ISRN LUTMDN/TMHP-15/5325-SE

ISSN 0282-1990

Avkylningens ekonomiska

inverkan på lönsamheten vid

byte av fjärrvärmekundcentral

Kajsa Nilsson Examensarbete på Civilingenjörsnivå Avdelningen för Energihushållning Institutionen för Energivetenskaper Lunds Tekniska Högskola | Lunds Universitet

Avkylningens ekonomiska inverkan på

lönsamheten vid byte av

fjärrvärmekundcentral

Kajsa Nilsson

Januari 2015, Lund

Föreliggande examensarbete på civilingenjörsnivå har genomförts vid Avd. för Energihushållning,

Inst. för Energivetenskaper, Lunds Universitet - LTH samt vid Alfa Laval i Lund. Handledare på

Alfa Laval: Mårten Ahlm, Marketing Engineer Application Development; handledare på LU-LTH:

universitetslektor Janusz Wollerstrand och biträdande lektor Kerstin Sernhed; examinator på LU-

LTH: professor Jurek Pyrko.

Projektet har genomförts i samarbete med Kraftringen i Lund och Lunds Kommuns Fastighets

AB.

Examensarbete på Civilingenjörsnivå

ISRN LUTMDN/TMHP-15/5325-SE

ISSN 0282-1990

© 2015 Kajsa Nilsson samt Energivetenskaper

Energihushållning

Institutionen för Energivetenskaper

Lunds Universitet - Lunds Tekniska Högskola

Box 118, 221 00 Lund

www.energy.lth.se

I

Förord Denna studie är ett examensarbete omfattande 30 högskolepoäng utfört på Lunds

Universitet – Lunds Tekniska Högskola (LTH) på Institutionen för

Energivetenskaper under hösten 2014. Examensarbetet utgör den avslutande delen

av min civilingenjörsutbildning i Ekosystemteknik. Arbetet har utförts på uppdrag

av Alfa Laval. Handledare för arbetet har varit Mårten Ahlm från Alfa Laval samt

Janusz Wollerstrand från LTH och Kerstin Sernhed från LTH. Syftet med studien

har varit att utreda hur en ökad avkylning påverkar den ekonomiska lönsamheten i

att göra ett fullständigt utbyte av en fjärrvärmekundcentral. Målet med studien var

att förstå vilken ekonomisk effekt som ökad avkylning kan få för fjärrvärmebolag

och kund, samt relatera detta till hur den ekonomiska kalkylen för ett utbyte av

kundcentral påverkas av den eventuella avkylningsökningen.

Först och främst ett stort tack till mina handledare på LTH och Alfa Laval för

värdefull vägledning och bra stöd. Tack även till Mats Olsson på LKF för stort

engagemang och hjälp med datainsamling. På Kraftringen vill jag tacka Stefan

Jonsson, Markus Falkvall, Henrik Börjesson och Lars-Göran Nilsson för hjälp med

datainsamling, simuleringar och analys. Även tack till Anna Blomborg och Mats

Persson på Alfa Laval för bra input. Tack till Rolf Jönsson, Per-Ola Helin samt

ännu ett tack till Mats Persson för trevlig mottagande och engagemang vid mitt

besök på Alfa Laval i Ronneby. Till sist vill jag framföra ett stort tack till min

sambo Erik Dahlberg för ett enormt stöd, diskussion och vägledning.

Lund 2015-01-30

Kajsa Nilsson

II

Summary As a part of creating energy efficient district heating networks, this study examines

the impact on energy efficiency by increasing the cooling performance in district

heating substations, along with its economic profitability. A substation with poor

cooling extracts less energy per unit volume of water. It thus has an

overconsumption of flow in order to meet the consumers’ heat demand. The

positive effects of increased cooling are particularly reduced heat losses in the

district heating network, reduced need for pumping and a greater possibility for

efficiency increase at heat production sites using flue gas condensation.

There are three main approaches in order to increase the cooling performance of a

district heating substation: adjusting the radiator circuit and hot water circulation,

exchanging the substation, and/or optimizing the control and operation monitoring.

In a case study, selected substations from the district heating network of

Kraftringen in Lund were studied with the purpose of examining the economic

profitability of increased cooling performance by replacing them with modern

technology. To investigate if improved cooling is possible with exchanging the

substation the causes of poor cooling was studied. The performance of a number of

substations was analyzed and two were selected for further analysis. The selected

substations’ technical lifetime was not considered to be over, but they had shown

an overconsumption of flow. The substations’ current cooling performance was

evaluated and the possible cooling improvement was put in relation to outdoor

temperature. By using outdoor temperatures corrected for a normal year, the

improvement was applied to a future scenario which resulted in an estimation of

future cost savings.

From the perspective of the district heating provider it was concluded that there is

no economic profitability in replacing a substation when only considering the

increased cooling, since the cost savings were only 0,10 SEK/m3. However, the

district heating provider and the owner of the substation might have different

incentives to improve the cooling performance, thus decrease the flow. In Lund,

the owner of the substation is the consumer, and the provider applies a fee based on

the flow consumption of 3.50 SEK/m3. With the fee in relation to the potentially

saved flow by increased cooling, the saved costs become larger, but still not

enough for the investment to be profitable within a foreseeable timeframe. The

effect on the return temperature by lowering the hot water circulation temperature

was also examined. The conclusion of this was that adjusting the secondary

networks is more important than actually exchanging the substation in order to

increase the cooling.

III

The goal of the study was to increase the understanding of the profits of increased

cooling for the district heating provider and the consumer. Further, also to relate

how this affects the economic calculation for an exchange of a substation. The

result from the case study implies that the economic benefit from exchanging the

substation and increasing the cooling is not enough to motivate an exchange before

the technical lifetime is over. It should be emphasized that other positive effects

with increased cooling, such as increased production of electricity in combined

heat and power plants and increased possibility to use waste heat, have not been

included in the calculation. The results could also have been different for

substations with other circumstances.

Keywords: cooling performance, district heating, economic profitability,

substation, return temperature

IV

Sammanfattning Som ett led i att energieffektivisera fjärrvärmenät undersöks i denna studie

inverkan på energieffektiviteten av att öka avkylningen i kundcentraler och

följaktligen dess ekonomiska inverkan. En kundcentral med sämre avkylning tar ut

mindre energi per volymsenhet fjärrvärmevatten som passerar värmeväxlarna.

Således har den en överkonsumtion av flöde för att tillgodose värmebehovet i

fastigheten. En ökad avkylning medför framförallt minskade värmeförluster på

fjärrvärmenätet, minskat behov av pumparbete samt ökad möjlighet till

effekthöjning i produktion med rökgaskondensering.

För att öka avkylningen i en kundcentral finns främst tre tillvägagångssätt:

injustering av de sekundära radiator- och tappvarmvattensidorna, utbyte till en

effektivare kundcentral, samt optimerad styrning och driftövervakning. I en

fallstudie studerades utvalda kundcentraler inom Kraftringens fjärrvärmenät i

Lund. Detta med syftet att utreda vilken ekonomisk lönsamhet ett totalt utbyte av

en kundcentral har om avkylning ökar. För att utvärdera om en förbättrad

avkylning är möjlig till följd av att byta kundcentralen gjordes en grundläggande

utredning av felorsakerna till dålig avkylning. Ett antal kundcentraler

diagnostiserades och två valdes ut för vidare analys. De utvalda kundcentralernas

tekniska livslängd ansågs inte vara förbrukad, men de uppvisade en

överkonsumtion av flöde. Kundcentralernas aktuella prestanda utvärderades och

förbättringspotentialen vad gäller avkylning sattes i relation till

utomhustemperaturen. Genom att utnyttja normalårskorrigerade

utomhustemperaturer applicerades kundcentralernas förbättringspotential på ett

framtida scenario vilket således även resulterade i en uppskattad

kostnadsbesparing.

Det konstaterades att det ur fjärrvärmebolagets perspektiv inte fanns något

ekonomiskt incitament att investera i en ny kundcentral när endast den ökade

avkylningen beaktas, då besparingspotentialen endast uppgick till 10 öre/m3.

Däremot kan fjärrvärmebolaget och kunden ha olika incitament till att öka

avkylningen, och således minska flödet. I Lund är kunden ägare till kundcentralen

och fjärrvärmebolaget tillämpar en flödesavgift på 3,50 kr/m3, som därmed ger

andra ekonomiska förutsättningar för kunden. Med flödesavgiften i förhållande till

det potentiellt sparade flödet blir kostnadsbesparingen större, men inte heller

tillräcklig för att investeringen ska bli lönsam inom en överskådlig framtid. Även

inverkan på returtemperaturen av att sänka temperaturen på

varmvattencirkulationen beräknades vilket resulterade i slutsatsen att det är

V

viktigare att injustera de sekundära sidorna och således minska returtemperaturen

än att faktiskt byta kundcentralen för att öka avkylningen.

Målet med studien var att öka förståelsen av vilken ekonomisk effekt som ökad

avkylning kan få för fjärrvärmebolag samt kund. Vidare även relatera detta till hur

den ekonomiska kalkylen för ett eventuellt utbyte av kundcentralen skulle

påverkas. Resultatet från fallstudien visar att den ekonomiska besparing som kan

göras med ett utbyte av en kundcentral baserat på ökad avkylning är alldeles för

liten för att kunna motivera ett utbyte i förtid. Det ska då nämnas att andra positiva

ekonomiska effekter som kan uppstå vid ett utbyte, så som ökad elproduktion i

kraftvärmeverk samt ökad möjlighet till utnyttjande av spillvärme, inte har räknats

med. Resultatet hade också kunnat vara annorlunda för kundcentraler med andra

förutsättningar.

Nyckelord: avkylning, ekonomisk lönsamhet, fjärrvärme, kundcentral,

returtemperatur

VI

Innehållsförteckning Sida

Summary ................................................................................................................. II

Sammanfattning ....................................................................................................IV

Förkortningar och ordlista ...................................................................................IX

1 Introduktion ......................................................................................................... 1

1.1 Problembeskrivning ........................................................................................ 2

1.2 Syfte och Mål .................................................................................................. 5

1.3 Avgränsningar ................................................................................................. 6

2 Teori ...................................................................................................................... 7

2.1 Nyttan med låg returtemperatur för fjärrvärmeproduktion ............................. 8

2.1.1 Distributionsnätet ..................................................................................... 9

2.2 Temperaturerna på fjärrvärmenätet ................................................................. 9

2.3 Kundcentraler ................................................................................................ 10

2.3.1 Kopplingstyper ....................................................................................... 13

2.3.2 Returtemperaturens beroende av de sekundära sidorna ......................... 14

2.4 Dimensionering av kundcentraler ................................................................. 16

2.4.1 Dimensionering av tappvarmvattensystemet ......................................... 16

2.4.2 Dimensionering av värmesystemet ........................................................ 17

2.5 Styrning av kundcentraler ............................................................................. 18

2.5.1 Styrning av tappvarmvattensystemet ..................................................... 18

2.5.2 Styrning av värmesystemet .................................................................... 19

2.6 Fjärrvärmerelaterad termodynamik ............................................................... 20

2.6.1 Värmeöverföring i kundcentralen .......................................................... 20

2.6.2 Pumpenergi ............................................................................................ 22

2.6.3 Värmeförluster på fjärrvärmenätet ......................................................... 24

2.6.4 Rökgaskondensering .............................................................................. 24

2.7 Ekonomiska effekter ..................................................................................... 26

2.7.1 Livscykelkostnadskalkyl ........................................................................ 26

VII

2.8 Felorsaker till dålig avkylning ...................................................................... 27

2.9 Diagnostisering av kundcentraler .................................................................. 29

3 Metod .................................................................................................................. 31

3.1 Litteraturstudie .............................................................................................. 31

3.2 Studiebesök ................................................................................................... 31

3.3 Insamling av mätdata .................................................................................... 32

4 Applicerad metodik i fallstudie ......................................................................... 33

4.1 Metodik för att avgöra kundcentralers prestanda .......................................... 33

4.2 Metodik för att avgöra inverkan på distribution och produktion .................. 38

4.3 Metodik för ekonomisk analys ...................................................................... 39

5 Resultat ............................................................................................................... 41

5.1 Kundcentralens prestanda ............................................................................. 41

5.1.1 Utvalda kundcentraler ............................................................................ 41

5.1.2 Diagnostisering av utvalda kundcentraler .............................................. 43

5.1.3 Modellkontroll ....................................................................................... 47

5.1.4 Undersökt dimensionering ..................................................................... 49

5.1.5 Uppskattad radiatoravkylning ................................................................ 49

5.1.6 Uppskattat effektbehov för varmvattencirkulation ................................ 52

5.1.7 Uppskattad prestanda vid varierande utomhustemperatur ..................... 53

5.2 Påverkan på distribution och produktion ...................................................... 56

5.2.1 Uppskattad påverkan på värmeförluster................................................. 56

5.2.2 Uppskattad påverkan på pumparbete ..................................................... 57

5.2.3 Uppskattad påverkan på rökgaskondensering ........................................ 57

5.3 Uppskattning av ekonomisk påverkan .......................................................... 58

5.3.1 Framtida scenario ................................................................................... 58

5.3.2 Resulterande energibesparing ................................................................ 59

5.3.3 Resulterande ekonomisk besparing ........................................................ 62

5.3.4 Livscykelkostnadskalkyl ........................................................................ 65

6 Analys och diskussion ........................................................................................ 68

6.1 Tillvägagångssätt för att öka avkylningen .................................................... 71

VIII

6.2 Felkällor ........................................................................................................ 73

7 Slutsatser ............................................................................................................. 74

7.1 Fokus för framtida studier ............................................................................. 75

8 Referenser ........................................................................................................... 76

Bilaga ......................................................................................................................... i

Diagnostisering av kundcentraler ........................................................................... i

Översikt temperaturgivare ................................................................................. viii

IX

Förkortningar och ordlista

Avkylning Differensen mellan framlednings- och

returtemperaturen över en kundcentral.

