Upload
nguyenliem
View
223
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
2014
Michael Vadheim Mortensen
Aarhus Maskinmesterskole
15-12-2014
Analyse af energiforbrug
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 1 af 96
Forfatterens navn: Michael Vadheim Mortensen
Projektets titel: Analyse af energiforbrug
Projektets type: Bachelorprojekt
Samarbejdspartnere: Dan Cake A/S
Fagområde: Termiske maskiner og anlæg
Placering i uddannelsesforløbet: 9. Semester
Uddannelsesinstitutionens navn: Aarhus Maskinmesterskole
Vejleders navn: Henrik Kerstens
Dato for aflevering: 15-12-2014
Antal normalsider af 2400 anslag: 43,2
Kilde til forsidebillede: Eget arkiv
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 2 af 96
Abstract
”Analyse af energiforbrug” is a bachelor project, written in 2014 by Michael Vadheim Mortensen, as a part
of the marine engineer education at Aarhus School of Marine and Technical Engineering. Before writing the
project, the student has completed an internship at the case company Dan Cake.
Under the internship at Dan Cake, the energy consumption was explored. During the exploration, it turned
out that it was not possible to get a complete overview. Energy is consumed for operating of the main
buildings, and for processing of products. This project takes point in an analysis of the energy consumption,
which is fed by natural gas and electricity. As a part of the analysis, the energy loss at the baking process is
examined. By taking point in the losses, an assessment of the possibility for a reducing, or recycling the loss
will be given.
To make an analysis of the energy consumption, the data from a register at Dan Cake is used. The register is
updated every month, but the registrations are not used or analyzed further by Dan Cake. By taking point in
the register, the energy consumption will be analyzed by year and month basis, to see which units that are
the biggest consumers, and to see if there is a consumption pattern. The analysis of the energy
consumption indicated that the biggest consumption of energy was from natural gas. That led to a further
analysis of what the consumers were, and it turned out that the baking ovens are the biggest energy
consumers. That led to a deeper analysis of how the energy consumption is divided between the ovens. In
the fact of missing or defect gas meters, the consumption is estimated by the number of operating hours
for some of the ovens, and by the estimation, oven 7 is the biggest consumer of the ovens. Because of this,
a heat balance on oven 7 is made, to see where and how big the losses are, during the baking process. To
do this, the applied power from gas is measured, and by measurements and calculations on the oven, it is
determined where the power is absorbed. To complete the calculations, some assumptions had to be
made. The heat balance showed that the biggest losses come with flue gas and humid exhaust air. The
convective power loss from the surfaces of the oven is also calculated from measurements, and this loss
turned out only to be a small part of the total loss.
Out from the heat balance, it is possible to assess where there can be possibilities for reducing or regaining
energy. There are possibilities in regaining the loss from flue gas and humid exhaust air by for example
using heat exchangers, while a general re-insulation would have a small effect. Based on this project, it
would be relevant with a further examination on the possibilities for regaining losses from flue gas, and
humid exhaust air.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 3 af 96
Indholdsfortegnelse
1. Forord ....................................................................................................................................................... 5
2. Indledning................................................................................................................................................. 6
3. Problemformulering ................................................................................................................................. 7
4. Anlægsbeskrivelse .................................................................................................................................... 9
4.1 Forarbejdning af råvarer ................................................................................................................... 9
4.2 Sammenblanding af kagedej........................................................................................................... 10
4.3 Bageprocessen ................................................................................................................................ 11
4.4 Varmeafgivelse ............................................................................................................................... 12
4.5 Pålægning af fyld ............................................................................................................................ 13
4.6 Afkøling før emballering ................................................................................................................. 13
4.7 Opsummering af produktionsprocesser ......................................................................................... 14
5. Fordeling af energiforbrug...................................................................................................................... 15
5.1 Betragtninger vedrørende forbrug ................................................................................................. 15
5.2 Beregninger og resultater af samlet forbrug .................................................................................. 17
5.3 Oversigt over samlet forbrug .......................................................................................................... 17
5.4 Delkonklusion ................................................................................................................................. 21
6. Gasforbrugere ........................................................................................................................................ 22
6.1 Forbehold for usikkerheder ............................................................................................................ 24
6.2 Beregning af gasforbrug ................................................................................................................. 28
6.3 Fordeling af gasforbrug................................................................................................................... 29
6.4 Delkonklusion ................................................................................................................................. 33
7. Forbrug af gas fra ovne ........................................................................................................................... 34
7.1 Beregning af forbrug ....................................................................................................................... 34
7.2 Opsamling og delkonklusion ........................................................................................................... 39
8. Energiprocesser og tab ved bagning ....................................................................................................... 40
8.1 Forbrug til forvarmning .................................................................................................................. 42
8.2 Oversigt over varmebalance ........................................................................................................... 43
8.3 Tilført energi fra gas ....................................................................................................................... 44
8.4 Røggastab ....................................................................................................................................... 45
8.5 Aftræksluft tab ............................................................................................................................... 47
8.6 Varmetab ........................................................................................................................................ 61
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 4 af 96
8.7 Kageform tab .................................................................................................................................. 69
8.8 Energi bundet i kage ....................................................................................................................... 70
8.9 Samlet tab ...................................................................................................................................... 71
8.10 Delkonklusion ................................................................................................................................. 72
9. Potentiale for reducering af energiforbrug ............................................................................................ 73
9.1 Røggas ............................................................................................................................................ 74
9.2 Restvarme luft ................................................................................................................................ 76
9.3 Fugtig aftræksluft ........................................................................................................................... 77
9.4 Varmetab ........................................................................................................................................ 77
9.5 Kageform tab .................................................................................................................................. 78
9.6 Kage tab .......................................................................................................................................... 78
9.7 Ikke fundne tab ............................................................................................................................... 78
9.8 Delkonklusion ................................................................................................................................. 79
10. Konklusion .......................................................................................................................................... 80
11. Perspektivering ................................................................................................................................... 81
12. Kilder .................................................................................................................................................. 82
13. Bilag .................................................................................................................................................... 84
Bilag 1 ......................................................................................................................................................... 84
Bilag 2 ......................................................................................................................................................... 85
Bilag 3 ......................................................................................................................................................... 86
Bilag 4 ......................................................................................................................................................... 87
Bilag 5 ......................................................................................................................................................... 88
Bilag 6 ......................................................................................................................................................... 89
Bilag 7 ......................................................................................................................................................... 89
Bilag 8 ......................................................................................................................................................... 90
Bilag 9 ......................................................................................................................................................... 90
Bilag 11 ....................................................................................................................................................... 92
Bilag 12 ....................................................................................................................................................... 94
Bilag 13 ....................................................................................................................................................... 95
Bilag 14 ....................................................................................................................................................... 96
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 5 af 96
1. Forord
Dette bachelorprojekt er udarbejdet som et led i maskinmesteruddannelsen. På 9. semester skal den
studerende finde en problemstilling indenfor et relevant fag fra uddannelsen, som de laver et
bachelorprojekt ud fra.
Bachelorprojektet udgør 15 ECTS point svarende til et halvt semesters studieaktivitet, og skal afleveres
skrifteligt. Bachelorprojektet skal derefter danne udgangspunkt for en mundtlig eksamination, som er den
afsluttende eksamen på maskinmesterstudiet.
Jeg har på mit 9. Semester af maskinmesteruddannelsen været i bachelorpraktik hos Dan Cake. Under
denne praktik mødte jeg nogle problemstillinger i forhold til det energiforbrug man har i produktionen, som
derfor danner udgangspunkt for dette projekt.
Da bachelorprojektet er skrevet af en studerende på 9. Semester, forudsættes det at læseren har en
tilsvarende teoretisk viden, som der forventes ved dette niveau.
Der skal lyde stort tak til de personer, som har bidraget med hjælp og viden for tilblivelsen af dette projekt:
Ole Hein, maskinmester hos Dan Cake.
Hans Kristian Sørensen, ovnpasser hos Dan Cake.
Henrik Kerstens, Civilingeniør, Lektor ved Aarhus Maskinmesterskole.
Praktisk:
Man vil i projektet kunne møde mindre gentagelser fra andre afsnit. Dette vil forekomme for at lette
læsevenligheden af projektet, da læseren således ikke er nødt til at bladre tilbage i projektet for at finde
tidligere angivne informationer, som anvendes igen.
Ved beregninger vil enheder forekomme umiddelbart efterfølgende. Hvor det er vurderet relevant, vil
enheder fremgå i selve udregningerne, af hensyn til læsevenligheden.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 6 af 96
2. Indledning
Ideen og grundlaget for dette bachelorprojekt er udsprunget af forfatterens bachelorpraktik hos Dan Cake.
Dan Cake er en fødevareproducerende virksomhed, som beskæftiger ca. 180 medarbejdere. Dan Cake er
beliggende i Give i Midtjylland, og har datterselskaber i Tyskland, Polen og Bangladesh. De producerede
fødevarer er forskellige typer af kager, hvor størstedelen har en holdbarhed på 13 uger, hvorfor man hos
Dan Cake producerer efter ordretilgangen, for at undgå lagervarer hvor holdbarheden udløber.
Produktionen er mere eller mindre fuldautomatiseret, og kræver således primært kun personale til
sammenblanding af ingredienser og overvågning af processerne.
Under praktikken fik forfatteren særlig fokus på virksomhedens energiforbrug, som går til drift af bygninger
og produktion. Særligt bageprocessen samt energiforbruget til denne blev fundet interessant, og dette er
derfor grundlaget for valget af emne til projektet. Ved undersøgelse af energiforbruget, blev der fundet
frem til, at Dan Cake ikke har fuldt overblik over det energiforbrug, som der medgår til bagningen af
produkter.
Dan Cake benytter hovedsageligt el og gas som energikilder. På gas siden er man flere steder ikke klar over,
hvad forbruget er, da der enten ikke er opsat målere på rørledningerne, eller også er målerne defekte.
Derudover er der enkelte varme overflader på nogle af ovnene, som kan være medvirkende til et
unødvendigt varmetab. Da der ikke er overblik over, hvor stor en andel af den brugte energi der går til tab,
var det en oplagt mulighed at tage udgangspunkt i dette til et bachelorprojekt, og herunder belyse om der
er potentiale for at reducere eller genvinde noget af den tabte energi.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 7 af 96
3. Problemformulering
Baggrund
Dan Cake er en produktionsvirksomhed, som producerer kager. Dan Cake bruger energi til generel drift af
virksomhedens bygninger, samt bearbejdning af deres produkter. De primære energikilder der benyttes i
virksomheden er el og gas. Det færdige kageprodukt har under produceringen gennemgået flere processer,
hvor begge energiformer indgår. Virksomhedens sortiment kan groft deles op i tre typer kager, herunder
roulader, snitkager og muffins. Fælles for disse kagetyper er, at de alle under produktionsprocessen bliver
bagt i industriovne. Til bagning af produkterne benytter Dan Cake 5 industriovne, som alle har gas som
energikilde til bageprocessen. Det er ønsket at lave en klarlægning over energiforbruget hos Dan Cake, og
om muligt finde ud af, hvor meget energi der medgår til bagningen af kage, da dette ikke vides.
Spørgsmål
- Hvorledes fordeler energiforbruget sig hos Dan Cake?
- Hvilke energitab er der i forbindelse med produktionen af kage?
- Hvordan er potentialet for at reducere energiforbruget, eventuelt ved genvinding?
Metode
Som metode vil der i dette projekt gøres brug af den viden, som forfatteren har opnået i forbindelse med
sit praktikforløb hos Dan Cake. Der vil blive foretaget målinger og lavet beregninger, som er nødvendige for
at få besvaret spørgsmålene i problemformuleringen. Derudover vil der under arbejdet med projektet blive
anvendt ressourcer som Dan Cake og Aarhus Maskinmesterskole stiller til rådighed, ligesom der vil blive
søgt ny viden og ressourcer hos relevante kilder.
Afgrænsning
Der vil i projektet laves antagelser i det omfang det skønnes nødvendigt for udarbejdelsen. Ved
bestemmelse af energiforbrug ved bagning af kage vil der ikke blive medtaget forbrug fra el-forbrugende
energikilder som elmotorer, elektriske/pneumatiske styringer og lignende. Da der bages flere kagetyper
ved forskellige temperaturer, afgrænses projektet til at omhandle en enkelt kagetype grundet projektets
begrænsning i forhold til tid og omfang. Der vil kun blive lavet energitabsberegning/varmebalance på en
enkelt af industriovnene under stationær drift, da beregningerne ellers bliver for komplicerede. Der vil
således ikke indgå beregninger på energitab eller energigenvinding i opstartsfasen, men forbruget til
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 8 af 96
forvarmningen af ovnen vil blive undersøgt. Der vil ikke blive indhentet eller udregnet tilbud på eventuelle
løsninger til reducering eller genvinding af energi, da projektet er begrænset i tid og omfang, og der således
ikke er tid til rådighed til at afvente eventuelle tilbud fra leverandører. Da projektet omhandler
energiforbrug og fordelingen af dette, vil der ikke indgå økonomiske beregninger på energiudgifterne, men
der angives et skøn ud fra tilgængelige priser i det omfang, som det skønnes relevant.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 9 af 96
Figur 2, Bærknuser (eget arkiv)
4. Anlægsbeskrivelse
I det følgende vil der være en kronologisk anlægsbeskrivelse af produktionsudstyret hos Dan Cake. Det
færdige produkt har gennemgået flere trin, og for at lette læserens forståelse af hvilke trin der indgår, er
dette kort beskrevet. Beskrivelsen har dertil til formål at give læseren overblik.
Beskrivelsen af produktionsudstyret vil ske i samme rækkefølge, som det anvendes ved produktionen af
kage. Sortimentet af kager hos Dan Cake er bredt, og det er derfor forskelligt hvilke ingredienser der indgår
i den enkelte kagetype. Overordnet kan kagetyperne listes op således:
Roulade
Snitkager
Måner/tærter
Muffins
Linse kager
Romkugler
Der er endvidere forskellige smagstyper under de enkelte kagetyper. Dan Cake forarbejder selv flere af
deres tilsatte smagsnuancer, herunder kan nævnes hindbær/jordbær marmelade, glasur, chokolade og
kagecreme.
4.1 Forarbejdning af råvarer
Som tidligere nævnt forarbejder Dan Cake selv flere af deres råvarer. Som
eksempel kan nævnes forarbejdningen af jordbærmarmelade. Jordbærerene
opbevares i en fryser, hvorfra de lægges i et kar som vist på figur 1. Jordbærerene
får lov at stå nogle timer i rumvarme, således at de tør op.
Jordbærerne bliver herfra puttet i en bærknuser, som vist på figur 2.
Formålet med dette er at undgå klumper. De knuste bær bliver herefter
pumpet til et kogekar. På figur 2 helt til venstre ses den blå slange fra
pumpen, hvori de knuste bær bliver pumpet.
Figur 1, Jordbær (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 10 af 96
I kogekarrene som er illustreret på figur 3, bliver de knuste bær varmebehandlet. Varmebehandlingen sker
ved brug af damp. Bærerene skal pasteuriseres, hvilket sker ved at opnå en temperatur på omkring 87
grader. Under pasteuriseringen tilsættes sukkerstoffer for at give en korrekt smag.
Dette eksempel på forarbejdning viser grundprincippet i
behandlingen af råvarer. Dan Cake benytter som tidligere
nævnt mange forskellige ingredienser i deres kager, og
princippet er ens, men ved forarbejdning af andre varer end
bær benyttes bærknuseren ikke. Udover mulighed for
opvarmning, er der en omrørefunktion i et sådan kogekar.
Det anvendes derfor også til forarbejdning og
sammenblanding af chokolade, glasur, kagecreme og
lignende, hvor man varmer produktet og tilsætter
tilsætningsstoffer. Som tidligere nævnt er energikilden i
dette tilfælde damp, som kommer fra virksomhedens
dampkedel.
4.2 Sammenblanding af kagedej
Udover forarbejdning af råvarer, skal der også blandes en kagedej.
Kagedejen bliver blandet i en mixer. En sådan mixer er illustreret
på figur 4. I mixeren tilsættes alle ingredienserne til kagedejen.
Almindelige ingredienser som sukker og mel tilføres automatisk,
hvorimod der i eksempelvis en gulerodskage tilsættes gulerod
manuelt fra lugen på siden. Mixeren drives af en elmotor, som
roterer tromlen inde i mixeren, hvorved sammenblandingen sker.
