gange med det antal tapsteder der forefindes, vi har henholdsvis 3 brusere og 5 håndvaske, der bliver brugt til udregningen af vandstrømmen: 𝑙 𝑙 𝑠𝑎𝑚𝑙𝑒𝑡 𝑣𝑎𝑛𝑑𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 0,15 ∗ 4 + 0,1 ∗ 5 𝑠 𝑠 𝑙 𝑠𝑎𝑚𝑙𝑒𝑡 𝑣𝑎𝑛𝑑𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 1,1 𝑠 3 8 Energi Optimering De 1,1l/s bruges så på en liste fra Skanderborg forsyning: 1,1 findes ikke kun, 1,0 og 1,2, jeg vælger så 0,32l/s som der regnes videre på, da 1,1 ligger lige i mellem, så man kan gå begge veje. Så vandstrømmen bliver på: 0,32 l/s Den dimensionerede vandstrøm bruges så til at beregne hvad effekten på en ny enhed der eventuelt skal installeres minimum skal være på for at kunne klare kravet uden have en buffer tank. 𝑙 𝑘𝐽 𝑄 = 0,32 ∗ 4,18 ∗ (328𝐾 − 283𝐾) 𝑠 𝑘𝑔 ∗ 𝐾 60,2kJ Q = = 60.2kW s Udregning af hvor mange liter der kommer igennem på 1 min for til samlingen med Redan Akva Vita II ydelse: 𝑙 𝑙 0,32 ∗ 60 = 19,2 𝑠 𝑚𝑖𝑛 3 9 Energi Optimering Bilag nr. 3 Alle mål er målt på tegningen, som der vises et eksempel af ovenover. Varmekonduktivitet og varmeovergangstal er fundet i henholdsvis Håndbog for maskinmestre og termodynamik. Temperaturene er målt på stedet. Mål: Højde(L) diameter udve.(d2) jern tykkelse diameter iv(d1) iso om beholder Diameter med iso(d3) Diameter med iso+paplag(d4) Kuglekalot højde 1,2865 0,858 0,004 0,85 0,05 0,958 0,962 0,12 m m m m m m m m Varmekonduktivitet( λ) Rockwool(lamelmåtte) Pap Jern, rent smede 0,047 W/(m*K) 0,07 W/(m*K) 59 W/(m*K) Varmeovergangstal(α) Vand Luft 6000 W/(m2*K) 15 W/(m2*K) Temp(C+273) Vandets temp Vandets temp bunden Luftens temp Gennemsnit 329 K 319 K 302,2 K 4 0 Energi Optimering Formel til at beregne kuglekalottens varmestrøm: Først skulle overflade arealet findes af kuglekalotten, dette blev gjort ved at bruge 2/3 formler, 2 formler for beregning af volumen, for så at kunne beregne overfladearealet bagefter. 𝑉= 𝜋 𝜋 ∗ ℎ ∗ (3 ∗ 𝑎2 + ℎ2 ) = ∗ ℎ2 ∗ (3 ∗ 𝑟 − ℎ) 6 3 𝑆 =2∗𝜋∗𝑟∗ℎ For så at kunne beregne overfladearealet S, skal jeg kende r, det gør jeg ikke, jeg kan dog finde frem til r ved at bruge den første formel for V og beregne V for så at bruge den anden formel for V, hvor jeg så har en ubekendt(r) og derved kan r isoleres på den måde findes frem til, denne r værdi bruger jeg så til at beregne overfladearealet. 