Balanstemperatur Utomhustemperaturen då all intern och extern värme-

tillförsel motsvarar värmeförlusterna till omgivningen

vid önskad inomhustemperatur (Frederiksen & Werner,

2013, kap. 4).

DUT Dimensionerande utomhustemperatur, en beräknad

temperatur beroende av en fastighets utformning och

geografiska läge som används för dimensionering av

fastighetens värmeinstallation. DUTn baseras på

extrema utomhustemperaturer som understigs en gång

på n år där standard är n=30, 20, 10 respektive 5 år.

(Värmeverksföreningen, 1994)

Grädigkeit Temperaturskillnaden mellan den varma strömmens

inloppstemperatur och den kalla strömmens

utloppstemperatur för en motströmsvärmeväxlare

(Frederiksen & Werner, 1993).

Komfort Subjektiv tillfredsställelse av behaglighet (Sveby,

2009). I denna rapport kundcentralens förmåga att

tillhandahålla termisk komfort vid rådande förhållande.

Kundcentral En komplett anläggning för överföring av fjärrvärme till

kundens sekundära system. Tidigare benämning har

varit abonnentcentral eller fjärrvärmecentral.

LCC Life cycle cost, livscykelkostnad. Totalkostnaden för en

produkt under hela dess livslängd.

Primärdata I denna rapport Kraftringens loggade data av

temperaturer, flöden och effektuttag på primärsidan.

Primärsida I denna rapport den sida av värmeväxlaren i en

kundcentral som leder primärt fjärrvärmevatten.

Sammanlagringseffekt Effekten av det finns en viss tidsfördröjning av

delbelastningars effekttoppar. Den totala samman-

lagrade effekttoppen är därmed lägre än summan av alla

delbelastningars effekttoppar. Homogen för likartade

belastningstyper, heterogen för olika belastningstyper.

(Pyrko, 2004)

X

Sekundärdata I denna rapport LKF:s loggade data av sekundära och

primära temperaturer samt öppningsläget på

styrventilerna.

Sekundärsida I denna rapport den sida av värmeväxlaren i en

kundcentral som leder sekundärt vatten, dvs. det slutna

radiatorsystemet samt tillopp av varmvatten och

varmvattencirkulation.

Uppvärmningsintervall Intervallet mellan balanstemperaturen och DUT.

Värmelast Motsvarar aktuellt värmebehov. För fjärrvärmeverket

beroende på både värmebehovet hos kunderna samt

värmeförlusterna i fjärrvärmenätet. För kundcentralen

beroende av värmebehovet för uppvärmning av

fastigheten samt av tappvarmvattnet.

1

1 Introduktion Här presenteras bakgrunden till studien i form av en kortfattande beskrivning av

fjärrvärmesystem samt vikten av låg returtemperatur relaterat till tidigare studier

inom området. Syftet och målet med studien beskrivs och följs av de övergripande

avgränsningar som görs inom studien.

Fjärrvärme är idag ett utbrett och väletablerat uppvärmningssätt i Sverige och runt

hälften av Sveriges uppvärmningsbehov försörjs idag via fjärrvärme (Svensk

Fjärrvärme, 2010a). Huvudsyftet med fjärrvärme är att förse kunden med värme

som täcker dess uppvärmnings- och tappvarmvattenbehov. För överföringen av

värme från fjärrvärmenätet till kundens värme- och tappvarmvattensystem, de så

kallade sekundära systemen, används en kundcentral med en värmeväxlare för

respektive system. Kundcentralerna, som tidigare kallats abonnentcentraler eller

undercentraler, spelar en central roll för fjärrvärmesystemets energieffektivitet. Där

leds varmt vatten från fjärrvärmeverket, den så kallade primära ledningen, genom

respektive värmeväxlare och förser kunden med värme på den sekundära sidan

utefter dess behov.

En väl fungerande kundcentral är viktig för att hålla en rimlig komfortnivå för

kunden och samtidigt erhålla ett energieffektivt fjärrvärmesystem. Som en del i att

skapa ett energieffektivt fjärrvärmesystem krävs bra avkylning i kundcentralerna

på fjärrvärmenätet. Med en bra avkylning kan mer energi erhållas från varje

kubikmeter av primärvattnet jämfört med en sämre avkylning, dvs. flödesbehovet

minskar. På så vis erhålls en lägre returtemperatur på det primära

fjärrvärmevattnet. Temperaturnivåerna i svenska fjärrvärmenät varierar idag och

returtemperaturerna för 157 svenska nät kan ses i Figur 1.1. Grön stapel i

diagrammet visar vilken returtemperatur (och framledningstemperatur) som

teoretisk kan erhållas med känd fjärrvärmeteknik. I jämförelse med uppnådda

värden i de 157 näten kan det konstateras att det i många svenska fjärrvärmenät

finns potential för att sänka returtemperaturen.

2

Figur 1.1 Årsmedelvärden för framlednings- och returtemperaturer i 157 svenska

fjärrvärmenät i jämförelse med känd teknik för fjärrvärmekundcentraler (Petersson &

Larsson, 2013).

Med en lägre returtemperatur på fjärrvärmenätet följer en rad positiva effekter

(Selinder & Walletun, 2009):

Minskat pumparbete i fjärrvärmenätet.

Minskade värmeförluster från returledningen.

Ökat värmeutbyte vid rökgaskondensering i värmeverket.

Ökat elutbyte vid elproduktionen i kraftvärmeverket.

Ökad möjlighet att utnyttja spillvärme.

Ur fjärrvärmebolagets perspektiv finns det därmed flera incitament till att försöka

öka avkylningen i kundcentraler som idag genererar höga returtemperaturer.

1.1 Problembeskrivning Som en del i att skapa ett energieffektivt fjärrvärmenät behöver kundcentraler med

dålig avkylning och således en överkonsumtion av flöde åtgärdas. En kundcentral

är en relativt komplex anläggning och avkylningen påverkas av flertalet faktorer

och komponenter. Olika felorsaker kräver olika åtgärder och i vissa fall kan ett

fullständigt utbyte av kundcentralen vara en mer långsiktigt lösning. Lönsamheten

av ett utbyte av kundcentral påverkas av olika faktorer. T.ex. av energi-

effektiviseringen som uppnås, av de kostnadsminskningar/vinster som uppnås

genom ökad avkylning, de minskade underhållskostnaderna, samt minskad risk för

3

haveri som kan ge ekonomiska konsekvenser. Ekonomisk livslängd är ett begrepp

som används i investeringskalkylering och innebär att investeringen bedöms vara

företagsekonomiskt lönsam, medan teknisk livslängd talar om hur länge

anläggningen faktiskt håller och går att använda med tillräcklig teknisk funktion.

Även om den tekniska livslängden inte anses vara förbrukad för den enskilda kund-

centralen kan ett fullständigt utbyte av kundcentral till modern teknik vara en

aktuell åtgärd för att öka avkylningen i kundcentralen. För att det ska bli realitet

bör åtgärden vars ekonomiskt lönsam samt att investeringen kan betala tillbaka sig

inom en rimlig tid. Det kan också finnas andra skäl till ett utbyte, t.ex. utrymmes-

skäl (äldre kundcentraler är oftast mer skrymmande än moderna), minskad

miljöpåverkan eller möjlighet till ökad driftövervakning och optimerad styrning.

Den här studien fokuserar specifikt på den ekonomiska vinst som genereras genom

minskat pumparbete i fjärrvärmenätet, förbättrade produktionsförutsättningar och

minskade värmeförluster vid ett utbyte av kundcentralen om avkylningen

förbättras. Hur kan man räkna på detta och hur stora blir vinsterna relaterat till det

minskade flödet? Då dessa vinster ytterst är till nytta för fjärrvärmebolaget är det

också viktigt att se över kundens incitament för utbyte av kundcentral.

Det finns flertalet tidigare studier som fokuserar på ökad avkylning i kundcentraler

och behovet av att systematiskt kunna effektivisera kundcentraler samt att skapa

incitament för att vidta åtgärder. Ett antal av dessa studier har legat till grund för

förståelsen kring problematiken med dålig avkylning inför detta arbetes fallstudie.

En tidigare studie från 1995 om orsakerna till nedsatt avkylningsförmåga i kund-

centraler av Lena Råberger följdes upp året efter tillsammans med Håkan Walletun

(Råberger & Walletun, 1996). Ca 150 kundcentraler besiktigades varav 30 stycken,

de flesta två-stegskopplade, granskades i detalj med mätningar och simuleringar.

Arbetet resulterade slutligen i en arbetsmetodik för att förbättra befintliga

kundcentraler som utgick från arbetsgången: diagnostisering – ekonomisk analys –

förbättring. I diagnostisering ingick att undersöka kundcentralen så att inga

felaktigheter förelåg. Därefter gjordes beräkningar på försmutningsgraden av

värmeväxlarna på både tappvarmvattensidan och radiatorsidan utifrån aktuell

grädigkeit, dvs. temperaturskillnaden mellan sekundär och primär returtemperatur,

för respektive värmeväxlare vid normala förutsättningar. Efter denna diagnos av

värmeväxlarnas prestanda genomfördes en ekonomisk beräkning av vilken

besparing åtgärderna skulle kunna ge till följd av sänkt returtemperatur.

Med samma utgångspunkt; behovet av incitament för kunden att investera i

effektivisering av sin kundcentral, gjordes en vidare studie av Håkan Walletun

4

1999 (Walletun, 1999). Huvudsyftet med projektet var att utveckla och visa hur en

underhållsmetodik kan införas i de dagliga rutinerna hos ett energiföretag för att

effektivisera avkylningen i kundcentraler. Att se uppdraget som ett projekt och

tillsätta en projektgrupp med ansvar för nulägesanalys, målsättning, framtagande

av rutinmässiga kontroller samt uppföljning är enligt rapporten ett lämpligt

tillvägagångssätt.

I en vidare studie från 2003 studerade Håkan Walletun åter metoder för att snabbt

identifiera kundcentraler med bristande funktion, denna gång tillsammans med

Bernt Svensson (Walletun & Svensson, 2003). Två olika metodiker jämfördes, den

ena metoden tillämpade värmelast och volymflöde och en regressionslinje för

förhållandet mellan dessa parametrar för att upptäcka fel. Fördelen med denna

metod var att den var enkel och att fel upptäcktes i relativt hög grad, i 50-75 % av

fallen. Bristerna i metoden ansågs bero på tillgången på mätdata i tillräckligt hög

upplösning. Den andra metoden använde timmätvärden vilket möjliggjorde analys

av nyckeltal vid olika lastsituationer vid olika tidpunkter och varierande

utomhustemperaturer. Med denna metod upptäcktes fel i 90 % av fallen. En annan

fördel var att felen kunde, i 50 % av fallen, upptäckas innan besök på plats.

I flertalet rapporter genom åren kartläggs olika felorsaker till dålig avkylning i

kundcentraler. År 2000 publicerades Avkylningen i ett Fjärrvärmesystem där det

talas om fel som direkt märks på kundens komfort så som dålig reglering eller

igensatta filter men som däremot inte påverkar avkylningen i kundcentralen

(Walletun, 2000a). Fel som däremot påverkar avkylningen utan att påverka

kundens komfort kan vara styrventiler som fastnat i något läge, försmutsad

värmeväxlare, skötselfel i form av felaktiga börvärdesinställningar både vad gäller

temperatur och flöde. Andra faktorer som tas upp som orsaker till dålig avkylning

är historiska problem så som att kundcentralerna ofta överdimensionerades för att

ta bort alla risker för brist på värme, eller att shuntar (blandningsventiler) eller

kortslutningar inte togs bort vid inkopplandet av fjärrvärme i fastigheten och att de

nu cirkulerar vatten som inte passerat någon avkylning. Även dålig injustering av

fastighetens värmesystem läggs fram som en bidragande orsak till dålig avkylning.