Sammenblandingen af ingredienser sker trinvist, således at man
undgår at dejen bliver klumpet.
Efter sammenblandingen af kagedejen bliver denne pumpet til en
doseringsmekanisme, inden den bliver lagt i forme og bagt. Pumpen
befinder sig på undersiden af mixeren og kan ses på figur 5.
Figur 3, Dampbehandling (eget arkiv)
Figur 4, Mixer (eget arkiv)
Figur 5, Dejpumpe (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 11 af 96
4.3 Bageprocessen
Den færdige kagedej bliver pumpet op i en doseringstragt, hvorfra
kagedejen bliver lagt i forme. Da der er flere mixere, afblænder
man for de tilgange, som ikke skal anvendes, således sikrer man at
få den korrekte kagedej til den valgte ovn. Denne opdeling kan ses
på figur 6. Denne metode bruges ved bagning af muffins, snitkager
og måner/tærter. Der vil ikke blive gennemgået hvorledes roulade
dejen bliver behandlet, idet princippet er det samme.
Ilægningen af kagedej sker ved brug af pneumatiske stempler, som presser dejen
ned i formene. Dette er illustreret på figur 7. Dejen falder ned i cylinderhusene ved
hjælp af tyngdekraften, og bliver presset ud af cylinderhuset af de pneumatiske
stempler, markeret med en rød cirkel på figur 7. Kagedejen befinder sig derefter i
forme, og er således klar til at blive bagt i en bageovn. Kageformen bliver bragt til
ovnens indløb af transportbånd. Afhængigt af kagetypen er der bestemte bagetider
og temperaturer som ovnen opererer ved.
Indløbet til kageovnen er illustreret på figur 8, hvor kagerne føres til ovnens
transportbånd, som drives af en elmotor. Ved indløbet til ovnen bliver
kageformene sat op på rækker af 3 forme, således at de passer med ovnens
bredde. Ovnen på figur 8 er ovn 7. Ved bagning gennemløbes i denne ovn fire
forskellige bage-zoner, med indstillelig temperatur. Ovnens varmekilde er en
Weishaupt gasbrænder, og denne gasbrænder varmer et kammer, hvorfra der er
sluser til de 4 bage-zoner i ovnen. I bage-zonerne er der luft til luft varmeveksling,
således at der ikke er direkte kontakt imellem brænderens røggas og kagedejen. En
ovnpasser regulerer manuelt på sluserne, så temperaturen passer overens med
forskrifterne for kagetypen.
Der er forskel på vægt og type af kage, og man har ved regulering af båndhastigheden og temperaturen
gennem bage-zonerne mulighed for at bage forskellige kagetyper i samme ovn, ved at skifte mellem
kageformene. Der er dog ikke alle ovne, der bliver benyttet til bagning af alle typer kager. Hver ovn er
tilknyttet et linje nummer, og ovn 7 er således tilknyttet linje 7. Efter ovnen er der forskellige muligheder
for tilsætning af fyld oven på kagen, som eksempel kan nævnes chokoladeknapper, chokolade eller glasur.
Figur 6, Mixer tilgang (eget arkiv)
Figur 8, Indløb til ovn (eget arkiv)
Figur 7, Dej-stempler (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 12 af 96
Det efterfølgende udstyr på en linje afgør således, hvilke typer kager man bager på den enkelte ovn. På linje
7 har man udstyr til pålægning af chokoladeknapper, hvorfor muffins med chokoladeknapper bages på
denne linje. Som et andet eksempel kan nævnes bagning af citronmåner. Citronmåner bages som en rund
kage, hvorefter den skæres op og splittes i to halve. Der er kun udstyr til denne opskæring og splitning på
linje 1, hvorfor der ikke bages citronmåner på andre linjer end denne.
4.4 Varmeafgivelse
Efter endt bagning, er kagerne for varme til at man kan tilføre fyld som glasur og chokolade. Den bundne
energi i kagerne skal derfor bortledes. Ved hjælp af udsugning i midten af en kølespiral og konvektion
afgiver kagerne energi, mens de kører på spiralbåndet. Et eksempel på sådanne kølespiraler er vist på figur
9 og figur 10. Spiralerne drives af transportbånd, som er drevet af elmotorer.
Figur 10, Kølespiral (eget arkiv)
Figur 9, Kølespiral (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 13 af 96
4.5 Pålægning af fyld
Efter endt afkøling, kan der tilsættes kagefyld. Der er mange typer fyld, eksempelvis creme, chokolade,
chokoladeknapper. Som tidligere nævnt afhænger muligheden for fyld af udstyret på den enkelte linje. På
figur 11 og 12 er vist pålægningen af hvid glasur. Pålægningen af glasur sker ved brug af en pneumatisk
presser, som får tilført glasuren fra en pumpe.
4.6 Afkøling før emballering
Efter pålægning af fyld, skal kagerne have yderligere køling før
emballering. Dette er for at undgå kondensvand i emballagen, når
kagen er færdigpakket. Kølingen sker gennem en køletunnel. Et
eksempel på en køletunnel ses på figur 13.
Køletunellen er udstyret med et køleanlæg, og der er således opsat
fordampere i tunellen. Det benyttede kølemiddel ved denne
køletunnel på linje 7, er R407C. Kompressoren er en
stempelkompressor som er elektrisk drevet.
Figur 13, Køletunnel (eget arkiv)
Figur 11, Før glasurpålægning (eget arkiv) Figur 12, Efter glasurpålægning (eget
arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 14 af 96
4.7 Opsummering af produktionsprocesser
I produktionsprocessen bliver der brugt forskellige maskiner og anlæg. Overordnet kan dette opstilles
således:
Damp
Pumper
Styringer
Pneumatik
Elmotorer
Køleanlæg
Bageovn
Transportbånd
Dampen til forarbejdning af råvarer stammer fra en dampkedel, som benytter en gasbrænder som
energikilde. Ligeledes er bageovnen opvarmet af en gasbrænder. Køleanlægget drives af en elmotor som er
koblet til en stempelkompressor, og den pneumatiske trykluft laves af en kompressor, som også er drevet
af en elmotor. Ved opdeling efter energitype vil det derfor se således ud:
Elforbrugere Gasforbrugere
Pumper Dampkedel
Styringer Bageovne
Pneumatik
Elmotorer
Køleanlæg
Transportbånd
Ud fra overstående sammenfatning, benyttes der to primære energikilder under produktionen, henholdsvis
naturgas og elektrisk energi. Udover forbrug af energi til produktionsprocessen, forbruges der også energi
til drift af kontor og produktionslokaler.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 15 af 96
5. Fordeling af energiforbrug
Dan Cake bruger energi til deres produktionsprocesser, som er kort beskrevet tidligere i projektet. Udover
produktionsprocesserne bruges der energi til drift af virksomhedens produktionslokaler, kølecontainere,
kontorbygninger og renseanlæg.
Dan Cake laver et forbrugsregnskab, hvor der aflæses målere på virksomheden. I forbrugsregnskabet
aflæses el, gas og vandforbrug. Forbruget sammenlignes med tidligere måneder fra tidligere år, for således
at se om der er væsentlige ændringer i forbruget.
5.1 Betragtninger vedrørende forbrug
I bilag 1 er der givet et eksempel på forbrugsmålingerne hos Dan Cake for august måned, 2014.
Forbrugsmålingerne er registreret som vist i bilag 1, hver måned. Der er ikke vedlagt yderlige bilag omkring
energimålingen for hver enkelt måned, idet at dette vil medføre uhensigtsmæssigt mange bilag i projektet.
Disse er i stedet vedlagt på CD-ROM, således at det er muligt at tilgå hvis det er ønsket for læseren af
projektet.
Som det fremgår af bilag 1, er der registreret elforbrug af bimålere under fanen ”El-log”, vandforbrug under
fanen ”Vand”, samlet elforbrug under fanen ”El-hovedmålere” samt gasforbrug under fanen ”Gas”.
Hele virksomhedens elforbrug kan findes ved sammenlægning af forbruget angivet under ”El-
hovedmålere”, og gas forbruget kan findes under ”Hovedmåler”, ”Dantherm” og ”Lille kedel” under fanen
”Gas”. Første del af analysen af energiforbruget vil omhandle det samlede forbrug, og de ovenfor nævnte
målere vil således blive aflæst ud af forbrugsmålingerne.
Ved sammenligning af regnskaberne fra forskellige måneder, kan det være svært at overskue at bladre frem
og tilbage mellem månederne, for at finde det tal man ønsker at sammenligne med. Ved sammenligning
mellem bestemte målere, ville det for at øge overskueligheden, være en fordel for Dan Cake, at få lavet et
Excel-dokument, som selv indlægger målingerne som kurver i et diagram. Der sammenfattes endvidere ikke
årsforbrug ud fra målingerne, og det har derfor været nødvendigt at bearbejde forbrugsmålingerne for at
skabe et overblik.
Udtagelsen af målinger er for år 2012, 2013 og til september måned 2014. Der er valgt denne måleperiode,
da målingerne er ufuldstændige for flere af de tidligere år fra før år 2012. Derudover er det relevant at have
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 16 af 96
flere år at sammenligne med, da man således kan se om forbruget følger et fast mønster. At vælge et
enkelt år som udgangspunkt, havde været kritisk, idet at man således ikke kan se en sammenhæng i forhold
til andre år. At basere analysen på et enkelt år, vil ikke kunne påvise eventuelle afvigelser, hvis disse
afvigelser kun er indtruffet det pågældende år, og vil derfor give et forkert indtryk af det generelle
energiforbrug.
Der vil ved denne udtagelse af talværdier fra forbrugsmålingerne lægges vægt på det samlede måneds- og
årsforbrug, og ikke forbruget for den enkelte forbruger. Da gasforbruget er opgivet i normalkubikmeter, må
dette omregnes til kWh for at sammenligne forbruget af gas og el i samme enhed.
Brændværdien af naturgas er af hensyn til beregningerne antaget til at være konstant ved alle
forbrugsregistreringer. Den nedre brændværdi for naturgas er ud fra en gennemsnittelig
gassammensætning fra år 2013 sat til 39,988
(naturgasfakta.dk, u.d.). Ved at lave denne antagelse vil
der være afvigelser fra det virkelige energiforbrug, idet at der vælges en gennemsnittelig brændværdi. Den
aktuelle brændværdi for de beregnede perioder kan være højere eller lavere, alt efter naturgassens
sammensætning på det aktuelle tidspunkt. Denne antagelse er nødvendig for at kunne lave en analyse af
forbruget.
Ved omregningen fra forbrug af naturgas til kWh bruges formelen:
Hvor enhederne er som følger:
= [kWh]
= Volumen af gas [
= Nedre brændværdi *
+
= tid, 3600 sekunder [s]
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 17 af 96
5.2 Beregninger og resultater af samlet forbrug
Under bilag 2, bilag 3 og bilag 4, er det samlede energiforbrug beregnet for hver måned, samt det samlede
energiforbrug for året, i årene 2012-2014. Af hensyn til overskueligheden vil resultaterne blive vist grafisk
ved behandling af resultaterne i det følgende.
5.3 Oversigt over samlet forbrug
Forbruget er illustreret som vist på figur 14 og figur
15. Der vist en opdeling af forbruget fra henholdsvis
el og gas.
I år 2012 er andelen af energiforbruget 30,4 % el og
69,6 % gas. I henhold til til forbruget dækker denne
procentfordeling over et forbrug på 7.360 MWh i
gas, og 3.212 MWh el, ud fra et samlet forbrug på i
alt 10.572 MWh. Forbrugsfordelingen kan
tilnærmelsesvist siges at være
el, og
gas.
Da forbrugsfordelingen for 2012, 2013 og 2014 er tilnærmelsesvist ens, med en fordeling på ca. 70 %
gasforbrug og 30 % elforbrug, vil forbruget for hvert år fremgå af følgende søjlediagram på figur 15:
Figur 15, Energiforbrug (egen tilvirkning)
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
2012 2013 2014
MW
h
Energiforbrug
Gas
El
69,6 %
30,4 %
Forbrugsfordeling 2012
Gas
El
Figur 14, Forbrugsfordeling 2012 (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 18 af 96
Forbrugsfordelingen for 2013 har samme mønster i forbrugsfordelingen som 2012, idet fordelingen her er
28,8 % fra el, og 71,2 % fra gas. Der er dog en lille stigning i andelen af gasforbruget. Denne fordeling
gælder over et forbrug på 8.498 MWh gas, og 3.436 MWh el. Dette giver et samlet forbrug på 11.933 MWh.
Forskellen i det samlede forbrug mellem 2013 og 2012 er således steget med følgende:
11.933-10.571 = 1.362 MWh.
Til trods for denne stigning i det samlede forbrug, er forbrugsfordelingen tilnærmelsesvist ens.
Dan Cake er en ordreproducerende virksomhed, og udgifterne til produktion afhænger således af
ordretilgangen. At forbruget er steget fra 2012 til 2013, men forbrugsfordelingen er tilnærmelsesvist den
samme, kan indikere at forbruget af gas og el til produktion er nogenlunde konstante i forhold til hinanden.
Sammenlignes forbruget fra 2012 og 2013 med forbruget fra 2014, skal der tages forbehold for at der kun
er tale om et forbrug fra januar til og med august 2014. Forbrugsfordelingen for 2014 ligner
tilnærmelsesvist fordelingen i 2012 og 2013, med et gas forbrug på 69,8 % og et elforbrug på 30,2 %. I
forhold til det samlede forbrug udgør gas forbruget 5.775 MWh og elforbruget 2.494 MWh, og det samlede
forbrug er således på 8.268 MWh. Dette tal er som tidligere nævnt ikke for hele året, og det er således ikke
muligt at sammenligne det totale forbrug med de tidligere år.
Forbrugsfordelingerne giver et indblik i, hvor stor andelen af forbruget er af gas og el i forhold til hinanden.
Ved at lave en oversigt over energiforbruget på månedsbasis, kan det illustreres om der er udsving i
forbruget som gentager sig.
På figur 16 ses en illustration af energiforbruget for år 2012. Forbruget af el er tilnærmelsesvist konstant på
250-300 MWh pr måned. Gas forbruget er dog svingende, hvor det største forbrug ses i februar måned og
er på 784 MWh, og det mindste forbrug forekommer i juli måned og er på 440 MWh. Forbruget stiger dog
først væsentligt efter september måned. Dette udsving i forbruget vil ikke blive undersøgt her, men det kan
skyldes gasforbrug til rumopvarmning, idet at virksomheden benytter en gasfyret kedel til dette.
0
500
1.000
Jan
Feb
Mar
Ap
r
Maj
Jun
Jul
Au
g
Sep
Okt
No
v
Dec
MW
h
Energiforbrug 2012
Gasforbrug
Elforbrug
Figur 16, Energiforbrug 2012 (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 19 af 96
På figur 17 ses det samlede energiforbrug for år 2013. Elforbruget har en tendens som ligner forbruget fra
2012, og er tilnærmelsesvist konstant omkring 300 MWh pr måned. Gasforbruget er dog anderledes for
2013. Som det ses på kurven for gasforbruget, er denne tilnærmelsesvist svagt faldende fra januar til juli, og
herefter konstant stigende til november. Forbruget falder fra 825 MWh i januar til 675 MWh i juni,
hvorefter forbruget aftager til årets laveste på 499 MWh i juli måned.
Energiforbruget for januar til august for år 2014 er illustreret på figur 18. Ud fra kurven over elforbruget,
kan det ses at forbruget minder om forbruget i de tilsvarende måneder for år 2012 og 2013. Forbruget er
tilnærmelsesvist omkring 300 MWh, med en stigning i juli og august måned. Gasforbruget er størst i januar
måned, med et forbrug på 926 MWh, og mindst i juni måned, hvor der har været et forbrug på 567 MWh.
0
200
400
600
800
1.000
Jan
Feb
Mar
Ap
r
Maj
Jun
Jul
Au
g
Sep
t
Okt
No
v
Dec
MW
h
Energiforbrug 2013
Gasforbrug
Elforbrug
Figur 17, Energiforbrug 2013 (egen tilvirkning)
0
200
400
600
800
1.000
Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug
MW
h
Energiforbrug 2014
Gasforbrug
Elforbrug
Figur 18, Energiforbrug 2014 (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 20 af 96
Ud fra oversigterne over energiforbruget fra 2012-2014, kan det ses at der er et lavere forbrug af gas i
sommermånederne end vintermånederne, men der er også forskel i hældningerne på gaskurverne. For at
få et overblik over forbruget for årene i forhold til hinanden, er alle kurverne blevet samlet i et diagram på
figur 19.