𝜋 ∗ 0,12m ∗ (3 ∗ 0,4292 + 0,122 ) 6 𝑉 = 0,0356𝑚3 𝜋 𝑉 = ∗ ℎ2 ∗ (3 ∗ 𝑟 − ℎ) 3 ↓ 𝑉∗3 =3∗𝑟−ℎ 𝜋 ∗ ℎ2 ↓ 𝑉 +ℎ =𝑟 𝜋 ∗ ℎ2 0,0356 + 0,12 = ,826838𝑚 𝜋 ∗ 0,122 𝑆 = 2 ∗ 𝜋 ∗ ,83 ∗ 0,12 𝑆 = 0,626𝑚2 𝑉= Nu da kuglekalot arealet er beregnet så kan varmestrømmen for top og bund beregnes: Ф = 𝑈 ∗ 𝐴 ∗ (𝑡1 − 𝑡2 ) 𝑈= 1 1 𝛿 1 𝛼1 + ∑ 𝜆 + 𝛼2 1 1 0,004 0,05 1 6000 + ( 59 + 0,047) + 15 𝑤 𝑈 = 0,8844 𝑚∗𝐾 Ф = 0,8844 ∗ 0,626 ∗ (329 − 302,2) Ф = 14,54𝑊 𝑇𝑜𝑝: 𝑈 = 4 1 Energi Optimering 1 1 0,004 1 6000 + 59 + 15 𝑤 𝑈 = 14,95 𝑚∗𝐾 Ф = 14,95 ∗ 0,6262 ∗ (319 − 302,2) Ф = 154,1𝑊 𝐵𝑢𝑛𝑑: 𝑈 = Beregning af cylinder delen i vandvarmeren: Ф = 𝑈 ∗ 𝐿 ∗ (𝑡1 − 𝑡4 ) 𝑈= 𝑈= 𝜋 𝑑2 𝑑3 𝑑4 𝑙𝑛 𝑙𝑛 𝑙𝑛 1 1 𝑑1 𝑑2 + + + 𝑑3 + 𝛼1 ∗ 𝑑1 2 ∗ 𝜆1 2 ∗ 𝜆2 2 ∗ 𝜆3 𝛼2 ∗ 𝑑4 𝜋 0,858 0,958 0,962 𝑙𝑛 𝑙𝑛 𝑙𝑛 1 1 0,85 0,858 0,958 + + + + 2 ∗ 0,047 2 ∗ 0,07 15 ∗ 0,962 6000 ∗ 0,85 2 ∗ 59 𝑈 = 2,4695 Ф = 2,4695 ∗ 1,2865 ∗ (329 − 302,2) Ф = 85,145𝑊 Samlet varmestrøm: ∑Ф = 14,541 + 154,1 + 85,145 ∑Ф = 253,75𝑊 derefter regnet ud til hvor meget på et år: å𝑟𝑙𝑖𝑔 𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 253,75𝑊 ∗ 24𝑡 ∗ 365𝑑 å𝑟𝑙𝑖𝑔 𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 2222,81𝑘𝑊ℎ 4 2 Energi Optimering Bilag nr. 4 Der beregnes nu en ny varmestrøm for bunden efter den er blevet isoleret: 1 1 0,004 0,05 1 6000 + ( 59 + 0,047) + 15 𝑤 𝑈 = 0,885 𝑚∗𝐾 Ф = 0,885 ∗ 0,626 ∗ (319 − 302,2) Ф = 9,12𝑊 𝑁𝑦 𝐵𝑢𝑛𝑑: 𝑈 = Den nye beregnet varmstrøm ligges så sammen med de andre beregnet varmestrømme fra tidligere da de er uændret: Samlet varmestrøm: ∑Ф = 14,541 + 9,12 + 85,145 ∑Ф = 108,8𝑊 derefter regnet ud til hvor meget på et år: å𝑟𝑙𝑖𝑔 𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 108,8𝑊 ∗ 24𝑡 ∗ 365𝑑 å𝑟𝑙𝑖𝑔 𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 953,1𝑘𝑊ℎ Reduceret drift tid for den gamle pumpe: 1,85 ∗ 4 = 0,3𝑘𝑊ℎ 24 4 3 Energi Optimering Bilag nr. 5 Vandmålingen, først en list over hvad koldt vandsmåleren vidste da den blev aflæst, dernæst forbruget i tidsrummet 6-13:30 og 13:30-6. Kantine forbrug 6 - 13:30 m3 Dag Uge 38 Dato Ca. kl. 6 Bad forbrug 13:30 – 6 m3 Ca. kl. 13:30 15-09-2014 1635,3876 1635,7408 16-09-2014 1635,9656 1636,5158 17-09-2014 1636,6988 1637,0013 18-09-2014 1637,497 1637,7846 19-09-2014 1638,1376 1638,54235 22-09-2014 1638,7687 1639,2829 23-09-2014 1639,5677 1639,85455 