I en studie gjord år 2011 av Markus Alsbjer och Peter Wahlgren undersöktes

prestandan i ett antal kundcentraler efter 10 år i drift (Alsbjer & Wahlgren, 2011).

Där konstaterades det att prestandan överlag var bra på de då 10 år gamla

kundcentralerna och den generella försämring som kunde utrönas var högre

returtemperaturer från varmvattenvärmeväxlaren. Med detta misstänktes en

antydan till försmutsning av värmeväxlaren. Efter intervjuer av flertalet personer

inom fjärrvärmebranschen med ansvar för underhåll av kundcentraler kunde det

5

konstateras att de fel som oftast uppstod i kundcentralerna var problem med

tappvarmvattentemperaturen eller läckage i packningar. Problemen med

temperaturen på tappvarmvattnet grundade sig oftast i fel på regulatorn som bytts

ut utan att felsökningar gjorts, vilket försvårar identifieringen av felorsaken. I lite

enklare fall berodde problemen med varmvatten på en ventil som behövde

motioneras eller att systemet behövde luftas. Orsaken till läckage verkade vara lite

mer varierat men några anledningar som nämndes var: installationsfel,

packningsproblem som uppstått under drifttiden eller kopplingsproblem. Mindre

läckage påverkar dock inte avkylningsförmågan nämnvärt.

En rapport publicerad 2013 av Stefan Petersson och Cilla Dahlberg Larsson belyser

relationen mellan införande av flödesavgift för fjärrvärmekunder och sänkt

returtemperatur (Petersson & Larsson, 2013). I resultaten från denna studie angavs

att det efter 1-2 år efter införandet av flödesavgift syns en märkbar effekt på

systemets returtemperatur. Initialt så åtgärdar kunden enkla bristfälligheter men det

är först på längre sikt, 6-7 år, som en märkbar skillnad faktiskt sker vilket kan bero

på att flödesavgiften ofta höjs efter några år. Underlaget för att analysera kundernas

respons på flödesavgiften var dock för litet för att några generella slutsatser skulle

kunna dras, men resultatet från studien visar att det kan finnas ett samband mellan

kundens incitament till att effektivisera och faktisk förändringshastighet. Med

intervjuer som underlag kunde det också konstateras att fjärrvärmebolagets

informationsinsats var mycket betydelsefull för att driva på incitamentet för kunden

och på sikt skapa en effekt på returtemperaturen. Intervjuer har gjorts av

framgångsrika företag vad gäller att sänka returtemperaturen där det framhävs att

det är viktigt att utvärdera åtgärder ur ett lönsamhetsperspektiv. Även här påtalades

vikten att tillsätta personal för utredning, uppföljning, m.m., det vill säga samma

sak som påtalades i Håkan Walletuns rapporter.

1.2 Syfte och Mål Syftet med studien är att utreda hur en ökad avkylning påverkar den ekonomiska

lönsamheten i att göra ett fullständigt utbyte av en kundcentral. Målet med studien

är att få en ökad förståelse av hur stor vinsten med ett utbyte av en kundcentral är

med avseende på den förbättrade avkylning som kan erhållas samt vilken påverkan

som detta kan ge. Detta uppnås genom en kartläggning av vilka större energivinster

som uppstår genom en ökad avkylning i ett specifikt fjärrvärmenät och en

utredning av vilka orsaker det finns till dålig avkylning i kundernas system. Den

metod som används i studien beskrivs närmare i kapitel 3. Vidare appliceras detta i

en fallstudie på två kundcentraler som idag genererar högre returtemperaturer i ett

fjärrvärmebolags nät, före det att dess tekniska livslängd anses vara uppnådd, och

6

utvärderas gentemot att en kundcentral med modern teknik installeras.

Appliceringen av metodiken i fallstudien beskrivs närmare i kapitel 4.

1.3 Avgränsningar En hel del avgränsningar görs i denna studie för att ligga inom tidsramarna för ett

arbete på 30 hp. Framförallt studeras endast svenska fjärrvärmesystem och

förhållanden. Någon jämförelse med systemlösningar i andra länder har inte gjorts.

Resonemangen i denna rapport har utgångspunkt i funktionen hos kundcentraler för

flerbostadshus då inga villor eller småhus har studerats.

Studien är begränsad till att utvärdera en ökad avkylnings inverkan på den

ekonomiska lönsamheten vid ett utbyte av en kundcentral. Andra faktorer som

också påverkar den ekonomiska lönsamheten har inte beaktats i studien. Vidare har

inte heller någon utvärdering av andra aspekter som påverkar valet av att byta en

kundcentral genomförts i studien.

Fallstudien involverar endast ett urval av fastigheter och där alla kundcentraler är

av samma typ, i detta fall två-stegs värmeväxlare med indirekt kopplat

värmesystem vilket det kan läsas mer om i avsnitt 2.3. Den sekundära värmesidan

betjänar i denna studies urval endast radiatorkretsen. För sekundära värmesystem

som involverar golvvärme, ventilation eller liknande görs ingen djupare

funktionsbeskrivning.

Åtgärder mot höga returtemperaturer på ett fjärrvärmenät kan på sikt ge en

möjlighet att sänka både framlednings- och returtemperaturerna i nätet, alltså

förskjuta temperaturskillnaden men fortfarande tillföra lika mycket värmeenergi till

kunderna. I detta arbete tas ingen vidare hänsyn till den faktiska möjligheten att

kunna sänka framledningstemperaturen, fokus läggs istället på de direkta effekter

som en sänkt returtemperatur ger. Det ska dock nämnas att en sänkning av

framledningstemperaturen är komplicerat och kräver dessutom att alla

kundcentraler är dimensionerade för en lägre framledningstemperatur, vilket kan

vara en motsägelsefull faktor för en potentiell sänkning.

En vidare analys efter fysisk installation samt uppföljning av resultatet för

kundcentralerna i fallstudien ligger inte inom ramen för denna studie men kan vara

ett intressant uppslag för kommande examensarbeten.

7

2 Teori Här ges en introducerande beskrivning av fjärrvärme, följt av en något mer

detaljerad beskrivning av kundcentralers utformning, dimensionering och styrning.

Vikten av låg returtemperatur på fjärrvärmenätet beskrivs följt av, för studien,

relevant termodynamik. Slutligen ges även en sammanställning av möjliga

felorsaker i kundcentraler samt tillvägagångssätt för diagnostisering.

I ett fjärrvärmesystem tas värmeenergi direkt från tillgängliga värmekällor och

distribueras till kunderna där värmebehovet finns. I Sverige är det vanligast med

högtempererade fjärrvärmesystem (Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2014) där hett

vatten pumpas från fjärrvärmeverket ut på distributionsnätet. Fjärrvärme kan också

levereras med hjälp av ånga, men fokus i denna rapport är vattenburna fjärrvärme-

system. Vattnet leds till en lokal undercentral som överför värmeenergin på ett

lokalt distributionsnät eller direkt till en kundcentral. En skiss över ett generellt

fjärrvärmesystem kan ses i Figur 2.1. Principiellt leds hett vatten till kundcentraler

med en viss framledningstemperatur, ett visst flöde och tryck som varierar under

dygnet och året, beroende på värmebehovet. Flödet genom kundcentralen bestäms

av kundcentralens styrventiler. Värmebehovet är som lägst under natten och som

störst under morgon och kväll, likaså som lägst på sommaren och som högst på

vinter, och framledningstemperaturen följer samma mönster. I kundcentralerna

utvinns energi från fjärrvärmenätet genom värmeväxling med ett sekundärt

radiator- eller tappvarmvattensystem. Det avkylda vattnet leds tillbaka till

fjärrvärmeverket med en returtemperatur som framförallt beror på energiuttaget

hos kunderna.

Figur 2.1 Skiss över ett generellt fjärrvärmesystem (Elektra värme, 2014).

8

Fjärrvärmesystem har som huvudsyfte att uppfylla en viss värmekomfort för

kunden, både vad gäller uppvärmning av inomhusmiljöer, såsom hem och kontor,

samt av tappvarmvatten (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 2). Ur kundens

perspektiv är fjärrvärme ett tryggt system avseende driftsäkerhet, komfortsäkerhet

samt miljöeffektivitet. Då fjärrvärme kan ta tillvara på spillvärme och i stor

utsträckning använder biobränslen vid produktionsanläggningen skapas ett

energieffektivt samhälle jämfört med om alla fastigheter hade egen värmepanna.

Likaså är fjärrvärme ett brandsäkert system då olje- eller gasanvändningen för

uppvärmning i de anslutna fastigheterna elimineras.

2.1 Nyttan med låg returtemperatur för

fjärrvärmeproduktion Grundtanken med fjärrvärme är att det ska produceras av lokala värme- och

bränslekällor (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 2). Idag används sekundära

energikällor som t.ex. överskottsvärme från kraftvärmeverk som primärt

producerar elektricitet, överskottsvärme från industriella processer eller värme från

avfallsförbränning. Primära energikällor är t.ex. förnybara bränslen i form av

skogsvirke, halm, etc., samt geotermisk energi, men även fossila bränslen som

används vid spetsproduktion och som reservbränsle. I framtiden kan även solvärme

tänkas vara en primär energikälla för fjärrvärme.

För att generera fjärrvärme används oftast renodlade värmepannor men ett vanligt

sätt är också att använda ett så kallat kraftvärmeverk, som även producerar

elektricitet. Grundprincipen för en värmepanna är att värmen som genereras i

pannan, genom förbränning av lämplig energikälla, värmer upp cirkulerande vatten

i tuber inne i pannan. Det heta vattnet leds därefter ut på fjärrvärmenätet. I ett

kraftvärmeverk produceras primärt elektricitet genom att vattnet i tuberna värms

upp till överhettad ånga som passerar genom en turbin. Turbinen driver en

generator och producerar elektricitet. Överskottsvärmen leds ut på fjärrvärmenätet

genom en eller två kondensorer. Beroende på uppbyggnaden kan en låg

returtemperatur på fjärrvärmenätet medföra att en större andel av den producerade

värmeenergin går till elutvinning. Detta är dock marginellt och istället har

framledningstemperaturen ut från värmeverket större inverkan på elutbytet

(Selinder & Walletun, 2009). Däremot påverkar returtemperaturen på

fjärrvärmenätet i större utsträckning rökgaskondenseringen, vilket generellt

används i alla modernare värmeverk. Värmeenergin i rökgaserna tas tillvara på

genom att rökgaserna kyls av med den kalla returledningen från fjärrvärmenätet.

Detta ökar väsentligt verkningsgraden för pannan och resulterar i ett minskat

bränslebehov (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 6). Hur låg returtemperatur

9

utnyttjas i ett kraftvärmeverk kan däremot variera. Beroende på det aktuella elpriset

kan det vara ekonomiskt fördelaktigt att utnyttja returflödet för rökgas-

kondensering istället för elproduktion under tidpunkter då elpriset är lägre. En låg

returtemperatur öppnar också upp möjligheten att använda mer lågvärdig värme på

fjärrvärmenätet, t.ex. spillvärme från industrier eller andra verksamheter.

2.1.1 Distributionsnätet

Fjärrvärme distribueras i ledningar under marken och distributionstekniken har

varierat genom åren. Förr byggdes ofta betongkulvertar där fram- och

returledningen drogs, idag används välisolerade rörledningar som placeras direkt i

marken. Generellt finns två system för rörledningar, singelrörsystemet eller twin-

rörsystemet. I ett singelrörsystem ligger fram- och returledningen i vars ett rör i

ledningsgraven medan för ett twinrörsystem ligger de båda ledningarna inom

samma isoleringsmaterial. Det gemensamma isoleringsmaterialet minskar både

anläggningskostnader och värmeförluster från fjärrvärmenätet och används ofta för

rörledningar av mindre dimensioner (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 5).

Distributionspumpar vid fjärrvärmeverket cirkulerar vattnet och ser till att hålla

trycket i framledningen på en tillräcklig nivå. För att möjliggöra bra reglering i

kundcentralen behöver differenstrycket i den mest perifera kundcentralen alltid

vara minst 0,1 MPa (Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2014). I rörledningarna

uppstår friktion mellan det varma vattnet och rörens yta, dvs. en del rörelseenergi

övergår till värmeenergi, vilket leder till tryckfall och behöver kompenseras för av

pumpen. För att hålla en tillräcklig trycknivå i hela fjärrvärmenätet används så

kallade boosterpumpar i delar där distributionspumpens arbete inte räcker till.

2.2 Temperaturerna på fjärrvärmenätet Framledningstemperaturen på fjärrvärmenätet ut från fjärrvärmeverket består av

två delar, dels en konstant bastemperatur och dels en dimensionerande utomhus-

temperatur. Bastemperaturen är den lägsta framledningstemperatur som behövs när

värmelasten är låg, dvs. då det endast föreligger värmebehov för tappvarmvatten.