Ud fra figur 19 kan det ses, at gasforbruget følger tilnærmelsesvis samme tendens, hvor forbruget har
laveste punkt i juni eller juli måned. Det kan endvidere ses, at forbruget i 2012 er lavere end 2013, og
foreløbigt også lavere end 2014. Elforbruget har en svagt stigende tendens for hvert år. Forbruget af el
månederne imellem har udsving, men sammenlignes disse udsving med gasforbruget, er der tale om
mindre variationer. Da elforbruget kun måles på 3 hovedmålere, vil det være vanskeligt at lave en oversigt
over forbruget af el ved hver tilsluttet forbruger, hvorimod der er flere målere tilkoblet ved gasforbrugere.
Da gasforbruget udgør omtrent
af det samlede energiforbrug, vil det være interessant at se på
fordelingen af forbruget imellem gasforbrugerne. Skal forbruget ses i forhold til økonomi, vil udgifterne
fordele sig anderledes end forbruget. Dette skyldes at der er forskel på prisen for 1 kWh el og 1 kWh gas.
Der er forskellige afgiftsregler som gør sig gældende, alt efter om forbruget eksempelvis går til
rumopvarmning eller proces. Endvidere er der udsving i priserne for el og for gas, og det er således
behæftet med usikkerhed at lave en oversigt over, hvorledes udgifterne fordeler sig. Da dette projekt tager
udgangspunkt i energi, vil der ikke forekomme en nærmere analyse af fordelingen af udgifterne i forhold til
energiforbruget. Det er dog oplyst fra Dan Cake, at prisen for 1 kWh el inkl. moms og afgifter var omkring
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1.000
MW
h
Energiforbrug 2012-2014
Gas 2012
Gas 2013
Gas 2014
El 2012
El 2013
El 2014
Figur 19, Energiforbrug 2012-2014 (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 21 af 96
1,51 kr. i maj måned, og prisen for 1 gas med moms og afgift var 6,20 kr. For at sammenligne dette
omregnes 1 gas til kWh, ud fra formlen angivet under ”5.1 Betragtninger vedrørende energiforbrug”:
Dette giver en anslået pris på
Indkøbsprisen kan ud fra dette, anslås at være ca. 1.51 kr. pr kWh el, og 0,56 kr. pr kWh gas. Ses dette i
forhold til en forbrugsfordeling på ca.
el og
gas, må udgiften til indkøb være fordelt nogenlunde ligeligt
mellem gas og el. Som tidligere nævnt er der flere faktorer som gør sig gældende, før end den endelige
driftsudgift kendes, og dette vil derfor ikke blive behandlet yderligere.
5.4 Delkonklusion
Da gasforbruget ud fra analysen udgør ca.
af det samlede forbrug af energi hos Dan Cake, vil det være
relevant at undersøge, hvorledes dette forbrug fordeler sig mellem de tilkoblede forbrugere. Gasforbruget
har en svingende tendens, som har samme forbrugsmønster i forhold til tidspunktet på året. Denne
tendens er påvirket af faldende eller stigende temperaturer i bygningerne, som konsekvens af svingende
udetemperaturer efter årstiden. Denne svingning kan sandsynligvis skyldes varmebehovet til
rumopvarmning, idet at dette behov er dækket ved brug af gasforbrugende varmeenheder. Ordretilgangen
vil dog også påvirke forbruget af gas, ligesom forbruget af gas til dampproduktion vil være påvirket af
mængden af forarbejdede råvarer og forbruget af varmt vand. I det følgende i projektet vil der derfor blive
lavet en analyse af, hvor stor en andel af gasforbruget, som de enkelte forbrugere aftager. Således kan der
skabes et overblik over hvilke forbrugere der er energitunge, samt hvilket forbrugsmønster der er.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 22 af 96
6. Gasforbrugere
Gasforbruget hos Dan Cake er som tidligere beskrevet en betragtelig del af virksomhedens energikilder til
råvareforarbejdning, bagning af kage og rumopvarmning. Derudover bruges gas også til opvarmning af
vand. Der benyttes varmt vand til flere processer i virksomheden, herunder almindeligt vandforbrug,
rengøring af inventar samt rengøring af kageforme.
Gasforbruget måles ved brug af flowmålere, og disse målere aflæses og indgår ved de forbrugsmålinger,
som Dan Cake foretager hver måned. Der er i bilag 1 en samlet oversigt over hvilke målinger virksomheden
foretager, men da denne analyse udelukkende omhandler gas, vil der i projektet blive medtaget et
forenklet udsnit af bilag 1, som viser oversigten over de gasmålinger Dan Cake foretager. Der indgår dog
nogle punkter under forbrugsmålingerne ved gas, som ikke er direkte forbrug af gas, men energi der er
brugt til opvarmning af vand. Disse punkter er i oversigten på bilag 1 benævnt ”kalorimåler” og ”opvarmede
rør”, og er opsat i forhold til beregning af afgifter, og vil derfor ikke blive medtaget i analysen.
Kalorimålingen er tilkoblet rørsystemet til rumopvarmning. Opvarmede rør er et udtryk for energi brugt til
kapperør. Kapperør er rør med cirkulerende varmt vand, som løber omkring rør, hvor der er flydende
chokolade i. Den flydende chokolade skal være omkring 50 grader for at have en passende viskositet. Hvis
chokoladen bliver koldere end dette, er der risiko for at chokoladen ikke kan pumpes, da viskositeten stiger,
og rørene tilstoppes. Princippet er det samme, som ved behandling af heavy-fuel olie på skibe.
For overblikkets skyld er der på figur 20 en oversigt over gasforbrugende enheder, og en forenklet oversigt
over forbrugs registreringen af gas fremgår af figur 21
Figur 21, Gas målere (Dan Cake) Figur 20, Oversigtsplan (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 23 af 96
For læserens forståelse af overstående, forklares kort funktionen af de registrerede forbrugere.
DANSTOKER er en varmtvandskedel.
TØMA damp er en dampkedel.
Lille kedel er en varmtvandskedel, opvarmning af kapperør (chokolade).
Dantherm er et gasfyr, til opvarmning af kontorlokaler.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 24 af 96
6.1 Forbehold for usikkerheder
Dan Cake benytter to typer gasmålere, hvoraf den ene type er udstyret med en Dancontrol DC33 gas flow
computer. Denne computer tager forbehold for tryk og temperatur ved måling, og omregner således det
aktuelle forbrug af gas til normalkubikmeter. Målere af denne type er ”Hovedmåler”, ”Lille kedel” og
”Dantherm”. Måleren har desuden en menufunktion, hvor det er muligt at se det aktuelle tryk i
gasledningen samt temperaturen på gassen.
De resterende bi-målere, som forefindes ved ”TØMA damp”, ”DANSTOKER”, ”Linie 1”, ”Linie 6” og ”Linie 7”
er af typen Elster DG 4705. Der tages ved aflæsning af gasforbrug ikke højde for, at der ved denne måling
ikke måles i normalkubikmeter. Forbrug der aflæses ved denne type Elster DG 4705 måler, er derfor ikke
helt sammenlignelige med dem, som er målt og omregnet til normalkubikmeter med Dancontrol DC33 gas
flow computer.
For at analysere gasforbruget fra de forskellige forbrugere, antages det at de registrerede forbrug kan
sammenlignes med hinanden, selvom de er målt med forskellige tryk. Ud fra Dancontrol DC33 computeren
som er koblet på ”Hovedmåler” er aflæst et tryk i gasledningen på 1.108 bar A og en temperatur på 14,98°
C. Ved at bruge tilstandsligningen, kan forholdet mellem en normalkubikmeter og en målt kubikmeter af
Elster DG 4705 flowmålere findes.
I formlen er følgende:
=Tryk i gasledning i Pascal [ = Atmosfæretryk[
= Volumen ved tryk *
+ Normalkubikmeter *
+
= Temperatur i gasledning i Kelvin [K] = 273 Kelvin [K]
= molmassen [kmol]
= Universelle gaskonstant *
+
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 25 af 96
Da leddet er ens for begge udtryk, kan dette udgå.
Da den eneste ubekendte nu er , kan denne udtrykkes ved:
Ved at indsætte tal fås således:
*
+
Ud fra denne udledning kan det ses, at når der måles 0,964 kubikmeter med en flowmåler af Elster DG 4705
typen, svarer dette til 1 normalkubikmeter. Dette resultat er dog kun gældende i den målte situation.
Temperaturen i gasledning vil være variabel i forhold til udetemperaturen, og der vil være en
måletolerance på nøjagtigheden af den tilkoblede tryk og temperaturtransmitter. Det er derfor ikke korrekt
at sige, at dette forhold er konstant. Desuden vil der også være en måleusikkerhed på flowmålere, som
også er en fejlkilde i forhold til at finde et nøjagtigt forbrug.
Ud fra overstående udregning vil det betyde en fejl på 3,6 %, når volumen ikke omregnes, hvor der er
anvendt Elster DG 4705 målere. Det antages i dette projekt at målingerne for de to typer flowmålere kan
sammenlignes direkte, og der ses bort fra tryktab i gasledningen frem til forbrugerne. Dette er nødvendigt
at antage, for at kunne lave en analyse af gasforbruget.
Der vil ved analysen af gasforbruget endvidere blive lavet estimat af forbruget for henholdsvis ”Linje 8” og
”Linje 2”, da der ikke er opsat nogle målere på gasstrengene til gasbrænderne. Endvidere vil dette også
blive gjort ved ”Linje 6”, da flowmåleren på denne streng er defekt. Der haves derfor ikke overblik over,
hvorledes gasforbruget fordeler sig ved produktionen på disse kagelinjer. For give et indblik i den
nuværende gasledning, er der udarbejdet en oversigt over gasledningen i figur 22.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 26 af 96
Figu
r 2
2, G
asle
dn
ing
(ege
t ar
kiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 27 af 96
Som det kan ses på figur 22, er ovn 2 opvarmet ved varmeveksling med hedtolie, som opvarmes af to
gasbrændere. De resterende fire ovne er opvarmet ved veksling med varm luft, der er opvarmet af
gasbrændere. Desuden er ovn 8, hvor der bages roulade, udstyret med fire mindre brændere.
Der haves en oversigt over driftstimerne for de forskellige ”Linjer”, og ud fra driftstimerne for de aktuelle
uger, vil der blive lavet et estimat af gasforbrug, hvor det ikke har været muligt at aflæse flowmålere. Der
foreligger dog en stor usikkerhed forbundet med denne antagelse, da der kræves forvarmning af en
bageovn inden der bages. Forbruget afhænger både af driftstimer, ovnens størrelse og art, samt antallet af
opstarter. Et eksempel på driftstimer kan ses på figur 23. Dette er for uge 31, 2014.
Figur 23, Produktionsplanlægning (Dan Cake)
Som forklaring til figur 23 skal nævnes, at N betyder nathold, D betyder daghold og A betyder aftenhold.
Hvert hold består af 8 driftstimer. Nummeret som figurerer, er en kode for, hvilken kagetype der bages. På
Linje 8 ses eksempelvis koden 80, som betyder at der produceres frugtroulader. Er et felt tomt, betyder det
at ovnen slukkes og ikke er i drift. Det skal nævnes, at der fremgår en Linje 10 på figur 23, men denne linje
er til produktion af romkugler, som er et restprodukt af kagespild, som ikke bages igen.
Som det fremgår af figur 23, er ovn 2 blevet benyttet onsdag og torsdag, 16 timer pr. dag. Som nævnt
tidligere er ovn 2 opvarmet af hedtolie. Denne hedtolie har ifølge bilag 5 en samlet volumen på 3000 liter,
og denne olie skal opvarmes til en driftstemperatur på 280° C. Det er dog ikke muligt at finde ud af, hvilken
energimængde der forbruges ved denne opvarmning, da der som vist på figur 22 ”Gasledning”, ikke sidder
en gasmåler. Det ville dog i forhold til energiforbruget være relevant at vide, hvad energiforbruget til
forvarmning af ovn 2 er, i forhold til opvarmning af de øvrige ovne. Dette skyldes, at en opdeling efter
driftstimer ikke tager højde for dette.
Da der ved forbrugsmålingerne ikke er blevet aflæst på flowmålere på ovn 1 og ovn 7 før juli måned 2014,
vil der kun blive lavet en opdeling af forbrug ovnene imellem, for juli og august måned 2014. Det er dog
muligt at opdele forbruget for perioden før juli måned 2014, således at det samlede forbrug af gas til
ovnene kan anskueliggøres
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 28 af 96
6.2 Beregning af gasforbrug
Beregningen af gasforbrug kan findes under bilag 6,7 og 8. Beregningerne er udført således, at det samlede
forbrug udgøres af summen af målerne ”Hovedmåler”, ”Lille kedel” og ”Dantherm”. Da delmålerne til
TØMA damp og DANSTOKER sidder efter ”Hovedmåler”, og ovnene også er koblet til denne gasledning, må
forbruget af gas til ovne være differencen på ”Hovedmåler” og summen af ”TØMA damp” og
”DANSTOKER”. Som en hjælp til at forstå denne opdeling kan dette ses på figur 22 ”Gasledning”.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 29 af 96
6.3 Fordeling af gasforbrug
Fordelingen af gasforbruget er lavet for 2012-2014. Dette er gjort for at få indblik i, hvorledes gasforbruget
fordeler sig mellem de tilsluttede forbrugere. Ved at inddrage flere år, giver det indblik i om fordelingen er
konstant, eller om den er svingende.
På figur 24 er illustreret fordelingen for 2012, hvor ovne udgør den største andel af gasforbruget med 48 %.
Det mindste forbrug udgøres af Dantherm, med en andel på 2 %.
Ud fra forbrugsfordelingen kan det fastslås, at ovne er den største samlede energiforbruger på gassiden i
2012. ”Ovne” dækker som tidligere beskrevet over 5 forbrugere, hvorfor der er mulighed for at TØMA
damp med et forbrug på 22 % kan være den største enkeltforbruger af gas i 2012.
2% 8%
20%
22%
48%
Forbrugsfordeling gas 2012
Dantherm 3218242VB
Lille kedel 3218245VB
Danstoker
TØMA damp
Ovne
Figur 24, Forbrugsfordeling af gas 2012 (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 30 af 96
På figur 25 er forbrugsfordelingen for 2013 illustreret. Forbruget til ovne udgør i 2013 48 %, og udgør
således andelsmæssigt det samme, som i 2012. Forbrugsfordelingen mellem øvrige forbrugere har dog
ændret sig, hvor Danstoker udgør en andel der er 3 % point højere. Det mindste forbrug udgøres i 2013 af
Dantherm, og er på 1 %.
På figur 26 er illustreret forbrugsfordelingen for 2014. Denne fordeling dækker ikke over et helt år, og
adskiller sig væsentligt fra både 2012 og 2013. Som eksempel kan nævnes Dantherm, som i 2012 og 2013
udgjorde henholdsvis 2 % og 1 %, og i fordelingen for 2014 udgør 15 %. Da denne fordeling ikke giver et
retmæssigt udtryk for fordelingen af forbruget i forhold til 2012 og 2013, er det relevant at se fordelingen
mellem forbrugere på månedsbasis for de aktuelle perioder.
1 % 9%
23%
19%
48 %
Forbrugsfordeling gas 2013
Dantherm 3218242 VB
Lille kedel 3218245 VB
Danstoker
TØMA damp
Ovne
Figur 25, Forbrugsfordeling af gas 2013 (egen tilvirkning)
15%
17%
16% 15%
37%
Forbrugsfordeling gas (jan-aug) 2014
Dantherm 3218242 VB
Lille kedel 3218245 VB
Danstoker
TØMA damp
Ovne
Figur 26, Forbrugsfordeling af gas (jan-aug) 2014 (egen tilvikrning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 31 af 96
På figur 27 ses gasforbruget på månedsbasis for 2012:
Det kan ud fra kurverne ses, at forbruget ved Danstoker er aftagende fra januar til juni, lavt i
sommerperioden fra juni-august, hvorefter det igen er tiltagende fra august til december.