24-09-2014 1640,2989 1640,5464 25-09-2014 1641,0387 1641,5617 26-09-2014 1641,732 1642,128 29-09-2014 1642,488 1642,72715 30-09-2014 1643,1689 1643,4532 01-10-2014 1643,6444 1643,97415 02-10-2014 1644,3919 1644,7958 03-10-2014 1645,0095 1645,3538 0,3532 0,2248 0,5502 0,183 0,3025 0,4957 0,2876 0,353 0,40475 0,22635 0,5142 0,2848 0,28685 0,44435 0,2475 0,4923 0,523 0,1703 0,396 0,36 0,23915 0,44175 0,2843 0,1912 0,32975 0,41775 0,4039 0,2137 0,3443 0,3222 20-09-2014 21-09-2014 Uge 39 27-09-2014 28-09-2014 Uge 40 04-10-2014 05-10-2014 4 4 Energi Optimering Uge 41 06-10-2014 1645,676 1646,2675 07-10-2014 1646,5377 1646,8414 08-10-2014 1647,2544 1647,5631 09-10-2014 1648,1267 1648,4115 10-10-2014 1648,6841 1649,0207 13-10-2014 1649,3275 1649,69455 14-10-2014 1650,0462 1650,3913 15-10-2014 1650,6604 1650,9901 16-10-2014 1651,341 1651,6034 17-10-2014 1651,9782 1652,2797 0,5915 0,2702 0,3037 0,413 0,3087 0,5636 0,2848 0,2726 0,3366 0,3068 0,36705 0,35165 0,3451 0,2691 0,3297 0,3509 0,2624 0,3748 0,3015 0,4084 0 0 11-10-2014 12-10-2014 Uge 42 18-10-2014 19-10-2014 20-10-2014 1652,6881 Uge 43 4 5 Energi Optimering Udregning hvad ca. forbruget er i weekenden, beregnet fra 13:30 fredag og til kl. 6 mandag, så der er lidt af forbruget fra fredagen med også. Dernæst ugentlig forbrug beregnet. Weekend forbrug m3 0,22635 0,36 0,3222 0,3068 0,4084 gennemsnit 0,32475 Ugentlig forbrug m3 3,3811 3,7193 3,188 3,6515 3,3606 3,4601 Grafisk oversigt over forbrugets fordeling: 1 0,9 0,8 0,7 0,6 Bad forbrug 13:30 - 6 0,5 Kantine forbrug 6 - 13:30 0,4 0,3 0,2 0,1 0 4 6 Energi Optimering Bilag nr. 6 Så med vandvarmeren i dameomklædning er alle mål målt på tegningen, som der vises et eksempel af ovenover med udsnit af målestoksforholdet også. Varmekonduktivitet og varmeovergangstal er fundet i henholdsvis Håndbog for maskinmestre og termodynamik. Temperaturene er målt på stedet. 4 7 Energi Optimering Mål: Højde(L) diameter udve.(d2) jern tykkelse diameter iv(d1) iso om beholder Diameter med iso(d3) Diameter med iso+paplag(d4) Kuglekalot højde 2,3 1,6 0,004 1,592 0,075 1,75 1,754 0,12 m m m m m m m m Varmekonduktivitet( λ) Rockwool(lamelmåtte) Pap Jern, rent smede 0,047 W/(m*K) 0,07 W/(m*K) 59 W/(m*K) Varmeovergangstal(α) Vand Luft 6000 W/(m2*K) 15 W/(m2*K) Temp(C+273) Vandets temp Vandets temp bunden Luftens temp Gennemsnit 329 K 319 K 298,5 K Ligesom med tidligere har jeg været inde og beregnet kuglekalottens varmestrøm: Først skulle overflade arealet findes af kuglekalotten, dette blev gjort ved at bruge 2/3 formler, 2 formler for beregning af volumen, for så at kunne beregne overfladearealet bagefter. 