Den dimensionerande utomhustemperaturen varierar beroende på utomhus-

temperaturen och förutspår därmed värmebehovet på fjärrvärmenätet. Brytpunkten

sker när ingen radiatoruppvärmning längre behövs, utan framledningstemperaturen

hålls konstant på bastemperaturen för att täcka tappvarmvattenbehovet. Retur-

temperaturen i sin tur som kommer tillbaka till fjärrvärmeverket beror på just

framledningstemperaturen, men också på flöde, avkylningen i kundcentraler, rund-

gångar i distributionsnätet samt värmeförluster i nätet (Selinder & Walletun, 2009).

10

En förbättrad avkylning i ett existerande fjärrvärmenät, dvs. ett ökat delta T, ger

fördelar som beskrivs i nämndes i kapitel 1. Vid en höjning av framlednings-

temperaturen alternativt en sänkning av returtemperaturen erhålls en ökad leverans-

kapacitet, dvs. ökat maximalt effektuttag i det befintliga systemet (Selinder &

Walletun, 2009). För att förbättra prestandan på sekundärsidan behöver däremot

inte delta T nödvändigtvis öka utan en förskjutning till lägre temperaturnivåer kan

också ge en förbättrad prestanda, dvs. sänkning av både framlednings- och retur-

temperaturerna (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 9). Överlag är låg

returtemperatur i ett fjärrvärmenät väsentligt för att på sikt skapa en möjlighet att

sänka framledningstemperaturen i fjärrvärmenätet och därmed öka energi-

effektiviteten. Dock bestäms den lägsta möjliga framledningstemperaturen av de

kundcentraler som kräver högst framledningstemperatur för att uppfylla kundens

värmebehov, de avgör därmed temperaturnivån i fjärrvärmenätet. En

effektivisering av en kundcentral ger ingen möjlighet till direkt minskning av

framledningstemperaturen utan det krävs åtgärder i samtliga av de kundcentraler

som kräver hög temperaturnivå (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 9). En annan

aspekt som begränsar en sänkning av framledningstemperaturen är att temperaturen

på tappvarmvattensidan alltid måste värmas till minst 55ºC för att undvika tillväxt

av Legionella bakterier (Boverket, 2014). Vidare måste också övriga fjärrvärme-

systemet vara designat för att klara en lägre framledningstemperatur, dvs. bl.a.

pump- och rördimensionering. Diskussionen kring möjligheten att sänka

framledningstemperaturen är komplicerad, t.ex. krävs då ett högre flöde men vilket

kan överväga andra effekter. Därmed diskuteras detta inte vidare i denna rapport.

2.3 Kundcentraler En kundcentral för över värmeenergin från fjärrvärmenätet till kundens sekundära

system, dvs. radiatorkretsen samt tappvarmvattnet, och är ett komplett aggregat

med bl.a. värmeväxlare, reglerutrustning och säkerhetsutrustning. Design och

konstruktion varierar mellan olika leverantörer, och fjärrvärmebolagen i Sverige

ställer olika krav på inkopplingar, mätsträckor, ventiler och andra diverse special-

krav. Inom branschen ligger det mycket arbete bakom utveckling, standardisering

och kvalitetssäkring av kundcentraler med syftet att få ner investerings- och

installationskostnaderna, men samtidigt hålla en bra kvalitet på marknaden (Svensk

Fjärrvärme, 2010b). En modern kundcentral kan ha smarta styrfunktioner för att

optimera värmeutvinningen i fastigheten. För att kontinuerligt hålla uppsikt över

prestandan kan kundcentralen även kommunicera via internet med serviceföretag

som kan planera för service och underhåll (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 9).

11

En kundcentral kan vara utformad på olika vis men i denna rapport behandlas

framförallt indirekt-anslutna två-stegskopplade kundcentraler, vilka beskrivs

närmare i avsnitt 2.3.1 . Det sekundära tappvarmvattensystemet förser fastigheten

med varmt vatten till tappningsställena. Generellt finns en varmvattencirkulation i

fastigheten som håller varmvattnet nära tappningsstället samt håller temperaturen

på rätt nivå för att undvika bakterietillväxt. Värmesystemet i sin tur förser kunden

med en komfortabel inomhusmiljö, framförallt via radiatorkretsen men det kan

även vara kopplat till golvvärme- eller ventilationssystem. Fjärrvärme utnyttjas året

runt för uppvärmning av tappvarmvattensystemet medan för radiatorsystemet

föreligger ett uppvärmningsbehov endast under de kallare perioderna av året.

Radiatorsystemet verkar inom ett visst uppvärmningsintervall. Detta intervall är

mellan DUT, dimensionerande utomhustemperatur, och så kallad balanstemperatur

vilket kan ses i Figur 2.2. Balanstemperaturen är den utomhustemperatur då all

intern och extern värmetillförsel, t.ex. värmeavgivning från elektriska apparater

eller människor och solinstrålning, kompenserar för aktuella värmeförluster till

omgivningen och en önskvärd inomhustemperatur erhålls utan extern värmekälla

(Frederiksen & Werner, 2013, kap. 4). Balanstemperaturen varierar med tiden

beroende på aktuell värmetillförsel från källor som inte är reglerbara, men kan

ligga runt exempelvis +17°C. I figuren anger den aktuella utomhustemperaturen x

andelen av det dimensionerade uppvärmningsintervallet som utnyttjas vid tillfället.

En kundcentral kan verka antingen för en hel byggnad eller separat för varje

våningsplan eller lägenhet. Beroende på tillverkarens utbud behöver inte den ena

kundcentralen vara den andra lik. Förut användes ofta rörväxlare i kundcentraler

men de har efterhand ersatts av plattvärmeväxlare som är effektivare ur både

värmeöverförings- och reglersynpunkt (Svensk Fjärrvärme, 2010c). Platt-

värmeväxlare kan vara antingen packningsförsedda eller lödda. Lödda plattvärme-

växlaren är vanligt att installera i Sverige idag, medan packningsförsedda är

fördelaktig i fjärrvärmenät med sämre vattenkvalitet då de kan öppnas och

DUT

uppvärmningsintervall

x Tbalans

Figur 2.2 Arbetsintervallet för radiatorvärmeväxlaren där x-axeln motsvarar

utomhustemperaturen och x den aktuella utomhustemperaturen.

12

rengöras. För att minska investeringskostnad och leveranstid vill man ha kompakta

och standardiserade enheter med enkla reglertekniska system. Krav som ställs på

en kundcentral avseende dimensionering, utförande, installation, drift och

underhåll beskrivs i den tekniska bestämmelsen F:101 utgiven av Svensk

Fjärrvärme. Detta för att garantera att kundcentralen fungerar på bästa sätt samt att

funktion och leveranssäkerhet uppfyller fjärrvärmeleverantörens och

myndigheternas krav (Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2014).

I Figur 2.3 ses ett typiskt kopplingsschema för en två-stegskopplad kundcentral.

Primärt fjärrvärmevatten passerar parallellt genom de två översta värmeväxlarna i

figuren och flödet regleras av styrventiler, SV, som i detta fall är placerade efter

respektive värmeväxlare. Reglercentralen, RC, kontrollerar temperaturerna med

temperaturgivare på respektive sekundärsida och bestämmer därefter styrventilens

läge. Den primära radiatorreturen passerar den förvärmande värmeväxlaren, dvs.

den understa värmeväxlaren, i vilken den blandas med den primära tapp-

varmvattenreturen och tillsammans bildar den totala primära returtemperaturen.

När en tappning sker utnyttjas värmen i den primära returen för att förvärma

kallvattnet och den totala returtemperaturen sjunker. Funktionen av denna

kopplingstyp beskrivs närmare i avsnitt 2.3.1

Figur 2.3 Flödesschema för en typisk indirekt två-stegskopplad kundcentral med alla

komponenter synliga (Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2014).

13

2.3.1 Kopplingstyper

Tappvarmvattensystemet är alltid ett separat system som skiljs från fjärrvärmenätet

med en värmeväxlare och värms alltså upp indirekt, detta av hygieniska skäl.

Generellt cirkulerar ständigt varmvatten i tappvarmvattensystemet vilket kallas

varmvattencirkulation, VVC. Detta för att alltid hålla en jämn temperatur i

varmvattenledningarna och undvika tillväxt av Legionella bakterier samt se till att

varmvatten finns nära tappstället, vilket ses som ett grundläggande komfortkrav

(Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2009). På så vis behöver inte en större mängd

avkylt vatten först tappas ur när tappningsstället inte öppnats på ett tag. Om

kundcentralen är placerad nära kunden, dvs. i anslutning till lägenheten och inte i

källaren, kan ett tomgångsflöde användas som varmhållningsfunktion istället för

varmvattencirkulation. Då ställs ett ständigt lågt flöde in för det primära

fjärrvärmevattnet genom värmeväxlaren, vilket håller värmeväxlaren varm. Så fort

en tappningskran öppnas på den sekundära sidan regleras det primära flödet upp för

att hålla tilloppstemperaturen på tappvarmvattnet på sitt börvärde.

I värmesystemet däremot kan det antingen vara ett separat sekundärt system som är

indirekt uppvärmt av fjärrvärmenätet via en värmeväxlare, eller så kan det vara ett

direkt system. I ett direkt system leds fjärrvärmenätet, via en lokal undercentral, in

i fastigheten och radiatorkretsen. Fördelen med ett direkt kopplat radiatorsystem är

att man tar bort de temperaturförluster som sker vid värmeväxling. Det behövs

inget expansionskärl då distributionsnätet kan ta hand om eventuella

tryckförändringar. Däremot finns det risk för att fjärrvärmevatten läcker ut i större

mängder om en koppling eller ventil går sönder jämfört med den begränsade

vattenmängden i det indirekt uppvärmda radiatorsystemet.

I en parallellkopplad kundcentral delas inkommande vatten upp på radiatorkretsen

och på tappvarmvattenkretsen. Returtemperaturen ut från denna kundcentral är en

blandning av de två enheternas returtemperaturer vilket illustreras i Figur 2.4.

Tretur

Radiatorkrets

Tfram

VVC

VVtillopp

Figur 2.4 Schematisk bild över en indirekt parallellkopplad kundcentral.

Kallvatten

VVX VVX

14

I en två-stegskopplad kundcentral tillkommer ytterligare en enhet, en värmeväxlare

som verkar som förvärmare för tappvarmvattenkretsen vilket illustreras i Figur 2.5.

På så vis kan ytterligare energi utvinnas från fjärrvärmenätet och returtemperaturen

blir därmed lägre vid de tillfällen då en betydande tappning av varmvatten sker.

Varmvattencirkulationen kopplas in efter förvärmaren, detta för att inte förlora

värmeenergi till den utgående primära strömmen från radiatorsidan.

2.3.2 Returtemperaturens beroende av de sekundära sidorna

Det är viktigt att kundcentralens funktion och prestanda uppfyller kundens

komfortkrav och att värmeöverföringen samtidigt sker på ett energieffektivt sätt.

En bra avkylning ger en låg returtemperatur ut från kundcentralen. Vid dålig

avkylning sker en överkonsumtion av flöde, alltså behövs ett större flöde av

fjärrvärmevatten för ett visst energiuttag. Med en bra reglering av flödet som

passerar kundcentralen erhålls också en bra komfort hos kunden.

Den primära returtemperaturen beror i slutänden på de returtemperaturer som

erhålls på de sekundära sidorna. Vid ett sommardriftfall föreligger endast en tapp-

varmvattenlast och den primära returtemperaturen beror då på temperaturen på

varmvattencirkulationen samt eventuella tappningar. Vid ett vinterdriftfall beror

den primära returtemperaturen även av returtemperaturen på radiatorsystemet. Vid

högre radiatorlast, dvs. lägre utomhustemperatur, kan radiatorsystemet dominera

inverkan på den primära returtemperaturen. Därmed är det viktigt att se över det

sekundära radiatorsystemet så att det inte finns shuntar eller kortslutningar som

orsakar att vatten cirkuleras utan att kylas av. Som regel ska allt vatten i den

sekundära returledningen ha passerat någon form av avkylning. Även injustering

av värmesystemet är nödvändigt för att inte förbruka onödig värmeenergi.

Kallvatten Tretur

Radiatorkrets

Tfram

VVC

VVtillopp

Figur 2.5 Schematisk bild över en indirekt två-stegskopplad kundcentral.

VVX VVX

VVX

15

I en fastighet med flera våningar och varierande avstånd mellan radiatorer och

kundcentralen är det lättast för vattnet att ta den väg med minst motstånd, alltså

genom de närmsta radiatorerna. Det kan resultera i en stor temperaturskillnad

mellan lägenheten längst bort och lägenheten närmst kundcentralen. Systemet kan

justeras genom att reglera strypventiler i radiatorstammarna och på så vis erhålla ett

jämnt flöde i alla radiatorer oavsett avståndet från kundcentralen. Detta jämnar ut

temperaturfördelningen i fastigheten och skapar en behaglig inomhusmiljö för

samtliga hushåll. Det finns olika beprövade metoder för injustering av

radiatorsystem men beskrivs inte vidare i denna rapport.