Dette forbrugsmønster passer overens med, at varmebehovet i produktionsbygningerne er størst i
vintermånederne. Forbrugt til ovne afhænger af produktionen, og er således ikke påvirket af sommer eller
vinterperiode. Forbruget fra TØMA damp er afhængigt af mængden af varmtvandsforbrug og
råvareforarbejdning, og der er ikke større udsving i forbrugsmønsteret, end at dette er tilnærmelsesvist
konstant. Ved lille kedel ses dog et anderledes forbrugsmønster, hvor der i januar intet forbrug er. Dette
kan skyldes glemt aflæsning, eller udskiftning af måleren eller lignende. Ved Dantherm ses et højere
forbrug i vintermånederne, men sammenlignes dette med de øvrige forbrug, udgør andelen på årsbasis
blot 2 %.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000Ja
nu
ar
Feb
ruar
Mar
ts
Ap
ril
Maj
Jun
i
Juli
Au
gust
Sep
tem
ber
Okt
ob
er
No
vem
ber
Dec
emb
er
m3
gas
Gasforbrug på månedsbasis 2012
Dantherm 3218242 VB
Lille kedel 3218245 VB
Danstoker
TØMA damp
Ovne
Figur 27, Gasforbrug på månedsbasis 2012 (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 32 af 96
På figur 28 er illustreret en oversigt over gasforbruget på månedsbasis fra 2013.
Tendensen for Danstoker er her sammenlignelig med 2012, idet at forbruget
ændrer sig i forhold til, hvilket tidspunkt på året der måles ud fra. Med
undtagelse af marts måned, er forbruget aftagende i foråret, lavt i
sommerperioden, hvorefter forbruget igen tiltager. Afvigelsen består i, at
toppunktet for forbruget er i marts måned, hvorimod toppunktet i 2012 lå i
januar måned. Som tidligere nævnt vil forbruget fra Danstoker være
afhængigt af varmebehovet, som påvirkes af udetemperaturen. På figur 29
fremgår udetemperaturerne månedsvist for 2013. Marts måned er i det
pågældende år, den måned med en lavest gennemsnitstemperatur på -0,8
grader. Ved at se på forbruget for Danstoker og udetemperaturen, kan det
ses at forbruget er størst ved laveste udetemperatur, og kunne indikere en
sammenhæng.
Ud fra figur 28 kan det desuden ses, at forbruget fra ovne er stærkt
svingende, fra 22.000 m3 gas i marts måned, til 40.000 m3 gas i juni måned.
Som tidligere nævnt er forbruget til ovne afhængigt af produktionen, hvilket
kan formodes at være skyld i dette udsving. Sammenlignes gasforbruget på
månedsbasis for 2012 og 2013, ses en tendens for, at Danstoker og Ovne er
svingende forbrugere, hvorimod de øvrige forbrug til sammenligning er tilnærmelsesviste konstante.
05000
1000015000200002500030000350004000045000
Jan
uar
Feb
ruar
Mar
ts
Ap
ril
Maj
Jun
i
Juli
Au
gust
Sep
tem
ber
Okt
ob
er
No
vem
ber
Dec
emb
er
m3
gas
Gasforbrug på månedsbasis 2013
Dantherm 3218242 VB
Lille kedel 3218245 VB
Danstoker
TØMA damp
Ovne
Figur 28, Gasforbrug på månedsbasis 2013 (egen tilvirkning)
Figur 29, Gennemsnitstemperatur 2013 (dmi.dk 02-01-2014)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 33 af 96
Da forbruget for 2014 er udtaget fra januar til august, er det ikke muligt at lave en hel årsoversigt. Ud fra
figur 30 kan dog ses et forbrugsmønster for de pågældende måneder.
Det kan ud fra figur 30 ses, at forbruget fra Danstoker er aftagende, fra januar til juli. Tendensen er således
den samme, som der kunne ses ved gasforbrug på månedsbasis for 2012 og 2013. Lille kedel, TØMA damp
og Dantherm er til sammenligning tilnærmelsesvist konstante, og Ovne er svingende.
6.4 Delkonklusion
Det kan ud fra de udarbejdede figurer over forbruget ses en klar tendens for gasforbruget for de tilkoblede
forbrugere. Det tidligere omtalte forbrugsmønster, der afhang af tidspunktet på året, passer overens med
forbruget som kan ses ved Danstoker og Dantherm. Begge disse forbrugere dækker det varmebehov, som
der er i bygningerne hos Dan Cake. Forbruget for Lille kedel og TØMA damp er tilnærmelsesviste konstante,
hvorimod forbruget til ovne er svingende hver måned, uden et fast forbrugsmønster. Ud fra analysen
andrager Ovne tilsammen halvdelen af gasforbruget. For at undersøge fordelingen ovnene imellem, vil det
kræve et estimeret bud, da der ikke er flowmålere på alle forbrugere. Der vil i det følgende præsenteres en
analyse af forbruget for de enkelte ovne, for således at skabe overblik over forbruget.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
m3
gas
Gasforbrug på månedsbasis 2014
Dantherm 3218242 VB
Lille kedel 3218245 VB
Danstoker
TØMA damp
Ovne
Figur 30, Gasforbrug på månedsbasis 2014 (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 34 af 96
7. Forbrug af gas fra ovne
Ud fra forbrugsfordeling og gasforbrug på månedsbasis, er der blevet fundet frem til, at ovne er den største
forbruger af gas. Som tidligere nævnt dækker ”Ovne” over 5 forbrugere, hvorfor at den største
enkeltforbruger ikke kan siges at være en ovn. For at undersøge forbruget af de forskellige ovne, vil der i
det følgende forekomme et estimat på, hvordan forbruget fordeler sig imellem ovnene. Da der er målt
forbrug på ovn 7 og ovn 1 i både juli og august måned, vil forbruget blive analyseret for denne periode.
Havde der været større mængder tilgængelige data omkring forbruget, ville dette være blevet inddraget i
analysen, idet at det ville kunne angive forbruget med bedre overblik. Da dette ikke er tilfældet, må
beregningerne tage udgangspunkt i den mængde data, som er til rådighed. Det mest optimale havde været
flowmålere på alle tilkoblede forbrugere, samt registrerede forbrug for en længere periode, som ved de
øvrige forbrugsanalyser.
7.1 Beregning af forbrug
Ud fra beregningerne af gasforbrug i bilag 7, er forbruget fra ovne udtaget for juli og august 2014. Ud fra
forbrugsmålingerne som Dan Cake selv foretager, er der fundet forbruget for hhv. ovn 1 og ovn 7 for de
samme måneder. Forbruget fremgår af figur 31. Forbruget for ovn 2+6+8 er summen af det samlede
forbrug, fratrukket forbruget til ovn 1 og ovn 7.
Figur 31, Ovnforbrug juli-august 2014 (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 35 af 96
For at beregne forbruget for ovnene, inddrages driftstimerne for ugerne i juli og august måned, som vist på
figur 32. En oversigt over bagetiderne for hver uge i måleperioden er vedlagt som bilag på CD-ROM, da det
ellers vil medføre uhensigtsmæssigt mange bilag i projektet.
Figur 32, Driftstimer på ugebasis (egen tilvirkning)
Der er ved beregningen lavet en kontrol, således at der også laves et estimeret bud på forbruget på ovn 7
og ovn 1. Forbruget for disse ovne er allerede kendt, men ved at estimere forbruget for disse ovne ud fra
driftstimer, kan det give en indikation af, hvilken usikkerhed der vil være forbundet med beregningerne ud
fra den valgte metode, sammenlignet med det målte forbrug fra flowmålere.
På figur 33 ses den procentmæssige fordeling af driftstimer for hver enkelt ovn. ”Beregning” angiver
andelen af driftstimer for ovn 2, ovn 6 og ovn 8, og ”Kontrol” angiver andelen af driftstimer inklusive ovn 1
og ovn 7. Der er således tale om et lavere antal samlede driftstimer ved ”Beregning”, da det kun er
driftstimerne for ovn 2, 6 og 8 der indgår i beregningen.
Figur 33, Andel af samlede driftstimer (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 36 af 96
Ved at multiplicere den procentmæssige andel af driftstimer med det samlede forbrug af gas, fås et estimat
på hver enkelt ovns forbrug af gas. Dette fremgår af figur 34, hvor der er en beregning for ovn 2, 6 og 8
under fanen ”Beregning” og en kontrolberegning hvor alle ovne er inkluderede under ”Kontrol beregning”
Figur 34, Estimeret gasforbrug (egen tilvirkning)
Som det fremgår af figur 34, er der forskel på andelen af forbruget ved estimeret beregning i forhold til
kontrol. Dette skyldes, at der ved inddragelse af en estimering af forbruget for ovn 7 og 1, vil være en
anden procentmæssig fordeling af driftstimer. Ved at sammenholde figur 34 med figur 31, kan det ses at
det estimerede bud for ovn 7 er på 25.083 , mod et målt forbrug fra flowmåleren på 20.036 .
Fejlmargen ved denne udregning er således på (
) større forbrug end målt.
Ved ovn 1 er der et estimeret bud på 12.916 , hvor der ved flowmåleren er målt 9269 . Fejlmargen er
ved dette estimat på (
) større forbrug end målt.
Som det tidligere er nævnt i dette projekt, er der flere faktorer der har indflydelse på gasforbruget. At
estimere et forbrug er derfor vanskeligt på grund af usikkerheder. Disse usikkerheder former sig som
antallet af opstarter, driftsøkonomi/timer og typen af kage som bages.
Der er således meget stor usikkerhed ved at estimere forbruget. Ud fra estimeringen kan der laves et
cirkeldiagram, hvor målingerne for ovn 1 og ovn 7 er korrekte i forhold til det målte, men forbruget for de
øvrige ovne er estimeret. Dette fremgår af figur 35:
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 37 af 96
Figur 35, Ovnforbrug fordeling (egen tilvirkning)
Ud fra figur 35 kan det ses, at forbruget for ovn 7 er størst. Det er dog forbundet med stor usikkerhed, da
de estimerede bud har en stor fejlmargen i forhold til kontrollen, og der således godt kan være en anden
forbruger, der har et større forbrug end denne.
Ud fra denne analyse kan andelen af forbruget af gas som ovn 7 forbruger, beregnes som 30 % af en samlet
andel af gasforbruget, som er 48 % for ovnene. Der skal dog tages forbehold for, at der her sammenlignes
et målt forbrug for ovn 7 for juli og august, og den samlede andel af gasforbrug for ovnene er på årsbasis.
Tallet vil være påvirket af omsætningen, hvorfor den procentvise fordeling kan adskille sig væsentligt fra
dette. Dog vil ovn 7, hvis forbrugsmønsteret fortsætter som målt i juli og august, kunne estimeres som
af det samlede gasforbrug, ud fra et samlet gasforbrug for ovne på 48 % og en andel på 30
% af ovnenes forbrug. Ud fra punkt ”6.3 Fordeling af gasforbrug” udgør DANSTOKER som enkeltforbruger
ca. 20-23 % og TØMA damp ca. 19-22 % ud af det samlede forbrug. Ovn 7 er ud fra denne sammenligning
ikke den største enkeltforbruger.
Det vil dog være interessant at undersøge energitabet ved bagning af kage på ovn 7, da denne ovn ud fra
beregningerne er den største forbruger af ovnene, men det vil også give indblik i, hvor der muligvis også vil
være energitab ved de øvrige bageovne. Da der ikke kendes det aktuelle forbrug for de øvrige ovne udover
ovn 1, vil det for at få bedre overblik over energiforbruget, være nødvendigt at indsætte flowmålere på de
forbrugende enheder. Der vil derfor i det følgende på figur 36 være et forslag til en ændring i opbygning af
gasledningen, hvor der er flowmålere indsat. Da fejlmargen ved sammenligning mellem normalkubikmeter
og målte kubikmeter var omkring 3,6 % i den måling som der blev brugt til sammenligning i dette projekt,
er det op til en individuel vurdering hos Dan Cake, om det er nødvendigt at bruge ressourcer på udstyr, som
kan omregne målte kubikmeter til normalkubikmeter.
14%
21%
13% 30%
22%
Ovnforbrug fordeling
Ovn 1
Ovn 2 estimeret
Ovn 6 estimeret
Ovn 7
Ovn 8 estimeret
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 38 af 96
Figu
r 3
6, Æ
nd
rin
g ti
l op
byg
nin
g af
gas
led
nin
g (e
get
ark
iv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 39 af 96
7.2 Opsamling og delkonklusion
Gennem analysen af energiforbruget hos Dan Cake er der skabt et overblik over, hvordan fordelingen af
energien forholder sig. Ud fra den overordnede analyse af det samlede forbrug kan det ses, at forbruget
fordeler sig med ca.
fra el, og
fra gas. Da forbruget af energi er størst fra gas, var det derfor relevant, at
analysere dette nærmere. Forbruget af gas viste sig at variere efter årstiden, og derfor blev der lavet en
nærmere analyse af de tilkoblede gasforbrugere. Forbrugsfordelingen viste sig her, at være omkring 50 % til
virksomhedens 5 bageovne. Ovnenes forbrug viste sig dog at være fordelt tilfældigt i løbet af året, hvilket
hænger godt sammen med at produktionen af kage afhænger af ordretilgangen. Udsvinget i gasforbruget
skyldes udover ovnene, hovedsageligt forbrugeren DANSTOKER, som dækker virksomhedens varmebehov.
Forbruget til varmebehovet udgør dog kun 20-23 % af det samlede forbrug af gas på årsbasis. Da ovne
udgør det samlede største gasforbrug, blev det undersøgt hvorledes dette forbrug fordelte sig imellem de 5
bageovne. Undersøgelsen af fordelingen imellem disse ovne blev udført med væsentlige antagelser, da der
ikke er opsat forbrugsmålere på tre ud af de fem ovne, og der blev derfor estimeret et forbrug ud fra
antallet af driftstimer. Denne estimering kan dog kritiseres, idet at det ved kontrolberegning blev fundet
afvigelser på op til 40 % i forbruget ved ovn 1, hvor der er opsat flowmåler. Ovn 7 som er tilkoblet
flowmåler, tegner sig dog for ca. 30 % af ovnenes energiforbrug ud fra undersøgelsen i den givne periode,
og er derfor den største enkeltforbruger af ovnene. Da dette resultat er fundet ved brug af flowmåler, og
ikke er estimeret, vil det være relevant at undersøge energitabet ved brug af denne ovn, da den som
beskrevet er største forbruger af de undersøgte ovne. Ved at undersøge energitabet, vil det kunne give et
indtryk af hvor de væsentlige energitab er. Resultatet af en sådan undersøgelse, vil kunne give indtryk af,
hvilke undersøgelser der vil være relevant at foretage for de resterende 4 bageovne.
)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 40 af 96
8. Energiprocesser og tab ved bagning
Ved analysen af energiforbruget og fordelingen af dette, blev ovn 7 fundet som den største enkeltforbruger
af de undersøgte ovne. Der vil derfor i det følgende blive lavet en energibalance, som skal vise hvilke
energitab der er i forbindelse med bageprocessen på denne ovn.
Bagningen afhænger af flere faktorer, som det blev beskrevet i punkt ”4.3 bageprocessen”. Energitabet og
forbruget vil være påvirket af:
Temperatur i bagezoner
Massen af kage
Båndhastigheden
Bageform type
Som en funktion af disse punkter, forvarmning af ovnen.
Forvarmning af ovnen kan ses som et direkte energitab, idet at det ikke bliver forbrugt energi til bagning af
kage ved dette. Ifølge ovnpasser Hans Kristian Sørensen er det afgørende ved bagning af kage, at ovnen er
ordentligt forvarmet, således at man kan holde en stabil temperatur, når der indføres kager i ovnen.
Temperaturen i bage-zoner er bestemt for den enkelte kagetype af laboratoriet. Temperaturen har
betydning for energitab i form af varmetransmission. Der vil således være forskel i dette tab, alt efter
hvilken temperatur en kage skal bages ved.
Når en kage bages, vil en andel af vandet i kagedejen fordampe. Denne vanddamp samt en andel af luften i
bage-zonerne ventileres ud af ovnen til det fri. Der bages forskellige typer kager, og massen af kage der
bages vil derfor variere, alt efter om det er muffins, snitkager eller linser. Da massen af bagt kage er
forskellig, vil mængden af fordampet vand afhænge af, hvilken type kage der bliver bagt, og energitabet
hertil vil derfor afhænge af den aktuelle kage.
Båndhastigheden er fastsat af laboratoriet for hver type kage, ligesom det er tilfældet med temperaturen.