𝑉= 𝜋 𝜋 ∗ ℎ ∗ (3 ∗ 𝑎2 + ℎ2 ) = ∗ ℎ2 ∗ (3 ∗ 𝑟 − ℎ) 6 3 𝑆 =2∗𝜋∗𝑟∗ℎ For så at kunne beregne overfladearealet S, skal jeg kende r, det gør jeg ikke, jeg kan dog finde frem til r ved at bruge den første formel for V og beregne V for så at bruge den anden formel for V, hvor jeg så har en ubekendt(r) og derved kan r isoleres på den måde findes frem til, denne r værdi bruger jeg så til at beregne overfladearealet. 𝑉= 𝜋 ∗ 0,12 ∗ (3 ∗ 0,82 + 0,122 ) 6 𝑉 = 0,12154𝑚3 𝜋 𝑉 = ∗ ℎ2 ∗ (3 ∗ 𝑟 − ℎ) 3 ↓ 𝑉∗3 =3∗𝑟−ℎ 𝜋 ∗ ℎ2 ↓ 𝑉 +ℎ =𝑟 𝜋 ∗ ℎ2 0,12154 + 0,12 = 2,73 𝜋 ∗ 0,122 𝑆 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 2,73 ∗ 0,12 𝑆 = 2,056𝑚2 4 8 Energi Optimering Nu da kuglekalot arealet er beregnet så kan varmestrømmen for top og bund på buffer tanken beregnes: Ф = 𝑈 ∗ 𝐴 ∗ (𝑡1 − 𝑡2 ) 𝑈= 1 1 𝛿 1 𝛼1 + ∑ 𝜆 + 𝛼2 1 1 0,004 0,075 1 6000 + ( 59 + 0,047) + 15 𝑤 𝑈 = 0,6014 𝑚∗𝐾 Ф = 0,6014 ∗ 2,056 ∗ (329 − 298,5) Ф = 37,72𝑊 𝑇𝑜𝑝: 𝑈 = 1 1 0,004 0,035 1 6000 + ( 59 + 0,055) + 15 𝑤 𝑈 = 1,422 𝑚∗𝐾 Ф = 1,422 ∗ 2,056 ∗ (319 − 298,5) Ф = 59,932𝑊 𝐵𝑢𝑛𝑑: 𝑈 = Beregning af cylinder delen i buffertanken: Ф = 𝑈 × 𝐿 × (𝑡1 − 𝑡4 ) 𝑈= 𝑈= 𝜋 𝑑2 𝑑3 𝑑4 𝑙𝑛 𝑙𝑛 𝑙𝑛 1 1 + 𝑑1 + 𝑑2 + 𝑑3 + 𝛼1 ∗ 𝑑1 2 ∗ 𝜆1 2 ∗ 𝜆2 2 ∗ 𝜆3 𝛼2 ∗ 𝑑4 𝜋 1,6 1,754 1,75 𝑙𝑛 𝑙𝑛 𝑙𝑛 1,6 1 1 1,592 1,75 + + 2 ∗ 0,047 + 2 ∗ 0,07 + 6000 ∗ 1,592 2 ∗ 59 15 ∗ 1,754 𝑈 = 3,12 Ф = 3,12 ∗ 2,3 ∗ (329 − 298,5) Ф = 218,7𝑊 Samlet varmestrøm: ∑Ф = 37,72 + 59,932 + 218,7 ∑Ф = 316,33𝑊 derefter regnet ud til hvor meget på et år: å𝑟𝑙𝑖𝑔 𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 316,33𝑊 ∗ 24𝑡 ∗ 365𝑑 å𝑟𝑙𝑖𝑔 𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 2771,04𝑘𝑊ℎ 4 9 Energi Optimering Bilag nr. 7 Pladevarmevekslerens varmestrøm til omgivelserne: Ф = 𝑈 ∗ 𝐴 ∗ (𝑡1 − 𝑡2 ) 𝑈= Mål: h: b: jern tykkelse 1 1 𝛿 1 𝛼1 + ∑ 𝜆 + 𝛼2 Varmekonduktivitet( λ) Jern, rent smede 1,35 m 0,41 m 0,02 m Varmeovergangstal(α) Vand Luft Temp(C+273) Vandets temp Luftens temp Gennemsnit 59 W/(m*K) 6000 W/(m2*K) 15 W/(m2*K) 328 K 298,5 K