Grädigkeit är benämningen för den temperaturskillnad som kan erhållas mellan

sekundär och primär returtemperatur, dvs. i den ”kalla änden”, i en värmeväxlare

vilken beskrivs närmare i avsnitt 2.6.1 . I ett högtempererat fjärrvärmenät med

framledning på 100ºC och ett värmesystem designat för 60/40ºC bör man vid DUT

erhålla en primär returtemperatur på 43ºC i radiatorvärmeväxlaren, dvs. en

grädigkeit på 3ºC (Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2014). Aktuell grädigkeit

varierar med radiatorlasten och således utomhustemperaturen. Från en grädigkeit

på 3°C vid DUT närmar den sig 0°C inom uppvärmningsintervallet, vilket kan ses i

Figur 2.6 som är baserad på en simulering i ett befintligt beräkningsprogram i

Matlab. Vid lägre effektuttag är det primära flödet långsammare vilket ger tid för

en större värmeöverföring i den kalla änden och därmed en lägre grädigkeit. Enligt

grafen i figuren antas detta ske linjärt till ca 8°C för att därefter uppskattningsvis

bli konstant vid högre utomhustemperaturer, även om differensen närmar sig 0°C.

Figur 2.6 Simulering av temperaturerna i en värmeväxlare från ett befintligt

beräkningsprogram i Matlab. Gul linje är grädigkeit ökad med en faktor 10.

16

2.4 Dimensionering av kundcentraler Dimensioneringen av kundcentralen är viktig för att erhålla en effektiv avkylning.

En underdimensionering kan vid stora effektuttag ge ett högt flöde genom kund-

centralen, detta för att fortfarande tillgodose värmebehovet, dvs. värmeväxlarens

kapacitet överutnyttjas. Överutnyttjande av kapaciteten leder till dålig prestanda,

dvs. minskad avkylning och därmed högre returtemperatur, samt att det kan orsaka

ljudproblem i kundcentralen. Däremot ger en överdimensionering av värme-

växlaren bra returtemperatur. Primärflödet kyls av på större yta och flödet blir

mindre, men tillgodoser fortfarande samma värmebehov. En överdimensionerad

styrventil däremot ger sämre reglering, vilket till följd påverkar returtemperaturen

och ventilens tekniska livslängd, men är inget som vidare utreds i detta arbete.

2.4.1 Dimensionering av tappvarmvattensystemet

För tappvarmvattensystemet finns regler från Boverket som måste uppfyllas vilket

ställer krav på kundcentralen. Den minsta tillåtna temperaturen på varmvattnet vid

tappstället är 50ºC för att undvika tillväxt av Legionella bakterier (Boverket, 2014).

Därför rekommenderas det att hålla 53-55°C som framledningstemperatur på den

sekundära sidan. Den maximalt tillåtna temperaturen vid tappstället är 60ºC för att

undvika risk för skållning. Generellt dimensioneras tappvarmvattenväxlaren för att

hålla 55ºC som tilloppstemperatur på sekundärsidan vid en primär framlednings-

temperatur på 65ºC, dvs. vid ett sommardriftfall. Om kallvattnet då håller 10ºC ska

det vid en dimensionerande tappning erhållas en primär returtemperatur på under

22ºC (Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2014). Tappvarmvattenväxlaren

dimensioneras efter sommardriftfallet för att försäkra att temperaturen blir

tillräckligt hög på varmvattnet även när framledningstemperaturen från

fjärrvärmeverket är som lägst. Det är viss variation på de dimensionerande

temperaturerna när man beaktar ackumulerande system som lagrar varmvatten eller

lågtemperatursystem men är inget som vidare beaktas i detta arbete.

Vid dimensionering av en värmeväxlare för tappvarmvatten används ett

dimensionerande varmvattenbehov, dvs. ett flöde som beror på antalet hushåll eller

antalet, samt typer av, tappningsställen som finns i fastigheten (Svensk Fjärrvärmes

Teknikråd, 2014). Det har tidigt insetts att tappvarmvattenväxlaren inte behöver

dimensioneras efter maximalt flöde som kan uppstå i fastigheten (dvs. alla kranar

öppnade) eftersom sannolikheten att ett sådant flödesbehov uppstår är väldigt liten.

Ju större fastigheten är, desto större är sammanlagringen av tappningar och det

specifika effektbehovet för uppvärmning av tappvarmvatten minskar. Detta kan ses

i Figur 2.7 där dimensionerande tappvarmvattenflöde är en funktion av antalet

lägenheter i fastigheten.

17

Figur 2.7 Dimensionerande tappvarmvattenflöde som funktion av antal lägenheter (Svensk

Fjärrvärmes Teknikråd, 2014).

2.4.2 Dimensionering av värmesystemet

Radiatorväxlaren dimensioneras för att klara av fastighetens värmeeffektbehov vid

den extrema utomhustemperatur som infaller under ett dygn vart n:te år

(Värmeverksföreningen, 1994). Därmed kan DUT variera beroende på om n=30,

20, 10 eller 5 år väljs samt beroende på den geografiska placeringen. I Lund är det

vanligt att använda DUT runt -14°C. Vid den utomhustemperaturen ska aktuell

grädigkeit, dvs. temperaturskillnaden mellan den sekundära och primära

radiatorreturen, vara maximalt 3°C för att en ny värmeväxlare ska klassas som

effektiv (Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2014). Radiatorväxlaren dimensioneras

efter vinterdriftfall, dvs. då som störst värmebehov föreligger och även den primära

framledningstemperaturen från fjärrvärmeverket är som högst.

Radiatorerna i fastigheten kan vara dimensionerade för olika temperaturnivåer

vilket framförallt varierar med åldern på fastigheten. Förr var det vanligt att

dimensionera radiatorerna för en framledningstemperatur på 80ºC och en

returtemperatur på 60°C. Idag dimensioneras radiatorerna ofta för 60/40ºC. Många

av de hus som förr hade en dimensionering efter 80/60°C kan idag köras med

60/40ºC då husen under åren har energieffektiviserat, framförallt i form av bättre

fönster och isolering, men också i vissa fall med varmluftsåtervinning.

18

2.5 Styrning av kundcentraler En effektiv avkylning i kundcentralen är viktig för energieffektiviteten och likaså

är det viktigt med en bra reglering för kundens komfort. Regleringen är som

viktigast för tappvarmvattensystemet eftersom där sker snabba förändringar av

flödesförbrukning. För radiatorsystemet med dess relativt konstanta

cirkulationsflöde och långsamma lastförändringar är snarare en injusterad

radiatorkrets viktigare för en komfortabel inomhusmiljö men effektiviteten i den

primära avkylningen desto viktigare. Bra reglering innebär en bra, tillräckligt snabb

men stabil styrning av temperaturerna på sekundärsidan och följaktligen en bra

reglering av flödet på primärsidan för att erhålla en låg returtemperatur.

2.5.1 Styrning av tappvarmvattensystemet

För tappvarmvattensystemet kan kravet på uppvärmning i värmeväxlaren plötsligt

förändras när en kran öppnas. Många fastigheter har varmvattencirkulation som ser

till att det ständigt finns varmt vatten nära vattentapparna i fastigheten. När en kran

öppnas och varmvatten tappas kommer motsvarande mängd kallt vatten in i värme-

växlaren, värms upp och fylls på i varmvattenledningarna. Då krävs en snabb men

också noggrann reglering av flödet av den primära framledningen så tillräckligt

med värme överförs till det kalla vattnet på sekundärsidan. Detta utan att varm-

vattnets tilloppstemperatur fluktuerar kraftigt, vilket kan orsaka brister i kundens

komfort. Den aktuella temperaturen på tappvarmvattnet ska alltså överensstämma

med det inställda börvärdet. Då krävs en noggrann temperaturgivare med liten

tidskonstant, dvs. att den ofta mäter och skickar det aktuella värdet till regler-

centralen, samt en snabb reglercentral och ett snabbt ställdon. Temperaturgivaren,

vanligtvis placerad i utloppet på sekundärsidan, skickar den aktuella temperaturen

till reglercentralen som jämför det aktuella temperaturvärdet med börvärdet och

skickar en reglersignal till ställdonet. Ställdonet reglerar storleksöppningen på

styrventilen och således det primära flödet genom värmeväxlaren.

Det finns olika svårigheter med snabb temperaturreglering. Med temperaturgivaren

placerad i utloppet finns risk för att temperaturskiktning i utloppsledningen

påverkar avläsningen. Detta innebär att temperaturen i ovandelen av utlopps-

ledningen kan vara högre än i den nedre delen. Givaren kan då skicka en

temperatursignal till reglercentralen som inte stämmer överens med medel-

temperaturen i utloppet. En lösning på detta är t.ex. ett integrerat system som Alfa

Laval har tagit fram till sina mindre modeller av kundcentraler. Där är baksidan av

värmeväxlaren fylld med en gas som mycket snabbare och jämnare känner av

medeltemperaturen i vattnet som passerat värmeväxlaren (Helin, 2014). Bra

reglering är också viktigt för att minska kalkavlagringen i värmeväxlaren (Svensk

19

Fjärrvärmes Teknikråd, 2014). En pendlande temperatur som tidvis blir hög genom

värmeväxlaren ökar kalkavlagringen som med tiden successivt byggs på. Det kan

försämra värmeöverföringen och sätta igen värmeväxlare eller rörledningar.

2.5.2 Styrning av värmesystemet

I ett värmesystem är snabb reglering inte lika viktigt som i tappvarmvatten-

systemet. Om den sekundära framledningstemperaturen på radiatorkretsen pendlar

något över dygnet ger det ingen väsentlig skillnad på inomhustemperaturen hos

kunden. Det ställer därmed inte lika höga krav på givare, reglercentral och ställdon.

Till skillnad mot tappvarmvattensystemet är börvärdet för temperaturen på den

sekundära framledningen i ett värmesystem oftast inte konstant utan beror på

rådande effektbehov, dvs. utomhustemperaturen för tillfället samt fastighetens

husdynamik. Husdynamiken bygger på fastighetens förmåga att bevara värme samt

värmebehovet i fastigheten vilket är direkt beroende av utomhustemperaturen och

övriga väderförhållande så som solinstrålning, vindavkylning etc. Även

fastighetens isolering spelar roll för värmebehovet samt aktuella aktiviteter som

avger värme så som användning av elektriska apparater.

I de allra flesta kundcentraler används oftast en värmekurva för att reglera

framledningstemperaturen på radiatorkretsen. I värmekurvan är framlednings-

temperaturen en funktion av utomhustemperaturen och den kan se olika ut för olika

fastigheter. En optimal värmekurva bygger på att vid rådande utomhustemperatur

väljs en viss framledningstemperatur på radiatorsystemet som håller inomhus-

temperaturen på en komfortabel nivå. Som regel bör valet av värmekurva regleras

under drifttiden för att erhålla ett optimalt resultat. I styrsystemet används den

faktiska utomhustemperaturen vilken kan dämpas med en faktor beroende på de

senaste timmarnas utomhustemperatur. Då erhålls en beräknad temperatur som

används för avläsning i värmekurvan.

Returtemperaturen är ett resultat av den sekundära framledningstemperaturen och

avkylningen i fastigheten, således beroende av utomhustemperaturen. Vid ökad

framledningstemperatur ökar också avkylningen i radiatorsystemet då värme-

avgivningen i radiatorerna ökar. Det är vanligt att göra en tidsinställning och

således dra ner inomhustemperaturen på natten eller helgen på t.ex. kontor eller

skolor. Energieffektiviteten i det kan dock diskuteras då det kan krävas mer energi

att värma upp fastigheten igen än att hålla den på samma temperatur dygnet runt.

20

Den faktiska inomhustemperaturen i en referenslägenhet eller i respektive lägenhet

kan vara en parameter som kan användas till att påverka börvärdesinställningen.

Inomhustemperaturen mäts då med en givare via sladd eller trådlöst över internet.

Andra funktioner som till exempel en vindgivare kan också kopplas in och reglera

vilken värmekurva som ska användas, är det ingen vind används standardkurvan

och om det blåser och vinden kyler av fastigheten bör värmekurvan höjas. I ett mer

avancerat styrsystem kan flertalet andra parametrar, utöver utomhustemperaturen,

läggas till som påverkar styrningen av den sekundära framledningstemperaturen i

värmesystemet. Med t.ex. en maxeffektbegränsning kan börvärdet på den

sekundära framledningstemperaturen dras ner och således minska värme-

överföringen över värmeväxlaren när den dimensionerade effekten överskrids

(Persson, 2014). Om den dimensionerande effekten överskrids blir det som att

använda en underdimensionerad värmeväxlare vilket påverkar returtemperaturen

negativt då det skapas ett högt flöde genom värmeväxlaren. En returtemperatur-

begränsning kan dra ner börvärdet för framledningstemperaturen på sekundärnätet

om den önskvärda returtemperaturen överskrids. Med en returtemperatur-

differensbegränsning kan temperaturskillnaden mellan den primära och sekundära

returledningen, grädigkeit, över värmeväxlaren begränsas till att maximalt uppnå

3°C. Även detta görs genom att minska börvärdet på den sekundära framledningen.