Båndhastigheden er afgørende for, hvor længe at en kage befinder sig i bage-zonen. Et længere ophold i
bage-zonen vil betyde, at mængden af fordampet vand fra kagedejen vil blive forøget. Båndhastigheden
kan dog ikke blot øges for at mindske energitabet, da kagens vandindhold efter bagningen således vil være
for højt.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 41 af 96
De benyttede bageforme er af forskellige typer alt efter hvilken type kage der bages, og har forskellig vægt.
Kage og form separeres efter udløb af ovnen, hvorefter formen bliver vasket og genbrugt. Forme bliver
ligesom kagedejen opvarmet i bage-zonen, og vil derfor binde en energimængde, som går til spilde.
De oplistede betydende faktorer har det fællestræk, at de er varieret efter hvilken type kage der bliver
bagt. Forvarmningen vil være afhængig af, hvilken temperatur ovnen skal opvarmes til. Temperaturen i
bage-kamre, massen af kage, båndhastigheden og formtype er forskellig, alt efter om der bages muffins
eller snitkager.
Da energitabet er afhængigt af hvilken type kage der bages, samt hvilken ovn der bages på, vil det på grund
af projektets begrænsning i form af tid og omfang, være for omfattende at udarbejde en energibalance for
hver bageproces. Der vil således kun blive lavet en energibalance ved bagning af en enkelt kagetype på ovn
7. Udvælgelsen af denne kagetype er valgt efter tilgængelighed i forhold til projektet, da der til beregning af
energitab skal foretages målinger og laves beregninger. Snitkage af typen ”720” er blevet valgt, da denne
type udgør en stor andel af den samlede produktion. Beregning af energitab vil i det følgende tage
udgangspunkt i stationær driftstilstand, men der vil indgå en beregning af energiforbruget til forvarmning af
ovnen.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 42 af 96
8.1 Forbrug til forvarmning
Ved undersøgelse af forbruget til opvarmning, er der foretaget aflæsning af flowmåleren tilkoblet ovn 7 i
opstartsfasen, indtil der indkøres bageforme i ovnen. Der er blevet afmålt tryk og temperatur for
gasledningen på ”Hovedmåler”, for at omregne forbruget til normalkubikmeter. Dette forsøg vil indeholde
nogle måleusikkerheder, da der vil forekomme tryktab i gasledningen fra hovedmåleren til ovnen, ligesom
der vil være måleusikkerheder i udstyret. Dette udstyr er temperatur/trykføler i gasledningen, samt
måleusikkerhed for flowmåleren tilkoblet ovn 7. Da måleren kun viser 1 decimal, vil dette også begrænse
nøjagtigheden af aflæsningen.
Da brændværdien for naturgas sandsynligvis afviger fra den i projektet benyttede brændværdi på 39,988
, vil der blive set bort fra måleusikkerheder og tryktab. Det beregne energiforbrug til forvarmningen vil
derfor være et estimat på, hvor stor en energimænge der forbruges, ved forvarmning til bagning af
snitkager af typen ”720”.
Resultaterne for målingerne kan ses i bilag 9. Resultaterne er afbilledet grafisk i figur 37:
I figur 37 kan der ses et effektforbrug på 61 kWh på 10 minutter, hvorefter forbruget er aftagende.
Forbruget udgør i alt 552 kWh til forvarmning af ovnen ved denne opstart, hvor der bages snitkager af
typen ”720”.
Figur 37, Forbrug under forvarmning (eget tilvirkning)
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
kWh
fo
rbru
g
Tid
kWh pr. 10 min. interval
kWh
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 43 af 96
8.2 Oversigt over varmebalance
Udover de i punkt 8. nævnte energitab, vil der være energitab fra røggas fra gasbrænderen. For
overblikkets skyld fremgår en hel oversigt over varmebalancen af figur 38:
Figur 38, Oversigt over varmebalance (eget arkiv)
Overordnet kan dette deles op som energi ind og ud af ovnen:
Energi ind Energi ud
Luft ind Varmetab.
Kage ind. Kage ud.
Bageform ind. Bageform ud.
Gas. Fugtig aftræksluft.
Restvarme.
Røggas.
I det følgende vil disse punkter indgå i beregningen af en varmebalance.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 44 af 96
8.3 Tilført energi fra gas
Den tilførte energi bestå af energi tilført fra gasbrænderen. Den tilførte energi et målt ved stationær drift,
og tager udgangspunkt i et gennemsnit af den tilførte gasmængde over en given tidsperiode.
Der er lavet følgende aflæsning af flowmåleren:
Kl. 08.00, Gastæller stand = 691.898,5
Kl. 14.00, Gastæller stand = 691.991,7
Den forbrugte gasmængde i denne periode på 6 timer har således været 691.991,7- 691.898,5 = 93,2
Da målingen er angivet i og ikke omregnes forbruget ved hjælp af det tidligere fundne forhold på
0,964.
Brændværdien antages at være som den tidligere angivne, på 39,988
Hvor enhederne er som følger:
= [kW]
= Volumenflow [
= Nedre brændværdi for gas *
+
h=Tid for hele perioden[s]
Den tilførte energi fra gas, er således beregnet til 179 kW. Der skal dog tages forbehold for måleusikkerhed
i flowmåleren, samt eventuelle tryktab i gasledningen frem til flowmåleren, da der er omregnet til
normalkubikmeter gas.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 45 af 96
8.4 Røggastab
For at bestemme energitabet med røggassen, er det nødvendigt at foretage en røggasanalyse. Til at
foretage en sådan analyse, er der blevet lånt en Testo 330-1 røggas analyzer af Aarhus Maskinmesterskole.
Ved analysen er røggas-proben indstukket i røggaskanalen fra brænderen, og der er blevet afventet i 3
minutter før aflæsning af data. Det fremgår af vedlagte bilag 10 fodnote 1 fra manualen, at der er en
responstid på 3 minutter, for at sikre at de aflæste værdier er korrekte. Der er endvidere en
måleusikkerhed for indholdet af på +/- 0,2 volumen procent.
Ud fra målingen af beregner Testo 330-1 indholdet af samt røggastabet.
Der er blevet udført røggasanalyse i to punkter, henholdsvis efter brænderen samt i toppen af
røggaskanalen. Resultaterne for analysen kan ses i figur 39:
Figur 39, Røggasanalyse (egen tilvirkning)
Det kan ud fra resultaterne ses, at røggassen ved passage gennem røggaskanalen falder i temperatur med
13,7 grader. Atmosfæretemperaturen er ikke korrekt ved målingen i toppen af skorsten, da målingen blev
foretaget udendørs, men den indsugede luft til gasbrænderen tages fra produktionslokalet. Da denne
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 46 af 96
temperatur indgår i formlen ved beregning af røggastab, vil den beregnede virkningsgrad på 72,1 ikke være
korrekt.
De benyttede formler, som Testo 330-1 beregner værdierne ud fra, er angivet under bilag 11.
Beregningen af røggastabet laves ud fra følgende, som angivet under bilag 11:
(( )
)
I formlen er følgende:
røggastemperaturen
er temperaturen på brænderens indsugede luft
A2 er en brændstofspecifik værdi, for naturgas = 0,660 ifølge bilag 11.
21% er andelen af ilt i den indsugede luft
er andelen af ilt i røggassen
B er en brændstofspecifik værdi, for naturgas = 0,009 ifølge bilag 11.
Kk er en beregnet værdi, som benyttes hvis der tages højde for genvundet kondensatvarme fra ovne, som
ikke er tilfældet.
Indsættes tallene i formlen fra forsøg 1, bliver resultatet:
(
)
Den i målingen angiven virkningsgrad på 73,2 kontrolleres i forhold til det beregnede:
Det beregnede resultat stemmer overens med resultatet fra røggasanalyse 1.
Ud fra en indfyret effekt på 179 kW, vil røggastabet være følgende:
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 47 af 96
Røggastabet er således 48 kW af den indfyrede effekt på 179 kW.
Metoden som benyttes til bestemmelse af røggastabet fra Testo, baserer sig på erfaringsmæssige værdier,
nævnt som A2 og B i udregningen af røggas tabet. Ved sammenligning med metoden til ”Forenklet
beregning af røgtab”(Eriksen og Lauritsen, 2012), som også er baseret på erfaringsmæssige værdier, giver
beregningen med formelen fra Testo, et tilnærmelsesvist ens resultat med det, som kan beregnes med
”Forenklet beregning af røgtab”. Metoden angivet af Testo vurderes derfor til at være en valid kilde, til
beregning af røgtabet.
8.5 Aftræksluft tab
Ved bestemmelse af energitabet med varm aftræksluft, vil det være nødvendigt at kende den luftmængde,
som passerer i kanalerne. Udover luftmængden, skal temperatur og luftfugtighed kendes, for at bestemme
energiindholdet i luften. Den indsugede luft kommer fra produktionslokalet, hvorfor fugtighed og
temperatur også skal findes for dette.
Oversigten over, hvorledes luften fordeler sig, er illustreret i figur 40:
Figur 40, Oversigt over luft (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 48 af 96
For at finde luftmængderne, er der blevet benyttet et Testo 435 måleinstrument, som er lånt af Aarhus
Maskinmesterskole. Dette måleinstrument kan med en tilhørende probe måle hastighed, temperatur og
fugtighed, indenfor et temperaturinterval på -20 til +70 grader celsius (Buhl&Bønsøe, u.d.).
Da temperaturen på den fugtige aftræksluft er 140 °C og derfor er over probens temperaturinterval, har
det ikke været muligt at benytte denne probe. Der er i stedet blevet benyttet et tilhørende pitotrør, til
bestemmelse af lufthastighederne i rørene, samt et termometer med pt100 føler, til bestemmelse af
temperaturerne. Da det ikke har været muligt at bestemme luftfugtigheden i den fugtige aftræksluft, er det
blevet antaget, at den forskel der er i vægt for en kage fra indløb til udløb i ovnen, er den fordampede
vandmængde fra kagen.
Ved bestemmelse af lufthastighed med pitotrør, skal der måles indenfor bestemte målepunkter, alt efter
rørdiameteren. Rørene har alle en diameter på 315 mm.
Ud fra følgende skema, er det muligt at bestemme målepunkterne:
Figur 41, Målepunkter (Hvenegaard, Claus. 2002)
Der er således målt med tre målepunkter på to linier, for et 315mm rør, med følgende placering:
Punkt a 32mm inde i røret
Punkt b 160 mm inde i røret
Punkt c 283 mm inde i røret.
Måleusikkerheden ved måling med pitotrør er på 1-5 % (Hvenegaard, 2002), og burde således give er
retmæssigt indtryk af hastighederne.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 49 af 96
Resultater fra forsøgene er følgende:
Figur 42, Resultater af luftmålinger (egen tilvirkning)
Ved at kende hastighederne, kan det bestemmes om flowet i hvert rør er turbulent eller laminart ud fra
Reynolds tal.
Hvor enhederne er som følger:
= hastigheden *
+
= Rørets indre diameter [m]
= kinematiske viskositet *
+
Værdier for kinematisk viskositet er fundet ved tabelopslag i tabel 10.4 (Eriksen og Lauritsen, 2012). Det
antages, at værdierne kan bruges, selvom de er opgivet for tør atmosfærisk luft. Dette skyldes, at der ikke
haves en værdi for den kinematiske viskositet for den fugtige luft, og antagelsen gør således en beregning
mulig.
Reynolds tal for måling 1:
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 50 af 96
Reynolds tal for måling 2:
Da begge tal er over 3000, er der tale om et turbulent flow. Ved turbulent flow kan middelhastigheden i
røret bestemmes som værende ca. 0,8 *max hastigheden, med en usikkerhed på +/- 10 %. (Eriksen og
Lauritsen, 2012)
Hastigheden i rørene bestemmes således til at være følgende:
Fugtig aftræksluft hastighed:
Restvarme luft hastighed:
Ud fra dette bestemmes volumenflowet for hvert rør:
Hvor enhederne er som følger:
c= Hastighed *
+
A= Areal [
= Volumenflow *
+
For at finde ud af, hvor meget vand der er fordampet, er kagerne blevet vejet før og efter bagningen. Det
antages, at ændringen i massen skyldes fordampet vand. Da der er observeret bagesod i røret, vil en
mindre mængde af den fordampede masse være denne bagefedt, men for at gøre det muligt at beregne
dette, er antagelsen nødvendig. Der er ved denne måling målt på 5 kager, for at finde ud af hvor meget der
fordampes for den gennemsnittelige kage. For at øge præcisionen kunne der foretages målinger på flere
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 51 af 96
kager, men grundet hensyn til forstyrrelse af produktionen og ovnpasseren, er det blevet vurderet, at 5
kager er tilstrækkeligt. Da målingerne på luftmængden endvidere indeholder usikkerheder, vurderes det at
der ved måling på 5 kager kan gives et rimeligt resultat for den gennemsnitteligt fordampede
vandmængde. Beregninger vil være et estimat af, hvor meget effekt der afgår ved denne proces, idet den
relative fugtighed ikke er bestemt. For at validere resultaterne, skal der foretages en måling med en egnet
probe, samt tilgås ressourcer der kan gøre det muligt at beregne resultatet.
Ved målingerne af kagerne har det som en del af metoden været nødvendigt at veje hver form, for at sikre
at det udelukkende er kagevægten der registreres. Dette skyldes variation i vægten af hver form, da formen
med tiden er blevet udsat for slid. Den samlede vægt af form og kage er derefter blevet vejet, for at finde
massen af kage. Efter endt bagning er hver form igen blevet vejet, for således at se hvor stor en mængde
vand der er fordampet.
Figur 43, Kage bagning (egen tilvirkning)
Ud fra resultaterne kan det ses, at mængden af fordampet vand varierer mellem 119-128 g. for kagerne.
Den gennemsnittelige fordampede vandmængde er:
Kagerne er ved bagning placeret i tre rækker, og bevæges i bredderetningen, med en bagetid på 1 time.
Båndlængden er 24 meter, og en kageform har en bredde på 0,225 meter.
Båndhastigheden kan således findes ud fra båndlængde og bagetid:
Tiden der går for et indløb af en rå kage og et udløb af en bagt kage, er forholdet mellem bageformens
bredde samt båndhastigheden:
34,1 sekunder er således den tid der går, for at der er sket ind- og udløb af en kage.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 52 af 96
Den fordampede vandmængde per sekund udregnes ud fra den gennemsnittelige fordampede
vandmængde for en kage, samt tiden.
Da der bages i rækker af 3, giver dette:
Ved forsøget er der endvidere foretaget måling af kage-temperaturen ved indbagning i ovnen.
Temperaturerne er målt med et infrarødt VWR EU 620-1259 termometer, og fremgår i figur 44:
Figur 44, Kagetemperaturer (egen tilvirkning)
Ved bagningen vil temperaturen i kagen hæves fra en temperatur på ca. 21,3 °C til 99,6 °C, når det antages
at der ved bagning er atmosfæretryk i ovnen. Denne antagelse er lavet, da det ikke har været muligt at
måle det aktuelle tryk inde i bage-zonen. De målte temperaturer er ved kagernes ind og uløb. Efter ovnen
har kagen afgivet restvarme, og temperaturen er således faldet til de gennemsnittelige 82,4 °C.
For at gøre beregningerne overskuelige, opdeles beregningerne for henholdsvis restvarme luft og fugtig
aftræksluft i det følgende.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 53 af 96
Restvarme luft:
Det har ved målingerne ikke været muligt at bestemme vandindholdet i den fugtige aftræksluft, og for at
gøre det muligt at beregne restvarme luft, antages det at hele den fordampede masse af vand, fordamper
ud af ventilationsrøret for fugtig aftræksluft. Ved denne antagelse ses ovnen som en ren hedeflade for
restvarme luften.
Restvarme luften indsuges fra produktionslokalet med en temperatur på 21 °C og en relativ fugtighed på
41,6%, hvorefter luften opvarmes til 28 °C, som det er vist i resultaterne for målingerne i figur 42. Ved at
benytte programmet Moist Air, som er stillet til rådighed af Aarhus Maskinmesterskole, findes værdier for
tilstandene.
Tilstand for luft, før opvarmning med hedeflade:
Figur 45, Moist air tilstand 1 (eget arkiv)
I figur 45 ses luftens egenskaber ved brug af Moist Air. Der kan aflæses en entalpi på 37,44
samt et
vandindhold på 6,418
. Da det antages at vandindholdet ikke ændres, findes nu værdierne for luften
ved 28 °C.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 54 af 96
Figur 46, Moist air tilstand 2 (eget arkiv)
I figur 46, kan tilstanden for restvarme luften ses. Entalpien for luften ved 28 °C er 44,57
, og den
specifikke volumen er 0,8619
.