K Først gælder det arealet af for og bag plade på pladevarmeveksleren: 𝐴 =𝑏∗ℎ 𝐴 = 0,41 ∗ 1,35 𝐴 = 1,52𝑚2 Så udregnes u værdien og derefter varmestrømmen: 1 1 0,02 1 6000 + 59 + 15 𝑊 𝑈 = 14,88 𝑚∗𝐾 𝑈= Ф = 14,88 ∗ 1,52 ∗ (328 − 298,5) Ф = 666,6𝑊 dette er for hver side(for og bag), så den årlige varmestrøm kommer til at blive: Å𝑟𝑙𝑖𝑔 𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 2 ∗ 666,6 ∗ 24𝑡 ∗ 365𝑑 Å𝑟𝑙𝑖𝑔 𝑣𝑎𝑟𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 11678,32𝑘𝑊ℎ 5 0 Energi Optimering Bilag nr. 8 Beregning af cirkulationspumpernes forbrug ved pladevarmeveksleren og buffer tanken. Grundfos UPS 32-30 FB: 60W Grundfos Alpha 2 20-40 N 150: 11W Disse to er så ganget med den tid de køre og antal dage i løbet af et år. 𝐸𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑏𝑟𝑢𝑔1 = 60𝑊 ∗ 11𝑡 ∗ 5𝑑 ∗ 52𝑢 𝐸𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑏𝑟𝑢𝑔1 = 171,6𝑘𝑊ℎ 𝐸𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑏𝑟𝑢𝑔2 = 11𝑊 ∗ 11𝑡 ∗ 5 ∗ 52𝑢 𝐸𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑏𝑟𝑢𝑔2 = 31,46𝑘𝑊ℎ Hvilket samlet set så er: 𝑠𝑎𝑚𝑙𝑒𝑡 = 171,6𝑘𝑊ℎ + 31,46𝑘𝑊ℎ 𝑆𝑎𝑚𝑙𝑒𝑡 = 203,06𝑘𝑊ℎ 5 1 Energi Optimering Bilag nr. 9 Ligesom med vandstrømmen i dameomklædningen er vandstrømme fra dansk vand norm igen brugt til at finde de forskellige typer tapsteder, der forefindes i denne situation. I kantinebygningen findes der 53 tapsteder fordelt på 34 brusere, 17 håndvaske og 2 køkkenvaske, dette giver så brusere (0,15 l/s), håndvaske (0,1 l/s) og køkkenvaskes (0,2 l/s) vandstrøm der skal bruge for at beregne den samlede vandstrøm. 𝑙 𝑙 𝑙 𝑠𝑎𝑚𝑙𝑒𝑡 𝑣𝑎𝑛𝑑𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 0,15 ∗ 34 + 0,1 ∗ 17 + 0,2 ∗ 2 𝑠 𝑠 𝑠 𝑙 𝑠𝑎𝑚𝑙𝑒𝑡 𝑣𝑎𝑛𝑑𝑠𝑡𝑟ø𝑚 = 7,2 𝑠 Den vandstrøm bruges så igen til at finde den dimensionerede vandstrøm, ud fra listen fra Skanderborg forsyning: 5 2 Energi Optimering Ud fra listen kan man se at det tætteste på 7,2 l/s er 7,0 og derfor vælges så 0,62 l/s som den vandstrøm der bruges. Vandstrømmen bliver på: 0,62 l/s Den dimensionerede vandstrøm bruges igen ligesom ved dameomklædningen til at beregne hvad effekten på en ny pladevarmeveksler minimum skal være på for at kunne klare kravet uden have en buffer tank. 𝑙 𝑘𝐽 𝑄 = 0,62 ∗ 4,18 ∗ (328𝐾 − 283𝐾) 𝑠 𝑘𝑔 ∗ 𝐾 Q = 116,622kJ/s = 116,622kW 5 3
© Copyright 2024