Desto mindre flöde genom värmeväxlaren, desto mer närmar sig den primära

returtemperaturen temperaturen på den sekundära sidan.

2.6 Fjärrvärmerelaterad termodynamik För att avgöra vad en effektivare avkylning kan ha för ekonomiska konsekvenser

krävs teori kring de positiva effekter som en låg returtemperatur har på fjärrvärme-

nätets energieffektivitet. Det som framförallt påverkas av en lägre returtemperatur

är minskade värmeförluster och minskat behov av pumpenergi på fjärrvärmenätet

samt ökad energiutvinning vid rökgaskondensering i fjärrvärmeverket.

2.6.1 Värmeöverföring i kundcentralen

Principen kring värmeöverföring är att värme går från varmt till kallt. I en värme-

växlare får en kall ström möta en varm ström på vars en sida om ett ledande

material. Detta illustreras i Figur 2.8.

21

Figur 2.8 BHE (brased heat exchanger) som illustrerar värmeöverföringen från den varma

strömmen till den kalla (Alfa Laval, 2014).

Den totala värmeöverföringskoefficienten, k, beror på värmeöverförings-

koefficienten för respektive ström i värmeväxlarens båda sidor samt värme-

konduktiviteten för materialet som separerar de två strömmarna. Den överförda

effekten, 𝑄, från den varma till den kalla strömmen i en motströmsvärmeväxlare

kan beräknas med Ekvation 2.1 (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 9). Medel-

temperaturdifferensen, ∆Tln, baseras på temperaturskillnaderna i värmeväxlarens

varma (T1) respektive kalla (T2) ände och beräknas med Ekvation 2.2.

𝑄 = 𝑘 ∙ 𝐴 ∙ ∆𝑇𝑙𝑛 [𝑘𝑊]

Ekvation 2.1

där:

𝑘 = 𝑣ä𝑟𝑚𝑒ö𝑣𝑒𝑟𝑓ö𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠𝑘𝑜𝑒𝑓𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡 [𝑊/𝑚2𝐾]

𝐴 = 𝑎𝑟𝑒𝑎 [𝑚2]

∆𝑇𝑙𝑛 =∆𝑇1 − ∆𝑇2

ln (∆𝑇1

∆𝑇2)

[𝐾]

Ekvation 2.2

där:

∆𝑇1 = 𝑇𝑣𝑎𝑟𝑚𝑖𝑛− 𝑇𝑘𝑎𝑙𝑙𝑢𝑡

[𝐾]

∆𝑇2 = 𝑇𝑣𝑎𝑟𝑚𝑢𝑡− 𝑇𝑘𝑎𝑙𝑙𝑖𝑛

[𝐾]

Primär returledning

Primär framledning

Sekundär framledning

Sekundär returledning

22

Vidare gäller även energiprincipen för värmeöverföringen i värmeväxlaren, dvs. att

ingen energi kan skapas eller förstöras utan bara omvandlas från en form till en

annan. Om värmeförlusterna till omgivningen försummas, upptas lika mycket

energi i den kalla strömmen som avges från den varma strömmen, vilket beräknas

med Ekvation 2.3. Massflödet, �̇�, för respektive ström beräknas med Ekvation 2.4.

{ 𝑄 = �̇�𝑣𝑎𝑟𝑚 ∙ 𝐶𝑝𝑣𝑎𝑟𝑚

∙ ∆T𝑣𝑎𝑟𝑚

𝑄 = �̇�𝑘𝑎𝑙𝑙 ∙ 𝐶𝑝𝑘𝑎𝑙𝑙∙ ∆T𝑘𝑎𝑙𝑙

[𝑘𝑊]

Ekvation 2.3

där:

𝐶𝑝 = 𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑘 𝑣ä𝑟𝑚𝑒𝑘𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑒𝑡 [𝑘𝐽/𝑘𝑔 ∙ ℃]

∆𝑇𝑣𝑎𝑟𝑚 = 𝑇𝑣𝑎𝑟𝑚𝑖𝑛− 𝑇𝑣𝑎𝑟𝑚𝑢𝑡

[℃]

∆𝑇𝑘𝑎𝑙𝑙 = 𝑇𝑘𝑎𝑙𝑙𝑢𝑡− 𝑇𝑘𝑎𝑙𝑙𝑖𝑛

[℃]

�̇� = �̇� ∙ 𝜌 [𝑘𝑔/𝑠] Ekvation 2.4

där:

�̇� = 𝑣𝑜𝑙𝑦𝑚𝑠𝑓𝑙ö𝑑𝑒𝑡 [𝑚3/𝑠]

𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑒𝑡𝑒𝑛 [𝑘𝑔/𝑚3]

2.6.2 Pumpenergi

På grund av friktion mellan vattnet och rörets ytor omvandlas en del av

rörelseenergin i vattnet till värmeenergi och därmed avtar trycket i rörledningarna

med transportsträckan. Tryckfall sker även över kundcentraler och vid passage av

ventiler och andra komponenter. För att tillräckligt högt differenstryck ska hållas

hos de mest perifera kunderna behöver distributionspumpen övervinna tryck-

förlusterna i fjärrvärmenätet. Det största differenstrycket bör inte överstiga 0,6

MPa, detta för att undvika störande ljud och för att utrustningen inte ska ta skada,

men den faktiska nivån bestäms av varje fjärrvärmeleverantör. Om tryckfallet

avgränsas till att endast ske i rörledningar är differenstrycket beroende av rör-

materialets friktionsfaktor, längden på rörledningen och även flödet.

Differenstrycket i ett cirkulärt rör med ett fullt turbulent flöde kan beräknas med

förhållandet i Ekvation 2.5 (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 10). Friktions-

faktorn, λ, är beroende av grovheten på rörets inneryta samt den dimensionslösa

flödeshastigheten, Reynoldstalet. Detta beroende kan avläsas i ett Moody-diagram

och friktionsfaktorn för fjärrvärmerör är vanligtvis mellan 0,015 och 0,04.

23

∆𝑝 = −8 ∙ 𝜆 ∙ 𝐿

𝑑5 ∙ 𝜋2 ∙ 𝜌∙ �̇�2 [𝑃𝑎]

Ekvation 2.5

där:

𝜆 = 𝑓𝑟𝑖𝑘𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠𝑓𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟𝑛

𝐿 = 𝑟ö𝑟𝑙ä𝑛𝑔𝑑 [𝑚]

𝑑 = 𝑖𝑛𝑛𝑒𝑟𝑟ö𝑟 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 [𝑚]

𝜌 = 𝑣ä𝑡𝑠𝑘𝑎𝑛𝑠 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑒𝑡 [𝑘𝑔/𝑚3]

�̇� = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑓𝑙ö𝑑𝑒𝑠ℎ𝑎𝑠𝑡𝑖𝑔ℎ𝑒𝑡𝑒𝑛 [𝑘𝑔/𝑠]

Det största trycket i systemet finns precis efter distributionspumpen. Till följd av

friktionsförluster i nätet på fram- och returledningen samt tryckfallet över den mest

perifera kundcentralen finns det lägsta trycket precis innan pumpen. Detta

illustreras i Figur 2.9. Pumpens arbete kompenserar för de tryckförluster, ∆p, som

uppstår i fjärrvärmenätet.

Om avkylningen ökar i en kundcentral på fjärrvärmenätet, och därmed flödet

genom denna kundcentral minskar, så kan distributionspumpen minska lite på sitt

arbete. Till följd av minskat flöde kommer även den tryckenergi som omvandlas

till värmeenergi via friktion att minska, vilket således ger ett minskat

differenstryck. Med ett lägre differenstryck kan pumpen ytterligare minska lite på

sitt arbete, men då differenstrycket fortfarande måste hållas på minst 0,1 MPa i den

mest perifera kundcentralen är effekten av detta beroende på var kundcentralen är

placerad i förhållande till distributionspumpen.

Figur 2.9 Tryckfall i en förenklad ritning av fjärrvärmenätet med distributionspumpen

markerad i mitten.

∆p

24

För att hålla ett visst differenstryck, ∆𝑝, vid ett visst flöde kan det ideala pump-

arbete, 𝑃, beräknas med Ekvation 2.6. Beroende på pumpens verkningsgrad behövs

ett motsvarande faktiskt arbete, 𝑃𝑃, som beräknas med Ekvation 2.7.

𝑃 = ∆𝑝 ∙ �̇� [𝑊] Ekvation 2.6

𝑃𝑃 =∆𝑝𝑝𝑢𝑚𝑝

ɳ𝑝𝑢𝑚𝑝∙ �̇� [𝑊]

Ekvation 2.7

där:

∆𝑝𝑝𝑢𝑚𝑝 = ∆𝑝𝑓𝑟𝑎𝑚 + ∆𝑝𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟 + ∆𝑝𝑚𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎 𝑡𝑟𝑦𝑐𝑘𝑠𝑘𝑖𝑙𝑙𝑛𝑎𝑑 [𝑃𝑎]

ɳ𝑝𝑢𝑚𝑝 = 𝑝𝑢𝑚𝑝𝑒𝑛𝑠 𝑣𝑒𝑟𝑘𝑛𝑖𝑛𝑔𝑠𝑔𝑟𝑎𝑑

�̇� = 𝑓𝑙ö𝑑𝑒𝑠ℎ𝑎𝑠𝑡𝑖𝑔ℎ𝑒𝑡 [𝑚3/𝑠]

2.6.3 Värmeförluster på fjärrvärmenätet

Då temperaturen i rörledningarna på fjärrvärmenätet är högre än omgivningens

temperatur sker alltid en viss värmeförlust. Värmeförlusterna på ett fjärrvärmenät

kan däremot variera beroende på både ålder och typ av rörledningar i olika delar av

nätet. De rörledningar som produceras idag har en effektivare isolering till skillnad

från de rörledningar som användes vid uppbyggnaden av fjärrvärmenät förr.

Värmeförluster uppstår inte bara i rörledningarna utan även i ventiler och övriga

komponenter men vilket är svårt att uppskatta. För en isolerad rörledning är det

värmekonduktiviteten för det specifika röret och den specifika isoleringen som

beskriver den värme som kan transporteras genom materialskikten. Värme-

konduktiviteten med enheten W/m∙K anger hur mycket energi som transporteras ut

genom skiktet per längdenhet av röret och per grad temperaturskillnad över skiktet.

Generellt blir ca 1-2°C av framledningstemperaturen värmeförlust innan den når

kundcentralen (Frederiksen & Werner, 2013, kap. 5). Det gäller vinterdriftfall men

under sommaren blir värmeförlusterna större då värmelasten är mindre. Då kan

förlusten på framledningen mellan fjärrvärmeverket och kundcentralen uppgå till

5-10°C. Värmeförlusten är generellt något mindre från returledningen än från

framledningen då dess temperaturskillnad till omgivningen är mindre.

2.6.4 Rökgaskondensering

Vid rökgaskondensering i ett värmeverk förvärms returflödet genom att kondensera

rökgaserna från förbränningen innan det leds till pannan för vidare uppvärmning.

På så vis utvinns en stor andel värmeenergi från rökgaserna som annars hade gått

till spillo. Det ökar verkningsgraden i pannan och en större andel av den

25

bränsleenergi som användes tas tillvara på. Under år 2013 bestod 9 % av den

tillförda energin till fjärrvärmeproduktion i Sverige av energi från rökgas-

kondensering (Svensk Fjärrvärme, 2013). En större temperaturdifferens erhålls i

kondensorn med en lägre returtemperatur på fjärrvärmenätet och således kan mer

värmeenergi utvinnas ur rökgaserna. Effektökningen, till följd av lägre

returtemperatur, är olika stor beroende på vilket bränsle som används. I Figur 2.10

finns en sammanställning av effektökningen i procent av pannans effekt som en

funktion av returtemperaturen för några olika bränsletyper. Sammanställning är

gjord av Fagersta Energetics AB på befintliga anläggningar och är hämtad ut

beskrivningen för LAVA-kalkylen (Selinder & Walletun, 2009).

Figur 2.10 Exempel på effektökning i procent av panneffekten vid varierande primär

returtemperatur baserat på befintliga anläggningar (Selinder & Walletun, 2009).