Ud fra de fundne værdier, er det nu muligt at bestemme masseflowet af restvarme luft, da volumenflowet
blev målt til 0,542
.
Den specifikke volumen omregnes til densitet:
Masseflowet af restvarme luften er:
Ud fra de fundne tal er det muligt at bestemme effekten:
Hvor enhederne er som følger:
= Effekt [kW]
= Massen *
+
= Entalpien for restvarme luft*
+
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 55 af 96
= Entalpien for indsuget luft *
+
For overskuelighedens skyld, er processen indtegnet i et IX-diagram i bilag 12.
Fugtig aftræksluft
Da det ikke har været muligt at måle den relative fugtighed, vil beregningen være delt op for henholdsvis
damp og varm luft. Den optagne effekt til fordampningen af vand vil blive beregnet først.
I forløbet opvarmes 10,8 g. vand fra 21,3 °C til 99,6 °C, hvorefter der optages fordampningsvarme for at
skifte tilstandsform fra væske til gas. Det antages at dampen derefter overhedes til 140 °C. Den optagne
effekt kan beregnes på følgende måde:
Enhederne er som følger:
= Effekt [kW]
= Masse *
+
= Specifik varmekapacitet *
+
= Temperatur før indbagning [°C]
= Temperatur ved kogepunkt [°C]
= Fordampningsvarme *
+
= Entalpi for damp ved 140 °C og atmosfæretryk. *
+
= Entalpi for tør damp, ved 99,6 °C og atmosfæretryk. *
+
Entalpierne og er fundet ved hjælp af programmet Property Calculator, som er stillet til rådighed af
Aarhus Maskinmesterskole.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 56 af 96
Ved beregningen af den varme luft, har det været nødvendigt at lave en række antagelser. IX-diagrammer
som benyttes til beregning af luft, har ikke været mulige at finde ud fra de benyttede ressourcer, for
temperaturer over 100 °C, ligesom beregningsprogrammet Moist Air fejlmelderved indtastning af
værdierne, og derfor ikke kan beregne værdier for luft over 100 °C. Ved en undersøgelse af dette, har det
vist sig at være kompliceret at regne på fugtig luft, som er i temperaturintervallet over 100 °C. Dette skyldes
blandt andet, at den størst mulige relative fugtighed falder drastisk, i takt med at temperaturen øges, og de
fysiske egenskaber ændrer sig. (Macinstruments.com, u.d)
Da det som nævnt tidligere ikke har været muligt at fremskaffe udstyr til måling i temperaturintervallet
over 100 °C, samt at det ikke er muligt at beregne ved hjælp af de tilgængelige ressourcer, vil der blive givet
et estimat af, hvor meget effekt som går til den varme luft i den fugtige aftræksluft, ud fra antagelser. Der
er på baggrund af dette bevidsthed om, at resultaterne vil afvige fra virkeligheden. For at få et mere
nøjagtigt bud på denne effekt, ville den korrekte metode være at benytte egnet udstyr til målingen, samt et
program eller konsulentfirma som kan håndtere beregninger i dette interval. Et eksempel på et sådant
firma er MAC INSTRUMENTS, som er specialiseret i beregning af fugtig luft ved høje temperaturer. Der vil i
det følgende blive lavet et estimat af den tabte efftekt.
Volumenflowet i røret for fugtig aftræksluft blev målt til
. Dette volumenflow udgøres af
følgende:
Massen af damp er beregnet til 0,0108
, med en temperatur på 140 °C. Ved at antage, at trykket i røret er
atmosfæretryk, er Property Calculator benyttet til at finde den specifikke volumen for denne damp, som er
1,8644
.
Det er nu muligt at finde volumenflowet af indsuget luft, ved tilstanden 140 °C og en antagelse af at der i
røret er atmosfæretryk. Denne antagelse vil medføre en fejl, idet at trykforskellen er grunden til at der
forekommer et volumenflow.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 57 af 96
For at lave et estimat af den tabte effekt, vil der i det følgende blive lavet 2 estimater, med forskellige
antagelser, for at se hvor tæt resultaterne bliver. Resultaterne af dette vil medvirke til en vurdering af
usikkerheden ved estimaterne.
Estimat 1:
Ved dette estimat beregnes effekten, hvis de
var tør luft ved atmosfæretryk, med en densitet ved
140 °C på 0,8425
og varmekapacitet på 1
, fundet i tabelopslag i tabel 10.4 (Eriksen og Lauritsen,
2012).
Massestrømmen af luft bliver ved dette estimat:
Effekten kan derefter beregnes:
Hvor enhederne er som følger:
= massen af luft *
+ = Varmekapacitet *
+
= Temperatur fugtig aftræksluft [°C] = Temperatur indsuget luft [°C]
Estimat 2:
Der vil i det følgende laves en beregning til bestemmelse af effekten, hvor der tages højde for fugtindhold i
den indsugede luft. Det er antaget at trykket i røret for fugtig aftræksluft er atmosfæretryk, hvorfor
tilstandsligningen benyttes til at finde volumen af indsuget luft ved 21 °C og en relativ fugtighed på 41,6 %.
Det aktuelle tryk i røret vil være anderledes end atmosfæretrykket, hvilket betyder at det udregnede
volumenflow vil være baseret på en antagelse.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 58 af 96
Hvor enhederne er som følger:
=Atmosfæretryk[ = Atmosfæretryk[
= Volumen ved atmosfæretryk *
+ Volumen i rør for fugtig aftræksluft *
+
= Temperatur ved indsugning i [K] = Temperatur i rør for fugtig aftræksluft [K]
= molmassen [kmol]
= Universelle gaskonstant *
+
Denne luft er den indsugede luft, og egenskaberne er tidligere fundet i figur 45. Tilstanden for luften er 21
°C og den relative fugtighed er 41,6 %. Den specifikke volumen er 0,8419
, og denne omregnes til
densitet:
Da densitet og volumenflow kendes, regnes massestrømmen:
Entalpien på den indsugede luft er tidligere fundet til 37,44
. Da den tilførte damp er beregnet særskilt,
bliver der til denne luft ved beregningen ikke tilført fugt, og ovnen ses således som en ren hedeflade. Ved
brug af Moist air er det muligt at finde entalpien for luft op til 100 °C, med samme fugtindhold som i den
indsugede luft på 6,418
. Luften er i røret 140 °C, men denne er som tidligere nævnt ikke mulig at opslå
ved brug af Moist air eller IX diagrammer.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 59 af 96
Figur 47, Moist air fugtig luft (eget arkiv)
Entalpien er ved denne tilstand 118
, og der kan nu beregnes den optagne effekt ved opvarmning fra 21
°C til 100 °C.
Hvor enhederne er som følger:
= Effekt til opvarmning fra 21 til 100 °C [kW]
= Masse af luft *
+
= Entalpi ved 100 °C*
+
= Entalpi ved 21 °C *
+
Effekten til øgning af temperaturen fra 100 °C til 140 °C antages, at kunne beregnes ud fra
varmekapaciteten for tør luft. Varmekapaciteten er fundet ved tabelopslag i tabel 10,4 (Eriksen og
Lauritsen, 2012), og er tilnærmelsesvist ens i hele dette temperaturinterval.
Hvor enhederne er som følger:
= Effekt til opvarmning af luft fra 100 til 140 °C. [kW]
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 60 af 96
= Masse af luft *
+
= Specifik varmekapacitet *
+
= Aktuel temperatur i rør for fugtig aftræksluft[°C]
= Max grænse for Moist Air beregningsprogram [°C]
Ved beregningen på tør, atmosfærisk luft blev der fundet et tab på 21,2 kW. Ved at tage højde for
fugtindholdet i den indsugede luft, blev der fundet et tab på 14,5+7,2= 21,7 kW. Da resultaterne for begge
udregninger ligger tilnærmelsesvist ens, vurderes det til at være et tilstrækkeligt estimat for bestemmelse
af den tabte effekt. Der vil ved begge estimater være den fejlkilde, at der er antaget at der er
atmosfæretryk i røret for den fugtige aftræksluft. Beregningen er ikke korrekt, men den giver et bud på
størrelsen af effekten, som er bedre end at se helt bort fra effekten.
Ud fra estimaterne er det samlede effekttab for fugtig luft:
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 61 af 96
8.6 Varmetab
Ved bagningen vil der være varmetab til omgivelserne. Dette varmetab vil være afhængig af den
temperatur som ovnen opererer under, men også afhænge af hvor godt ovnen er isoleret. Ifølge ovnpasser
Hans Kristian Sørensen som dagligt passer ovn 7, er der flader på ovnen som er varmere end andre. Dette
kan skyldes at isoleringen ikke sidder som den oprindeligt er placeret, på grund af reparation, eller
isoleringen kan være faldet sammen. Endvidere vil der på grund af håndtag til betjening, være områder
hvor der ikke er samme mængde isolering bag. Varmetabene for ovnen vil bestå af et konvektivt varmetab
fra ovnens overflader, samt et strålingstab. Det antages at der ved beregningen kan ses bort fra
strålingstab, således at det alene er det konvektive varmetab der vil blive beregnet.
Da ovnens dimensioner er en længde på 24 meter, en højde på op til 2,5 meter samt en bredde på 3,25
meter, vil det være vanskeligt at måle overfladen overalt på ovnen. For at få et indtryk af, hvor der er
varme flader, er der blevet lånt et FLIR termografikkamera af Aarhus Maskinmesterskole.
Resultatet af billederne kan ses i det følgende. Der er på termografibilledet vist en temperaturskala, som
kræver særlig opmærksomhed, da denne ændres alt efter temperaturen på det, som der måles.
Som det ses på figur 48, kunne det tyde på at der er manglende isolering bagved stålfladerne, hvor de på
termografibilledet er røde/gule. Dette vil betyde et øget varmetab, der dog vil være vanskeligt at beregne,
da det præcise areal for det varme område vil være svært at bestemme.
Figur 48, Venstre ovnside (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 62 af 96
Figur 49 viser et billede taget oppe på ovnen. Af hensyn til krav fra Dan Cake, er det fraskåret et udsnit i
fotografiet. Der kan ses tydelige gule streger på termograferingen, hvor stålfladerne møder hinanden. Det
kan dog ikke undgås at varmen vil søge ud gennem sprækker. Der skal til fotografiet gøres særligt
opmærksom på, at de blanke stålflader er i rustfri stål. På grund af den blanke flade, er der risiko for at der
reflekteres andre varmekilder. Som det ses er der en tydelig rød farvemarkering nede i højre hjørne af
termografibilledet, her kan det være eksempelvis et lysstofrør, hvor den varme farve er reflekteret.
På figur 50 ses et andet område af venstre side af ovnen. Det kan på termografi billedet ses, at lugen er
særlig varm, samt at stålfladen til venstre for lugen også har en varm flade, hvor den er gul/rød. Arealet af
det gul/røde område er dog vanskeligt at bestemme, da det ikke er muligt at ved visuel inspektion.
Figur 49, Venstre side (eget arkiv)
Figur 50, Oppe på ovnen (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 63 af 96
På figur 51 kan igen ses særlige varme områder, hvor der er en genstand der ligner et betjeningshåndtag
med en temperatur på omkring 90 °C. En temperatur i dette interval er uhensigtsmæssig, i forhold til
berøring af uvidende personer, hvorfor det vil være relevant at lave en risikovurdering. Endvidere kan det
ses at den runde temperaturviser under 4 tallet på det almindelige foto, er gul helt til højre på
termografibilledet.
Ud fra de overstående billeder kan det ses, at der er områder som er særligt varme. Ved undersøgelse af
overfladetemperaturer på ovnen vil der derfor være opmærksomhed omkring dette. Det vil dog være
vanskeligt at bestemme varmetabet for hvert område, sprække eller enkeltgenstand, som på
termografibillerne har vist sig at være ekstra varme. Der vil derfor ved målingerne af ovnen blive antaget, at
der kan beregnes med gennemsnitstemperaturer for fladerne, for at gøre beregningerne overskuelige.
Varmetabet beregnes for siderne og toppladerne af ovnen, men der beregnes ikke på tabet ved enderne af
ovnen, hvor der transporteres kage på transportbånd. Det antages endvidere, at der kan der kan ses bort
fra varmetab nedenud, idet at ovnen er tætsluttende omkring gulvet. Der vil ikke blive beregnet varmetab
for enkeltgenstande som låger, ure og lignende. Dette vil betyde, at beregningerne giver et indtryk af
ovnens generelle isoleringsniveau, da det vil kræve en særskilt beregning for varmetabet ved
enkeltgenstande, som vil blive for omfattende at medtage i dette projekt.
Figur 51, Håndtag og ur (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 64 af 96
Udtrykket for den varmestrøm som transporteres fra væg til fluid kan bestemmes af Newtons ligning:
( )
Enhederne er som følger:
= Effekt [W]
= Varmeovergangstallet *
+
= Areal [
= Vægtemperatur i °C.
= fluidtemperatur °C.
For at kunne beregne varmetabet, er det nødvendigt at bestemme varmeovergangstallet α. Dette gøres
ved at tage udgangspunkt i Nusselts tal. Nusselts tal er en sammenfatning af de faktorer, som påvirker
varmeovergangen. Nusselts tal er udtrykt således
= Varmeovergangstallet, *
+
= Karakteristisk længde eller højde [
= Varmekonduktivitet for fluidet *
+ (Tabelopslag i tabel 10,4)
skal således isoleres, når Nusselts tal, længden og varmkonduktiviteten kendes.
Da der ikke er forceret strømning omkring ovnen, vil varmetabet forekomme ved fri konvektion.
Beregningen af fri strømning vil afhænge af, om strømningen er turbulent eller laminart, samt om der er
tale om en lodret flade eller en vandret flade.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 65 af 96
Det generelle udtryk for Nusselts tal er ved udvendig, fri strømning:
Enhederne er som følger:
= Faktor, afhængig af tilfældet.
= karakteristisk længde.
= 1/4 ved laminar, og 1/3 ved turbulent strømning.
Ra= Rayleighs tal.
Overgang til turbulent strømning sker ved en værdi af Rayleighs tal på .
I figur 52, kan specifikke C værdier og karakteristiske længder findes.
Rayleghs tal er udregnes af Grashofs og Prandtls tal = ( )
I dette udtryk tages alle stofværdier ved filmtemperatur, som er summen af temperaturen på væg og fluid
divideret med 2. Enhederne er som følger:
= Tyngdeacceleration.
=Volumenudvidelseskoefficient som er
ved gas. T er filmtemperaturen i kelvin.
= Vægtemperatur. [K]
= fluidtemperatur (luft i dette tilfælde). [K]
= Karakteristiske længde. [m]
= Kinematisk viskositet. *
+ (Tabelopslag i tabel 10,4)
= Temperaturledetallet. *
+ ( Tabelopslag i tabel 10,4)
(Eriksen og Lauritsen, 2012)
For at bestemme varmetabet, er det lavet målinger af overfladetemperaturen på ovnen. For at give et
indtryk af ovnens dimensioner er dette illustreret i figur 53.
Figur 52, C værdi og længde (egen tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 66 af 96
Figur 53, Ovn fra siden (eget arkiv)
Overalt har ovnen en bredde på 3,25 meter.
Ved varmetabsberegningerne vil ovnen blive delt op, da der er en højdeforskel. Opdelingen vil således være
ved højdeovergangen. Ved målinger af overfladetemperaturen er benyttet et Testo 435 måleinstrument
med tilhørende overfladetermometer. For at gøre beregningerne overskuelige, tages der en
gennemsnitstemperatur af de målte punkter for hvert areal, og resultaterne for dette er angivet i bilag 13.
De følgende beregninger tager ikke højde for strålingstab, som også er en medvirkende faktor til
varmetabet fra ovnen.
Venstre side, lave ende
Dimensionen er 16,5 x 2,15 meter.
Gennemsnitstemperatut fra bilag 13 = 25,9 °C.
Rumtemperatur = 21 °C
Filmtemperatur =
, i Kelvin = 296,5
Ra findes: ( )
(Turbulent)
Nusselts tal beregnes:
Da Nusselts tal er bestemt kan varmeovergangstallet findes:
Varmestrømmen beregnes: ( )
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 67 af 96
Venstre side, høje ende
Dimension = 7,5*2,5 m, lodret flade, karakteristisk længde L er højden.
Gennemsnitstemperatur fra bilag 13 = 30,8 °C.