26

2.7 Ekonomiska effekter En bra avkylning i en kundcentral ger ekonomiska fördelar enligt de positiva

effekter med minskad returtemperatur som tidigare beskrivits. Vilket i sin tur leder

till miljömässiga fördelar tack vare minskat energibehov. Med en bra avkylning

ökar effektuttaget och därmed leveranskapaciteten för fjärrvärmenätet, det behövs

då mindre volym för att tillföra samma mängd värmeenergi. Det finns inga

speciella nackdelar av att sänka returtemperaturen, men sommartid kan det

eventuellt uppstå låga flöden i perifera delar av nätet, vilket kan ge problem med

att hålla en tillräcklig temperatur på varmvattnet (Walletun, 2000b).

De direkta ekonomiska effekterna av en lägre returtemperatur beror på vilken

marginalkostnad som fjärrvärmeverket har för produktionen av fjärrvärmen.

Marginalkostnaderna beror på uppbyggnaden av verket, t.ex. möjligheten till

rökgaskondensering, samt vilket bränsle som används och kostnaden utav det.

Alltså är produktionsmixen viktig för att analysera vad för effekt en lägre

returtemperatur har på det specifika fjärrvärmenätet.

De potentiella ekonomiska besparingar som ett fjärrvärmebolag kan erhålla vid en

sänkning av returtemperaturen är direkt relaterade till sparad energi. För kunden

förändras däremot inte effektuttaget till följd av en effektivare avkylning eftersom

värmebehovet är detsamma, dvs. så länge inga ändringar gjorts på de sekundära

sidorna. Om kunden är ägare av kundcentralen kan fjärrvärmeleverantören tillämpa

en flödesavgift för att skapa incitament hos kunden för att effektivisera sin

avkylning. En ökad avkylning ger ett minskat flöde och således en minskad

flödesavgift för kunden. Flödesavgiften är vanligtvis baserad på att kunder med en

överkonsumtion av flöde debiteras en flödesavgift, medan kunder med bra

avkylning erhåller en bonus.

2.7.1 Livscykelkostnadskalkyl

För att beräkna lönsamheten med en investering, i detta fall en ny kundcentral, kan

olika ekonomiska modeller användas. Livscykelkostnadskalkyl, LCC, är en variant

av nuvärdesmetoden eller kapitalvärdesmetoden som omvandlar kommande

kostnader eller besparingar under investeringens livslängd till dagens värde

(Energimyndigheten, 2011). En LCC-beräkning är av intresse då drift och

underhållskostnader utgör en större del av kostnaderna över livstiden. Den

grundläggande metodiken för en LCC-beräkning är att summera investerings-

kostnaden med totala drift- och underhållskostnader som skalats ner till dagens

värde med hjälp av en nusummefaktor eller nuvärdesfaktor. Nuvärdesfaktorn

används för att räkna ut nuvärdet av ett engångsbelopp medan nusummefaktorn

27

räknar ut nuvärdet av ett årligen återkommande belopp. Faktorerna beräknas enligt

Ekvation 2.8 respektive Ekvation 2.9. Kalkylräntan utrycker avkastningskrav eller

ränta för långivaren på investerat kapital och bestäms generellt utifrån tre kriterier:

faktiska kostnader för kapital, avkastning på alternativa investeringar samt risker

med investeringen. Ju högre kalkylränta, desto mindre är framtida besparingar

värda. Kalkylperioden baseras istället på den förväntade tekniska livslängden, den

ekonomiska livslängden eller förutspådd brukstid.

𝑛𝑢𝑣ä𝑟𝑑𝑒𝑠𝑓𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 = 1

(1 + 𝑟𝑘)𝑛

Ekvation 2.8

𝑛𝑢𝑠𝑢𝑚𝑚𝑒𝑓𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 = 1 − (1 + 𝑟𝑘)−𝑛

𝑟𝑘

Ekvation 2.9

där:

𝑟𝑘 = 𝑘𝑎𝑙𝑘𝑦𝑙𝑟ä𝑛𝑡𝑎𝑛 [%]

𝑛 = 𝑘𝑎𝑙𝑘𝑦𝑙𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 [å𝑟]

2.8 Felorsaker till dålig avkylning Då komponenterna i en kundcentral är många finns det också många möjliga

orsaker till dålig avkylning i en kundcentral. För radiator- respektive

tappvarmvattensystemet finns på båda sidor ett varierande antal temperaturgivare,

en reglercentral, ett ställdon och en styrventil. Övriga komponenter är pump för

radiatorsystemet respektive för varmvattencirkulationen. På radiatorsidan finns ett

expansionskärl i indirekta system. Vidare finns säkerhetsventiler, manometer,

termometrar, packningar, kopplingar, påfyllningsventil, backventil för kallvatten,

smutsfilter och förbigång (Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2009) vilka kan ses i

kopplingsschemat i Figur 2.3. Kundens komfort och/eller avkylningen kan

påverkas av felaktigheter i någon av dessa komponenter. Nedan presenteras de

felorsaker som betraktas som vanligt förekommande under förutsättning att

kundcentralen är korrekt inkopplad, med indirekt kopplat radiatorsystem:

Styrventilen – Ventilen har fastnat i ett läge och regleringen sker därför

inte korrekt. Alternativt kan inte ventilen sluta helt tätt, vilket orsakar ett

lågt primärflöde genom värmeväxlaren även när inget värmebehov

föreligger och således ingen avkylning sker. Styrventilen kan vara under-

eller överdimensionerad vilket utöver sämre avkylning skapar en sämre

reglering av temperaturen på den sekundära sidan. Ventilen kan behöva

motioneras eller bytas ut.

28

Värmeväxlaren – Värmeväxlarytorna har försmutsats med tiden vilket ger

sämre överföring av värme. Värmeväxlaren kan vara underdimensionerad

vilket liksom försmutsning kräver ett högre flöde för att tillgodose

värmebehovet. Överdimensionering ger istället sämre reglering.

Värmeväxlaren kan därmed behöva rengöras alternativt bytas ut.

Börvärdesinställningar – Felaktiga inställningar som ger felaktiga

framledningstemperaturer på de sekundära sidorna. Det kan till exempel

bero på en hög värmekurva på radiatorsystemet vilket i sin tur ger hög

sekundär returtemperatur och följaktligen hög primär returtemperatur.

Regulatorn – Regleringen sker felaktigt av okänd orsak och orsakar sämre

komfort och försämrad returtemperatur. Regulatorn kan behöva bytas ut.

Regulatorparametrar kan vara slumpmässigt valda och inställda därefter,

vilket också orsakar en sämre reglering.

Ställdon – Ett långsamt ställdon tillsammans med en effektiv

värmeväxlaryta ger långsam reglering och orsakar sämre komfort.

Långsam reglering orsakar likväl dålig avkylning till följd av fluktuerande

sekundär framledningstemperatur. Ställdonet kan ha låst sig i ett läge vilket

ger samma effekt som om styrventilen låst sig.

Givare – Utomhusgivare, inomhusgivare eller tappvarmvattengivare kan

vara defekta eller felaktigt placerade vilket orsakar felaktig reglering av

temperaturerna på sekundärsidan och således en sämre avkylning.

Injustering av sekundär värmesida – Dålig/obefintlig injustering av

radiatorsidan orsakar ojämn temperaturfördelningen i fastigheten, sämre

radiatoravkylning och därmed också sämre avkylning i kundcentralen.

Shuntar och kortslutningar – Gamla installationer orsakar att en del

vatten inte kyls av i radiatorkretsen och leds direkt tillbaka till

värmeväxlaren och orsakar sämre avkylning i kundcentralen. Allt vatten i

radiatorkretsen behöver passera någon form av avkylning.

Dålig regleringen i form av börvärdesinställningar, ventilfunktion, etc. är en

generellt vanlig anledning till sämre avkylning. Injusteringen av det sekundära

radiatorsystemet är en ännu viktigare faktor än regleringen, men ligger utanför

kundcentralens systemgräns. Som tidigare nämnt så under låga utomhus-

temperaturer är returtemperaturen från radiatorsidan av störst inverkan på den

totala primära returtemperaturen från kundcentralen. Det är därmed oerhört viktigt

med ett korrekt injusterat sekundärnät där avkylningen i fastigheten är bra och utan

några shuntar och kopplingar som orsakar flöde med hög temperatur tillbaka till

värmeväxlaren. Försmutsning av värmeväxlare uppfattas som ett mindre aktuellt

problem i jämförelse med injusteringen då det generellt är av liten grad och därmed

inte har någon stor inverkan på returtemperaturen.

29

2.9 Diagnostisering av kundcentraler En diagnostisering görs för att utvärdera en kundcentrals skick samt behov av

injusteringar och åtgärder. Diagnostisering bör slutligen resultera i: inga

felaktigheter i utrustningen; börvärden korrekt inställda; kännedom om

försmutsningsgrad av respektive värmeväxlare samt känd injusteringsmetod för det

sekundära värmesystemet (Råberger & Walletun, 1996).

Genom att titta på en kundcentrals överkonsumtion av flöde kan en första

indikation erhållas av att en diagnostisering är av intresse. Överkonsumtionen

erhålls när den aktuella flödeskonsumtionen sätts i relation till returtemperaturen på

övriga fjärrvärmenätet vid ett visst effektuttag. Vidare kan den övergripande

prestandan för kundcentralen identifieras genom att studera loggade temperaturer,

effektuttag och flöden på både primär- och sekundärsidorna. Med hjälp av dagens

driftövervakningssystem, som kan vara dygns-, tim- eller minutavlästa mätvärden,

kan en snabb återkoppling erhållas när fel uppstår i en kundcentral. Det är lättare

att identifiera orsaken jämfört med om endast månadsavläsningar finns tillgängliga,

vilket var vanligare förr. Med timavläsningar erhålls möjligheten att studera effekt-

uttaget hos kunden under olika delar av dygnet vilket ger möjlighet att snabbt

identifiera problemet (Walletun, 1999). Med driftövervakningen är det också enkelt

att avgöra om felet ligger i tappvarmvattensystemet eller radiatorsystemet.

För en fullständig diagnos behövs indata från de sekundära sidorna av en

kundcentral, men det är vanligt att fjärrvärmebolagen endast har primärdata

tillgänglig. Idag finns internetbaserade program som kan köpas med kundcentralen

och som kan avläsa både primära och sekundära temperaturer och vidare analysera

funktionen i kundcentralen samt larma när det sker en avvikelse. Driften av

kundcentralen kan då ofta styras från annat håll eller om fysisk åtgärd behöver

göras kan detta planeras och tidsoptimeras utifrån analysen av data.

För att studera hur radiatorsystemet respektive varmvattencirkulationen fungerar

var för sig och hur de påverkar den primära returtemperaturen kan ett enklare

funktionstest genomföras där styrventilerna systematiskt stängs och temperaturerna

på de olika strömmarna kan då studeras. Eventuellt läckage genom styrventil,

felaktig reglering eller försmutsad värmeväxlare kan misstänkas med resultatet av

ett sådant funktionstest. Detta görs under natten då det vanligtvis inte förekommer

några störande tappningar av varmvatten som påverkar returtemperaturen. Då

styrventilen till en sekundärsida stängs av under en tid erhålls den primära

returtemperaturen från den andra sekundära sidan som den totala primära

30

returtemperaturen. Temperaturen på primärflödet ska då närma sig den sekundära

sidans returtemperatur utefter den möjliga grädigkeit vid aktuellt effektuttag.

Med ett driftövervakningssystem som har tillgång till både primär- och

sekundärdata skulle felorsakerna beskrivna i avsnitt 2.8 kunna identifieras. Flöden

och temperaturer kan plottas med tiden och användas för analys av kundcentralens

funktion vilket beskrivs kort nedan och vilket utnyttjas vidare i fallstudien.

Styrventilen – Om ventilen fastnat i ett visst läge är det primära flödet

genom värmeväxlaren konstant och varierar inte efter värmebehovet. Vid

ett totalt öppet läge är temperaturen på sekundärsidan generellt extremt

förhöjd. Då varmvattentappningarna varierar kan det ge kraftiga

variationer på tilloppstemperaturen av varmvatten. På radiatorsidan är det

sekundära flödet mer konstant vilket också resulterar i att ett konstant

primärt flöde ger en ständigt högre/lägre sekundär framledningstemperatur

På så vis påverkas både komforten och den primära returtemperaturen.

Värmeväxlaren – Flödet på den primära sidan är högt i förhållande till

tillförd effekt. Vad gäller försmutsad värmeväxlaryta kan detta vara svårt

att direkt upptäcka då flödet normalt har ökat successivt med tiden men

skulle kunna identifieras med ett funktionstest.

Börvärdesinställningar – Framledningstemperaturerna på den sekundära

sidan stämmer inte med de generellt önskvärda börvärdet på

tappvarmvatten- respektive värmesidan och om det inte är regleringsfel i

form av kraftigt varierande temperaturer kan det bero på felinställning.

Regulatorn – Felaktig reglering syns tydligt då den sekundära

framledningen fluktuerar med tiden.