Rumtemperatur = 21 °C.
Filmtemperatur =
I kelvin = 298,9°
Rayleghs tal findes : ( )
Nusselts tal findes:
Varmeovergangstallet findes:
Varmetabet er således: ( )
Top, lave ende
Dimension: 16,5*3,5 m.
Overfladeareal = 16,5*3,5=57,75
Omkreds= 16,5+16,5+3,5+3,5=40 m
Gennemsnitstemperatur fra bilag 13 = 28,3 °C.
Rumtemperatur=21°C.
Filmtemperatur =
. I kelvin = 297,7°
Rayleghs tal findes: ( )
(
)
Nusselts tal findes:
Varmeovergangstallet findes:
(
)
Varmetabet er således: ( )
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 68 af 96
Top, høje ende
Dimension: 7,5*3,5 m.
Overfladeareal= 7,5*3,5=26,25
Omkreds= 7,5+7,5+3,5+3,5=22 m
Gennemsnitstemperatur fra bilag 13 = 24,8 °C.
Rumtemperatur = 21 °C.
Filmtemperatur =
. I kelvin = 295,9°.
Rayleghs tal findes: ( )
(
)
Nusselts tal findes:
Varmeovergangstallet findes:
(
)
Varmetabet beregnes: ( )
Varmetab i alt:
Da højre side på ovnen er svær fremkommelig grundet vaskeudstyr til forme, antages tabet at være det
samme som på venstre side.
Varmetabet udgør således:
Beregningen viser, at kun en lille andel af de indfyrede 179 kW går tabt ved konvektiv varmeovergang. Der
er ved beregningerne lavet antagelser, og det har ikke været muligt at fastslå størrelsen af varmetabet som
forsvinder ved sprækker og revner, ligesom der ikke er blevet beregnet varmetab for enkeltgenstande som
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 69 af 96
gasbrænderens varmetab samt håndtag og låger. Desuden er der set bort fra strålingstab, som også vil
være en medvirkende faktor i varmetabet. Det reelle varmetab vil derfor afvige fra det beregnede, men
beregningen viser at ovnens generelle isolationsniveau ikke giver anledning til et større konvektivt
varmetab. Andelsmæssigt vil dette andrage
% af den indfyrede effekt.
Ud fra termografibillederne kan det endvidere ses, at der er lokale steder, hvor der er manglende isolering.
Varmetabet for disse steder vil være væsentligt anderledes, end det generelle varmetab som er beregnet
ud fra gennemsnitstemperaturer. Størrelsen af disse tab vil kræve en særskilt beregning for hvert areal, og
bestemmelsen af dette areal vil være vanskelig, hvis området er midt på en plade.
8.7 Kageform tab
Under beregningen af varmt aftræksluft blev det beregnet, at der ud fra båndhastighed og formbredde,
udløber en række af 3 i løbet af 34,1 sekunder. Ud fra figur 43 kan der beregnes en gennemsnitsvægt for
bageformene:
Da der udløber 3 forme på 34,1 sekunder, giver dette følgende massestrøm pr sekund:
Temperaturerne på kageformene er målt med et infrarødt VWR EU 620-
1259 termometer. Resultaterne kan ses på figur 54.
Den tabte energi i formene kan beregnes ud fra følgende formel:
Hvor enhederne er som følger:
=Effekt [W] = Masse *
+
= Specifik varmekapacitet *
+ = Temperaturdifferens [°C]
værdien er i tabelopslag i tabel 10.11 opslået til ca.0,5 *
+(Eriksen og Lauritsen, 2012)
Figur 54, Kageforme (eget tilvirkning)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 70 af 96
8.8 Energi bundet i kage
Ved de tidligere målinger er der fundet frem til, at der udløber 3 kager på 34,1 sekund. Massen af de
udløbne kager blev fundet på figur 41. Gennemsnitsvægten for en udløbet kage udregnes til:
Da vægtforskellen for kagerne i forhold til ind- og udløb skyldes fordampet vand, er udløbsvægten benyttet
i beregningen, da vandet er beregnet under fugtig aftræksluft.
Massestrømmen af kage kan udregnes som:
I figur 44 ses kagetemperaturene, som er gennemsnitteligt 21,3 °C ved indløb og 82,4 °C ved udløb.
Massen og temperatur før/efter kendes, men der mangler en værdi for den specifikke varmekapacitet:
For at bestemme størrelsen af den afsatte effekt i kagerne, skal kagernes specifikke varmekapacitet kendes.
Denne specifikke varmekapacitet vil afhænge af de indholdsstoffer, som kagen er sammensat af, heriblandt
vand. Da det ikke har været muligt at finde et tal for dette, antages at kagerne har en cp-værdi på 2,5
.
Dette gøres da en andel af kagen består af vand, der har en stor varmekapacitet på 4,19. Antagelsen af
varmekapaciteten vil medføre en stor usikkerhed for resultatet. Da kagerne som vist i anlægsbeskrivelsen
bliver afkølet på køletårne, har dette været en medvirkende faktor i antagelsen af cp værdien, idet at
kagerne binder en anseelig mængde energi, når denne køleproces er nødvendig. Ønskes er mere præcist
bud, skal der udføres forsøg for bestemmelse af varmekapaciteten, hvilket der grundet begrænsning i tid og
omfang ikke har været mulighed for i dette projekt.
Et bud på størrelsen af effekten, som er bundet i kager kan beregnes som:
Enhederne er som følger:
=Effekt [W] = Specifik varmekapacitet *
+
= Masse *
+ = Temperaturdifferens [°C]
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 71 af 96
8.9 Samlet tab
Ud fra de forudgående beregninger kan de beregnede varmetab opstilles:
Det samlede beregnede tab er således:
Forskellen mellem den indfyrede effekt og de beregnede tab, betegnes som ikke fundne tab:
Ikke fundne tab skyldes, at der ved beregningerne er lavet antagelser. Størrelsen af ikke fundne tab kan
være større end det her er beregnet, såfremt antagelserne ved beregningerne her medført et for højt
beregnet varmetab, ligesom at størrelsen af ikke fundne tab kan være mindre, såfremt at antagelserne har
resulteret i et lavere beregnet varmetab end der reelt er.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 72 af 96
8.10 Delkonklusion
Ved beregningen af tab fra ovnen, viste det sig at der var tab, som ikke var mulige at påvise. Disse tab er
betegnet som ”ikke fundne tab”, og skyldes at der i beregningerne er lavet antagelser og
gennemsnitsværdier, som har resulteret i afvigelser. Varmetabet er beregnet som en gennemsnitsværdi, og
der er derfor ikke taget højde for varme enkeltgenstande, ligesom der ikke er blevet beregnet et
strålingstab for ovnen. Den fugtige aftræksluft er endvidere baseret på usikre antagelser, da det med de
tilgængelige ressourcer ikke har været muligt at lave et mere præcist estimat. Endvidere er der lavet
antagelse omkring varmekapaciteten for kage, som også vil være en usikker faktor i beregningen. Ud fra det
fundne resultat vurderes varmebalancen dog som tilfredsstillende, i forhold til at kunne vurdere
muligheden for reducering af energiforbrug, da analysen giver et indblik i, hvor de største tab forekommer
ved ovn 7. For de øvrige ovne vil der sandsynligvis også være store tab ved de samme punkter, og det er
derfor relevant at undersøge, hvis der udarbejdes en videre analyse ud fra dette projekt.
Analysen giver mulighed for at vurdere, om det er aktuelt at lave et tiltag på et område som eksempelvis
efterisolering eller røggas genvinding, størrelsen af effekterne samt mulighed for at overveje, hvilke
genvindings metoder der kan anvendes, ud fra måden energien går tabt på. Endvidere er der fundet et
opvarmningsforbrug på 552 kWh ved ovn 7, som vil være varierende efter hvilken kagetype der bages.
Dette giver dog mulighed for at overveje, om man bør analysere opstartsforbrug for ovnene, og inddrage
planlægningen af produktionen, for på den måde at opnå så få opstarter som muligt.
Det vil være relevant, at der ud fra dette projekt laves en mere dybdegående analyse af de store tab, for at
få dem nærmere fastlagt, før der eventuelt træffes beslutninger om investeringer. Der er påvirkende
faktorer som massen af kage, som vil have betydning for mængden af fordampet vand, ligesom
temperaturen i aftræksluft og røggas vil afhænge af temperaturkravet for den enkelte kagetype. De fundne
tab ved varmebalancen henholder sig udelukkende til en enkelt kagetype, hvorfor der bør laves en analyse
ved øvrige kager, for at bestemme størrelsen af effekterne. Ligeledes vil ordretilgangen også påvirke, hvilke
type kager der bliver bagt på ovn 7. Det er således ikke korrekt at antage, at de fundne tab ved
varmebalancen er et generelt gældende, idet at tabene afhænger af flere faktorer, og derfor kan være både
mindre eller større, end det der er blevet beregnet i denne analyse. I det følgende vil der med
udgangspunkt i varmebalancen blive lavet en redegørelse for, hvilke muligheder der er relevante at se
nærmere på, i forhold til en reducering af varmetabet fra ovn 7.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 73 af 96
9. Potentiale for reducering af energiforbrug
Ud fra varmebalancen på ovn 7 blev der påvist de tab, som forekommer ved stationær drift, ved bagning af
kagetypen ”720” snitkager. For at illustrere tabenes andelsmæssige størrelse, er disse blevet sammenfattet
i et cirkeldiagram i figur 51. Hele cirklen svarer til 100 % ved en indfyret effekt på 179 kW, og hvert punkts
udsnit svarer således til den andelsmæssige størrelse.
Figur 55, Fordeling af effekt (Egen tilvirkning)
Potentialet for reducering af energiforbruget kan vurderes ud fra effekternes andel i figur 55, med
forbehold for at denne situation udelukkende henholder sig til snitkager af typen ”720”. Ved indføring af
tiltag, som skal reducere energiforbruget, er en væsentlig faktor tilbagebetalingstiden, som investeringen
vil medføre. Tilbagebetalingstiden vil ved reducering af de fundne effekter være afhængig af gasprisen, idet
at en stigende gaspris vil betyde, at en investering vil tjene sig selv hjem hurtigere. Endvidere vil det også
være nødvendigt at tage højde for driftstiden for ovnen, som vil være påvirket af ordretilgangen. Det vil
kræve en dybdegående analyse at vurdere, om det er rentabelt at lave investeringer indenfor de i figur 55
viste tab. En sådan analyse af hvert punkt er for omfattende at inddrage i dette projekt, da det vil kræve
indhentning af tilbud fra leverandører, ligesom det vil kræve en analyse af, hvor eventuelle genvundne
effekter kan anvendes hos Dan Cake. Ved genvinding af effekter, vil det også være nødvendigt at have
klarhed over, hvor den genvundne effekt kan anvendes. Hvis genvundne effekter ikke kan anvendes til
sænkning af energiforbruget for ovn 7, vil det være nødvendigt at lave en analyse af øvrige muligheder,
hvor en genvundet effekt har anvendelsesmulighed. Eksempelvis kunne en genvunden effekt fra den
fugtige aftræksluft have anvendelse til opvarmning af rengøringsvand, som således kunne reducere
27%
2%
28% 2% 7%
18%
16%
Fordeling af effekt
Røggas
Restvarme luft
Fugtig aftræksluft
Varmetab
Kageform tab
Kage tab
Ikke fundne tab
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 74 af 96
forbruget af gas fra TØMA dampkedlen. Endvidere vil der være regler omkring afgifter, som også vil have
betydning for, om et tiltag er rentabelt. Som tidligere nævnt vil dette kræve en dybdegående analyse, og
dette vil derfor ikke blive behandlet i dette projekt. I det følgende vil der derfor udelukkende være en
vurdering af potentialet for genvinding eller reducering af energiforbrug, ud fra de fundne tab. Ved en
sådan vurdering vil der blive set på tabets størrelse effektmæssigt, samt temperaturen hvis dette er
relevant. Temperaturen er interessant, da det har betydning for hvilke muligheder der kan være ved en
genvinding, idet at en lav temperatur ikke giver anledning til eksempelvis at udnytte dette til forvarmning af
vand, hvor temperauren på vandet er højere end den temperatur, som tabet forekommer ved.
9.1 Røggas
I figur 55 kan det ses, at der ved den aktuelle drift var et effekttab på 27% af den indfyrede effekt, svarende
til 48 kW. Da dette er en væsentlig andel af den indfyrede effekt, er det interessant at se nærmere på
potentialet ved genvinding. Der er grænser for, hvor langt ned røggastemperaturen kan sænkes, da der
således kan forekomme syreskader grundet kondensation af svovlsyre (Spiegelhauer, u.d.). Det vil således
kræve en nærmere undersøgelse af forholdende omkring røggas genvinding, for at fastlægge hvor meget
røggastemperaturen kan sænkes, og dermed hvor stor en effekt der er mulig at hente. Antages det at
røggastemperaturen kan sænkes fra den målte temperatur på 196 °C til 100 °C uden kondensering, kan der
laves et estimat af, hvor stor effekt der kan genvindes. Ved denne beregning antages det, at der regnes på
tør røggas, med en varmekapacitet på 1
svarende til varmekapaciteten for tør luft ved atmosfæretryk,
i temperaturintervallet 200-100 °C.
Et estimat af størrelsen af denne effekt, vil tage udgangspunkt i følgende formel:
Hvor enhederne er som følger:
= Effekt [kW ]
= Masse *
+
= Specifik varmekapacitet *
+.
= Røggastemperatur før genvinding [°C]
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 75 af 96
= Røggastemperatur efter genvinding [°C]
For at lave denne beregning, skal massen af røggas findes.
=
Først findes massen af gas, ud fra volumenflow og densitet. Volumenflowet udregnes fra forbruget under
”8.3 Tilført energi fra gas”, og er omregnet til normalkubikmeter
Densiteten for gas er opgivet til 0,8144
(natugasfakta.dk, u.d.)
Volumenflowet af luft beregnes i det følgende. Luftoverskuds koefficienten λ er i røggasanalysen opgivet til
4,77. Luftbehovet ved støkiometrisk forbrænding, , er oplyst til
, for gas
sammensætningen, som brændværdien også er bestemt ud fra i dette projekt (naturgasfakta.dk, u.d.). Da
luftforbruget ønskes bestemt per sekund, multipliceres gasforbruget per sekund, med den nødvendige
luftmængde per forbrugt gasenhed, og derefter multipliceres med luftoverskudskoefficienten.
*
+
Det antages til bestemmelsen af massen af indsuget luft, at der er tale om tør atmosfærisk luft, idet at den
fundne volumenstrøm er angivet i normalkubikmeter. Densiteten for tør atmosfærisk luft ved 0 °C er
således 1,2754
ved tabelopslag i tabel 10,4 (Eriksen og Lauritsen, 2012).
Massestrømmen af røggas udregnes:
Genvunden effekt ved veksling af røggas:
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 76 af 96
Enhederne er angivet tidligere i afsnittet.
Dette resultat er med forbehold for, at der er lavet antagelser omkring nedkøling af røggassen. Ud fra det
estimerede resultat, vil den genvundne energi udgøre
af den indfyrede effekt. Det kan
derfor siges, at der er potentiale i at lave varmeveksling på røggassen, da der er en indikation af at der er en
stor effekt at hente, samt at temperaturen på denne røggas er høj. Det vil kræve en nærmere analyse at
fastlægge, hvor denne effekt kan anvendes. Eksempelvis kunne den indsugede luft til gasbrænderen
forvarmes ved brug af en luft til luft varmeveksler for at reducere energiforbruget. Det vil kræve en
undersøgelse af, hvor høj en temperatur gasbrænderen kan tåle at indsuge. Dette kan også være en
potentiel mulighed for andre af ovnene.
Et eksempel på en luft til luft varmeveksler er vist i figur 56
Figur 56, Luft til luft varmeveksler (Eriksen og Lauritsen, 2012).
9.2 Restvarme luft
I figur 55 kan det ses, at restvarme luft udgør 2% af det samlede tab, svarende til 4,5 kW. Set i forhold til de
øvrige tab, er potentialet på dette punkt således lavt. Temperaturen på luften i røret for restvarme luft er
endvidere kun 28 °C, og derfor ikke potentiel i forhold til en eventuel forvarmning af et andet fluid.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 77 af 96
9.3 Fugtig aftræksluft
Den fugtige aftræksluft udgør i figur 55, 28 % af den indfyrede effekt, og er ud fra varmebalancen det
største tab. Temperaturen på denne luft er endvidere 140 °C, hvilket gør det potentielt, da der grundet den
høje temperatur, er mulighed for at opnå høje temperaturer på andre fluider ved veksling, eksempelvis ved
brug af en væske/gas varmeveksler. Dette vil dog også betyde, at der ved eksempelvis veksling med vand,
er risiko for at vandet kan opnå kogetemperatur, hvilket der skal tages højde for ved udarbejdelse af en
løsning. Et eksempel på en væske/gas varmeveksler er illustreret i figur 57
Figur 57, Væske/gas varmeveksler (Eriksen og Lauritsen, 2012).
For at hente størst mulig effekt, skal der anvendes kondenserende veksling, således at effekten optaget i
vanddampen bliver udnyttet. Da beregningerne omkring den fugtige aftræksluft har indeholdt væsentlige
antagelser, ligesom det ikke har været muligt at foretage ønskede målinger på luften, vil en beregning på
størrelsen af effekten opnået ved en genvinding, blive udeladt. En udnyttelse af dette tab indeholder som
beskrevet et potentiale, og er derfor relevant at få undersøgt nærmere, end der på grund af tid, omfang og
ressourcer er blevet gjort i dette projekt.
9.4 Varmetab
Varmetabet ved konvektion er beregnet til 3,3 kW har i varmebalancen udgjort 2 % af det samlede tab. Da
varmetabet som tidligere beskrevet er beregnet ud fra gennemsnitsværdier, kan dette tal siges at være et
udtryk for ovnens generelle isolationsniveau. Det vil således ikke være potentielt at foretage en generel
efterisolering af hele ovnen, idet varmetabet er en meget lille andel af det samlede tab. Der er ved måling
af ovnens overfladetemperaturer, fundet en temperatur på 74,1 °C på plade 32 i bilag 13. For at undersøge
varmetabet ved enkelte varme overflader, er denne plade blevet udregnet i bilag 14, til 285 W. Dette er
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 78 af 96
ikke en væsentlig andel af det samlede tab, og derfor ikke en særlig potentiel mulighed, i forhold til
reducering af tabet. Ved visuel inspektion er det dog konstateret, at der ikke er isolering bag ved plade 32.
En efterisolering er potentiel i forhold til at nedsætte muligheden for, at en person brænder sig på den
varme flade ved berøring.
9.5 Kageform tab
Tabet som medgår til kageform tab, udgør ifølge varmebalancen7 %, og er på 12,2 kW. Da kageformene
skal gennemgå en rengøringsprocedure før de anvendes igen, er det ikke muligt at undgå, at temperaturen
bliver sænket, før disse igen anvendes til bagning. Det vil således være vanskeligt at bibeholde den
temperatur, som formene har efter passage i ovnen. For at opnå en reducering af energitabet, kan
anvendes forme med en lavere massefylde, eller forme i et andet materiale med lavere varmekapacitet.
Dette kan dog medføre den ulempe, at formene kan blive mindre robuste. For at vurdere om der er
potentiale i en sådan løsning, bør der tages højde for antallet af forme samt indkøbspris, ligesom
nuværende forme skal kasseres, hvorfor det ikke vurderes som særligt potentielt.
9.6 Kage tab
Effekten der medgår til de bagte kager, udgør 18 % af den indfyrede effekt, og er beregnet til 32,1 kW.
Størrelsen af dette tab er baseret på en antagelse omkring kagernes varmekapacitet, og dette bør derfor
undersøges mere dybdegående, for at der kan laves en konkret vurdering af potentialet. Som det er vist
under anlægsbeskrivelsen, bliver kagerne ført gennem en kølespiral, da de skal nedkøles inden
pålægningen af fyld. Som opbygningen er nu, bliver kagerne kølet ved ventilation, hvor der er en udsugning
fra ventilationsanlægget i midten af kølespiralen. Det kunne være relevant at lave en undersøgelse af, om
den energi der er bundet i kagerne kan udnyttes bedre, idet at der ikke er genvinding på det nuværende
ventilationsanlæg.
9.7 Ikke fundne tab
Da det ikke har været muligt konkret at bestemme hvor disse tab befinder sig, eller at de skyldes
antagelser, er det ikke muligt at give en vurdering af potentialet for reducering eller genvinding af dette
tab.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 79 af 96
9.8 Delkonklusion
Ud fra vurderingen af potentialet for reducering eller genvinding af energitab, vil en genvinding af
effekterne i røggas og fugtig aftræksluft være de mest potentielle muligheder. Dette er begrundet i
effekternes størrelse samt temperaturerne, hvilket derfor gør det relevant at se nærmere på dette ved en
videre undersøgelse. De øvrige tab er enten ikke vurderet som særligt potentielle, eller også har de været
for vanskelige at vurdere, i forhold til en konkret vurdering. Varmetabet ved konvektion har påvist, at der er
meget lavt potentiale i en efterisolering af ovn 7.
Ved genvinding af energi, vil ovnens forbrug ikke sænkes, medmindre den genvundne energi kan benyttes i
forbindelse med ovnen. Eksempelvis kunne et tiltag til reducering af ovnens forbrug være forvarmning af
brænderens indsugningsluft, idet at denne indsugede luft således ikke skal opvarmes. Havde der været
potentiale i efterisolering af ovnen, ville dette kunne reducere ovnens effektforbrug direkte.
Ud fra tabene på ovn 7, kunne det være relevant at undersøge størrelserne af disse tab, ved de øvrige
ovne, for at se hvor stor en effekt man samlet set kan reducere eller genvinde.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 80 af 96
10. Konklusion
Gennem arbejdet med dette projekt, er fordelingen af energiforbruget hos Dan Cake blevet klarlagt.
Forbruget af kWh fordeler sig på
fra naturgas og
fra el. Ved at se på forbrugsmønsteret for disse forbrug,
er elforbruget tilnærmelsesvist konstant, og gasforbruget er svingende og lavest om sommeren. Ved en
analyse af fordelingen af gasforbruget ses, at der på et årsbasis er et forbrug fra 5 bageovne hos Dan Cake,
som forbruger halvdelen af den samlede forbrugte gasmængde. De øvrige gasforbrug dækker over
dampproduktion, dækning af varmebehov samt kapperør, hvor dækningen af varmebehovet er stærkt
variabel efter årstiden. Da de 5 bageovne forbruger halvdelen af den samlede gasmængde på årsbasis, blev
der set nærmere på fordelingen af gas imellem disse forbrugere. Da der ikke er indsat forbrugsmålere på
gasledningerne til alle ovnene, var det ikke muligt at udarbejde en konkret fordeling, hvorfor dette blev
estimeret ud fra driftstimer. Ved kontrol af dette, blev det påvist fejl ved en sådan estimering, og derfor
vanskeligt at fastslå, hvordan forbruget konkret fordeles. Der blev derfor udarbejdet et nyt forslag til
opbygningen af gasledningen, for at kunne skabe overblik over ovnenes forbrug. Ud fra forbrugsmåleren på
ovn 7 kunne det ses, at der ved sammenligningen med de estimere forbrug var det største forbrug af gas
ved denne ovn. Der blev derfor besluttet, at der skulle laves en nærmere analyse af tabene ved bagning på
denne ovn. Ved en påvisning af tabene, vil det give mulighed for en nemmere tilgang ved analyse af de
øvrige ovne, da det er sandsynligt at tabene ved bagning på de øvrige ovne vil være indenfor de samme
kategorier.
Energitabene ved produktion er blevet beregnet ved at lave en varmebalance over ovn 7, ved bagning af en
bestemt kagetype. Det viste sig at der forekommer tab i form af røggas, restvarmeluft, fugtig aftræksluft,
varmetab, kageform tab, kage tab samt en andel ikke fundne tab. For at udføre beregningerne har det
været nødvendigt at lave antagelser, og ud fra resultaterne af dette kan det konkluderes, at de største tab
sker med henholdsvis røggas med en andel på 27 %, og fugtig aftræksluft med en andel på 28 %. Ved en
undersøgelse af varmetabet blev det påvist, at varmetabet ved konvektion kun er på 2 %, og ovnen derfor
har et tilfredsstillende isolationsniveau generelt.
Ud fra varmebalancen er der set på potentialet for reducering af tab, eventuelt ved genvinding. Der er
potentiale for genvinding af effekten i røggas samt den fugtige aftræksluft, både i forhold til effekternes
størrelser samt de temperaturer de afgives ved. Ved at varmeveksle røggassen, blev der ved hjælp af
antagelser beregnet en mulighed for genvinding af 15,4 % af effekten tilført fra gas. Der bør laves nærmere
undersøgelser, for at der kan siges om der er potentiale i genvinding af den energi, som er bundet i
kagerne. Der er ikke potentiale i en generel efterisolering af ovnen.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 81 af 96
11. Perspektivering
Gennem arbejdet med dette projekt, er der blevet lagt fokus på ovn 7 i forhold til tab og genvinding. Som
nævnt i projektet vil det være relevant at lave en nærmere analyse af mulighederne for genvinding af de
tab, som der er blevet beregnet. En sådan analyse kunne gå i dybden med de muligheder der er for
udnyttelse af tabene, hvor der bliver klarlagt muligheden for at udnytte effekterne til andre af de anlæg,
som der forefindes hos Dan Cake. Økonomi vil være en væsentlig del af dette, og indebærer at der
indhentes tilbud på de komponenter der skal bruges, samt at der beregnes tilbagebetalingstider.
Muligheden for at lave energigenvinding på de øvrige ovne er også en mulighed at undersøge, og finde ud
af om det kan laves en samlet løsning, herunder bruge effekterne fra de ovne som er i drift til et fælles
formål.
Gennem praktikforløbet er der blevet lagt mærke til flere faktorer, som kan påvirke energiforbruget, ud fra
nogle af de øvrige ovne. Det ville være for omfattende at lave analyser af alle 5 ovne, hvorfor dette projekt
har været begrænset til at tage udgangspunkt i en enkelt ovn. Da der var lånt et termografikamera fra
Aarhus Maskinmesterskole, blev der udover billederne af ovn 7,
taget billeder af ovn 1, som ifølge ovnpasser Hans Kristian
Sørensen er den første og ældste ovn der er hos Dan Cake. Denne
ovn er ikke udformet med plader i rustfrit stål, som ellers
vanskeliggør termografibilleder, idet at blanke flader reflekterer
stråler. Resultatet heraf kan ses i billederne i figur 58. Hele
området omkring gasbrænderen er ikke isoleret, og den generelle
overfladetemperatur virker ved en umiddelbar vurdering ud fra
billedet til at være høj. En beregning af varmetabet på denne ovn
kunne derfor være interessant i et videre arbejde med analyse af
tabene fra ovnene hos Dan Cake.
Figur 58, Termografibilleder af ovn 1 (eget arkiv)
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 82 af 96
12. Kilder
Bogliste
Lauritsen, Aage Birkkjær og Eriksen, Aage Bredahl., 2012. Termodynamik , Teoretisk grundlag – praktisk
anvendelse. 3 udgave. Nyt teknisk forlag.
Hvenegaard, Claus. 2002. Den lille blå om ventilation. 1. udgave. Elfor.
Internetkilder
Dansk Gasteknisk Center A/S, u.d. Tekniske Data.
http://www.naturgasfakta.dk/copy4_of_miljoekrav-til-energianlaeg
Senest tilgået 12-12-2014
DMI, 2014 Vejret i Danmark – året 2013.
http://www.dmi.dk/vejr/arkiver/maanedsaesonaar/vejret-i-danmark-aaret-2013/
Senest tilgået 12-12-14
Buhl og Bønsøe, Teknisk Data.
http://www.buhl-bonsoe.dk/Hjem/Produktviser_C.aspx?ProductID=PROD10256&M=ecom_catalog
Senest tilgået 12-12-14
MAC INSTRUMENTS , What's Wrong with Relative Humidity Above 100°C?
http://www.macinstruments.com/relatv_c.html
Senest tilgået 12-12-14
Spiegelhauer, Bjarne. Korrision og tilstopning i aftræk fra små gaskedler
http://www.dgc.dk/sites/default/files/filer/publikationer/A0301_korrosion_aftraek.pdf
Senest tilgået 12-12-2014
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 83 af 96
Figurer
Der vil udelukkende fremgå figurer i kildelisten, som er lånt.
Figur 21: Gasmålere
Lånt af Dan Cake.
Figur 23: Produktions planlægning
Lånt af Dan Cake.
Figur 29: Gennemsnitstemperatur 2013.
http://www.dmi.dk/vejr/arkiver/maanedsaesonaar/vejret-i-danmark-aaret-2013/
Senest tilgået 12-12-14
Figur 41: Målepunkter.
Hvenegaard, Claus. 2002. Den lille blå om ventilation. 1. udgave. Elfor.
Figur 56: Luft til luft varmeveksler.
Lauritsen, Aage Birkkjær og Eriksen, Aage Bredahl., 2012. Termodynamik , Teoretisk grundlag – praktisk
anvendelse. 3 udgave. Nyt teknisk forlag.
Figur 57: Væske/gas varmeveksler.
Lauritsen, Aage Birkkjær og Eriksen, Aage Bredahl., 2012. Termodynamik , Teoretisk grundlag – praktisk
anvendelse. 3 udgave. Nyt teknisk forlag.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 84 af 96
13. Bilag
Alle data vedrørende forbrugt gas og el vedlagt som bilag på CD-ROM med titlen ”Energimåling januar 2012
til august 2014”
Alle data vedrørende bageplaner i forhold til driftstimer er vedlagt som bilag på CD-ROM med titlen
”Bageplaner for uge 27-35 2014”
Bilag 1
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 85 af 96
Bilag 2
Energi 2012 Gasforbrug Elforbrug
m3n kWh kWh kWh
Jan 66967 743855 265460
Feb 70568 783854 287408
Mar 63255 702622 291400
Apr 57186 635209 248818
Maj 47864 531663 255246
Jun 44628 495718 255792
Jul 43838 486943 255771
Aug 46728 519044 286507
Sep 46047 511480 256287
Okt 61304 680951 289536
Nov 58373 648394 279812
Dec 55818 620014 240064
Totalt forbrug
I alt 662576 7359747 3212101 10571848
Brændværdi 39,988 MJ/m3n
Procentandel af samlet forbrug 69,6 30,4
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 86 af 96
Bilag 3
Energi 2013 Gasforbrug Elforbrug
m3n kWh kWh kWh
Jan 74313 825452 288629
Feb 68880 765104 257994
Mar 71787 797394 260065
Apr 67498 749753 272940
Maj 65638 729092 283801
Jun 60789 675231 276396
Jul 44890 498628 283821
Aug 50977 566241 304349
Sept 59282 658491 304559
Okt 66050 733669 327725
Nov 71949 799194 300874
Dec 62971 699468 274558
Totalt forbrug
I alt 765024 8497717 3435711 11933428
Brændværdi 39,988 MJ/m3n
Procentandel af samlet forbrug 71,2 28,8
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 87 af 96
Bilag 4
Energi 2014 Gasforbrug Elforbrug
2014 m3n kWh kWh kWh
Jan 83362 925967 311121
Feb 76695 851911 290640
Mar 72787 808502 304020
Apr 63992 710809 303693
Maj 61379 681784 324275
Jun 51014 566652 279210
Jul 53590 595266 346339
Aug 57042 633610 334496
sept
okt
nov
dec
Totalt forbrug
I alt 519861 5774500 2493794 8268294
Brændværdi 39,988 MJ/m3n
Procentandel af samlet forbrug 69,8 30,2
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 88 af 96
Bilag 5
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 89 af 96
Bilag 6
Bilag 7
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 90 af 96
Bilag 8
Bilag 9
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 91 af 96
Bilag 10
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 92 af 96
Bilag 11
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 93 af 96
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 94 af 96
Bilag 12 Ix diagram, hentet fra programmet CoolPack
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 95 af 96
Bilag 13
Målinger af overfladetemperaturer.
9. Semester Bachelorprojekt
Michael Vadheim Mortensen Side 96 af 96
Bilag 14
Udregning af varmetab for enkelt stålplade med høj temperatur:
Dimension = 0,5*2,5 m, lodret flade, karakteristisk længde L er højden.
Temperatur fra bilag 13 = 74,1 °C.
Rumtemperatur = 21 °C.
Filmtemperatur =
I kelvin =320,6 °
Rayleghs tal findes : ( )
Nusselts tal findes:
Varmeovergangstallet findes:
Varmetabet er således: ( )