Ställdon – En låsning av ställdonet ger samma effekt som om styrventilen

låst sig. Ställdonet kan också vara långsamt vilket syns på en långsam och

fluktuerande reglering av styrventilen.

Givare – Om en sekundär temperatur är lägre än på den motsvarande

primära sidan ges en felaktig avläsning av en av temperaturgivarna, vilket

enkelt kan visualiseras vid ett funktionstest.

Injustering av sekundär värmesida/shuntar och kortslutningar – En

dåligt injusterad radiatorsida eller shuntar och kortslutningar som orsakar

höga temperaturer tillbaka till kundcentralen är inget som upptäcks med ett

driftövervakningssystem utan bör ses över före en installation av

fjärrvärme eller före en optimering av kundcentralen men kan följaktligen

misstänkas av dålig avkylning i sekundärkretsen.

31

3 Metod Här presenteras de grundläggande moment som används för genomförandet av

studien.

Syftet med denna studie är att utreda den ekonomiska lönsamheten till följd av

ökad avkylning vid ett fullständigt utbyte av en kundcentral på fjärrvärmenätet.

Således syftar studien till att uppskatta om det är ekonomiskt lönsamt att ersätta en

kundcentral före det att dess tekniska livslängd anses vara uppnådd, med hänsyn

till den ökade avkylningen. För att utföra en verklighetsanpassad studie baserades

arbetet på en fallstudie. Därmed utvärderades metodiken direkt genom att

appliceras på existerande kundcentraler som hade en överkonsumtion av flöde. De

enskilda kundcentralernas prestanda analyserades och var till underlag för studien.

3.1 Litteraturstudie De positiva effekter som låg returtemperatur på fjärrvärmenätet kan ge har varit

viktiga för initieringen av studien. Genom studering av den grundläggande

läroboken District Heating and Cooling av Svend Frederiksen och Sven Werner

(Frederiksen & Werner, 2013), tillsammans med en del tidigare studier inom ämnet

fastställdes dessa effekter. För att vidare utröna vad som reglerar retur-

temperaturen från en kundcentral och vad som också generellt orsakar dålig

avkylning har ett antal rapporter inom ämnet studerats. För att sammanställa de

vanligaste felorsakerna till dålig avkylning så användes ett antal genomgående

studier som var 15-20 år gamla. De behandlade därmed inte driftövervaknings-

system i någon större utsträckning, eftersom detta har utvecklats under senare år.

3.2 Studiebesök Ett studiebesök gjordes hos Alfa Laval i Ronneby för att få större inblick i hur

driftövervakningssystem kan användas för att identifiera felorsaker. I Ronneby sker

en del av Alfa Lavals tillverkning av kundcentraler. Där erhölls möjligheten att

med Mats Persson, Manager Large District Heating Systems på Alfa Laval,

diskutera Alfa Lavals driftövervakningssystem IQHeat, ett internetbaserat verktyg

som tillåter kontinuerlig övervakning av prestandan i den enskilda kundcentralen.

Studiebesökets övergripande syfte var att skapa en fördjupad förståelse kring låg

returtemperatur på fjärrvärmenätet, funktionen av en kundcentral och identifiering

av felorsaker. I detta var även Rolf Jönsson, Product Manager District Heating

Systems, och Per-Ola Helin, Laboratory Manager, på Alfa Laval tillgängliga för

intervju och diskussion. Erfarenheterna från detta studiebesök användes som grund

vid beskrivning av kundcentralers generella uppbyggnad och funktion.

32

3.3 Insamling av mätdata Mätdata till fallstudien samlades in från LKF och Kraftringen. Av Kraftringen

tillhandahölls loggad primärdata för de utvalda kundcentralerna så som effekuttag,

flöde, framlednings- och returtemperatur. Detta medan LKF tillhandahöll

sekundärdata för radiator- och tappvarmvattensystemet i form av loggade

temperaturer på de olika strömmarna. Som ett första steg i urvalet av kundcentraler

till fallstudien togs en lista fram över LKF:s kundcentraler med mätdata över flöde

och total avkylning. Listan erhölls från Kraftringen och redovisade

överkonsumtionen av flöde för respektive kundcentral i jämförelse med om den

enskilda kundcentralen hade samma avkylning som medelvärdet för LKF:s nät.

Urvalet av kundcentraler till vidare analys baserades på Kraftringens lista samt

kompletterande information från LKF angående loggad data, ålder, kopplingstyp

samt injustering och uppbyggnad av sekundärsystemet för respektive kundcentral.

För att förenkla studien studerades endast kundcentraler med indirekt två-

stegskoppling samt enkla sekundära radiatorsystem. Således valdes de

kundcentraler bort som inkluderar sekundära värmesystem med ventilation,

ackumulatortank eller liknande.

Med månatliga uppgifter från Kraftringen analyserades medelavkylningen samt

flödet i förhållande till effektuttaget för respektive kundcentral. En låg avkylning

och en hög flödes/effektuttags-kvot (Q/W-kvot) tyder på en föreliggande

förbättringspotential. Ett lämpligt antal kundcentraler valdes ut till vidare analys

baserat på Kraftringens uppgifter tillsammans med uppgift om tillgänglighet av

loggad sekundärdata från LKF.

En första diagnostisering av kundcentralernas prestanda, dvs. en nulägesanalys av

kundcentralernas avkylning, gjordes med insamlad mätdata. Därefter analyserades

kundcentralernas nuvarande funktion med ett funktionstest där styrventilen för

respektive sekundärt system stängdes under en viss tidsperiod. Vidare uppskattades

hur avkylningen, och därmed returtemperaturen, i respektive kundcentral kunde

förbättras vid varierande radiatorlast genom ett utbyte av kundcentralen. För att

uppskatta den ökade avkylningens ekonomiska påverkan för fjärrvärmebolaget

beaktades dess inverkan på värmeförluster och pumpenergi i fjärrvärmenätet samt

rökgaskondensering vid fjärrvärmeproduktion. För att kunna skala upp inverkan

och således avgöra dess ekonomiska påverkan applicerades resultatet på ett möjligt

framtida scenario. Tillvägagångssättet beskrivs mer detaljerat i kapitel 4.

33

4 Applicerad metodik i fallstudie Här presenteras den metodik som har använts och utvecklats för att kunna

utvärdera den ekonomiska lönsamhet som potentiellt kan erhållas till följd av ökad

avkylning vid utbyte av en kundcentral.

För att undersöka vilken ekonomisk effekt som avkylningsprestandan kan ha i en

kundcentral kan olika metoder användas. Ett tillvägagångssätt hade kunnat vara att

genomföra en grundligare litteraturstudie och använda resultat från tidigare

beräkningar och simulering samt komplettera med intervjuer av fjärrvärmebolag

och fastighetsägare i kombination med enkätundersökning. Ett annat alternativ som

tillämpades i denna studie var att genomföra en fallstudie. Då varje kundcentral har

en individuell prestanda, och då en ökad avkylning i en kundcentral inte ger samma

effekt på flödeskonsumtionen i en annan, ger en fallstudie ett mer korrekt resultat

för den enskilda kundcentralen. Detta jämfört med den grova uppskattning som

skulle följa från användning av tidigare studiers resultat och intervjuer. Den

främsta nackdelen med att göra en fallstudie är att generaliserbarheten minskar och

resultatet behöver inte vara applicerbart på andra kundcentraler.

4.1 Metodik för att avgöra kundcentralers

prestanda

A. Diagnostisering av kundcentraler

För att kunna överskåda kundcentralernas generella funktion plottades LKF:s

loggade sekundärdata som funktion av tiden. I respektive kundcentrals graf

visualiserades avkylningen för radiatorsystemet samt varmvattencirkulationen. Där

utlästes den primära returtemperaturens förhållande till de sekundära systemen. I

diagrammen utmärkte varmvattentappningar sig då den primära returtemperaturen

drastiskt sjönk när förvärmaren aktiverades, och primärströmmen värmeväxlades

mot inkommande kallvatten. För att avkylningen för radiatorsystemet samt

varmvattencirkulationen skulle kunna anlyseras var det viktigt att undvika perioder

då varmvattentappningar sker.

Som ett funktionstest stängdes styrventilerna av för de sekundära systemen, med

hjälp av en programmerad funktion i LKF:s driftdator (detta hade även kunnat

genomföras manuellt). Funktionstestet genomfördes nattetid för att undvika

störande varmvattentappningar, men ett alternativ var att genomföra funktionstestet

dagtid under en tid då sannolikheten för tappningar var generellt låg.

34

I detta fall gjordes funktionstestet enligt följande tidsintervall:

1. Tappvarmvattensidans styrventil stängd i 30 minuter.

2. Båda styrventilerna stängda i 30 minuter.

3. Radiatorsidans styrventil stängd i 30 minuter.

För en väl fungerande kundcentral ska den primära returtemperaturen reagera

enligt nedan på de olika stängningarna:

1. När styrventilen för tappvarmvattensidan hålls stängd bör den primära

returtemperaturen närma sig returtemperaturen på den sekundära radiator-

sidan. Beroende på det aktuella effektuttaget varierar den grädigkeit som

bör uppvisas, maximalt 3ºC, vilket beskrevs i avsnitt 2.4.2 . Med det i

åtanke kan möjligheten att förbättra aktuell grädigkeit uppskattas.

2. När båda styrventilerna är avstängda bör alla temperaturer som loggas i

systemet minska till följd av värmeförluster till omgivningen då ingen

värmeväxling sker.

3. När tappvarmvattensidans styrventil öppnas igen men radiatorsidans

styrventil behålls stängd bör den primära returtemperaturen direkt öka mot

varmvattencirkulationens temperatur.

Om den primära returtemperturen är högre eller lägre än den borde vara i det

aktuella tidsintervallet kan eventuell försmutsning av värmeväxlarna misstänkas

eller läckage i styrventilerna upptäckas.

B. Modellantagande

En modell för hur kundcentralen beter sig under olika förutsättningar behövs för att

senare kunna approximera kundcentralens prestanda. Då förutsattes

tappvarmvattenlasten vara konstant över året. Temperaturen på inkommande

kallvatten och likaså utnyttjandet av tappvarmvatten kan variera något över året,

men överlag bedöms antagandet vara godtagbart. Radiatorlasten däremot antogs

vara linjärt beroende av utomhustemperaturen inom kundcentralens aktuella

uppvärmningsintervall, vilket innebär att den radiatoreffekt som tas ut vid en

specifik utomhustemperatur enkelt kan beräknas enligt Ekvation 4.1.

𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑜𝑟𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡𝑢𝑡𝑛𝑦𝑡𝑡𝑗𝑎𝑛𝑑𝑒 = (𝑇𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑠 − 𝑇𝑢𝑡𝑒)

(𝑇𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑠 − 𝑇𝐷𝑈𝑇) [%]

Ekvation 4.1

35

Således kunde totalt effektuttag jämföras med radiatorlast och tappvarmvattenlast

utifrån loggad primärdata. Modellantagandets överrensstämmande med

verkligheten kunde uppskattas genom att använda data för mer än ett år där

effektlasterna sorterades efter stigande utomhustemperatur och plottades i en graf.

Denna modell är vad studien bygger på och därav är kontrollen av

modellantagandet viktigt.

C. Undersökning av dimensionering

Om modellantagandet, att tappvarmvattenlasten är konstant över året, är godtagbart

kan den radiatoreffekt som bör installeras vid DUT lösas ut från de

dygnsmedelvärden av loggad primärdata som användes vid modellantagandet. En

linjär regression av effektuttagen görs på den linjära ekvationen 𝑦 = 𝐴 + 𝐵 ∙ 𝑥, där:

𝑦 = 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑒𝑙𝑙𝑡 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑡 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡𝑢𝑡𝑡𝑎𝑔

𝐴 = 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑎𝑝𝑝𝑣𝑎𝑟𝑚𝑣𝑎𝑡𝑡𝑒𝑛𝑙𝑎𝑠𝑡

𝐵 = 𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑜𝑟𝑙𝑎𝑠𝑡

𝑥 = 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑒𝑙𝑙𝑡 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑜𝑟𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡𝑢𝑡𝑛𝑦𝑡𝑡𝑗𝑎𝑛𝑑𝑒

Således itererades data baserat på loggad utomhustemperatur med hjälp av Solver-

funktionen i Microsoft Excel och på så vis erhölls den dimensionerande

radiatorlasten ifrån den linjära regressionen. Från den linjära regressionen kunde en

varians från verkligt loggat effektuttag konstateras vilket gav en indikation på

anpassningens förhållande till verkligheten.

Vad gäller dimensionering av tappvarmvattenväxlaren jämfördes den aktuella

installerade effekten med redovisade värden i den tekniska bestämmelsen F:101 av

Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, vilka beror på antalet lägenheter och kan ses i

Figur 2.7. Den tappvarmvatteneffekt som behövs per lägenhet avtar när antalet

lägenheter i fastigheten ökar, detta till följd av sammanlagringseffekten.

D. Uppskattning av radiatoravkylning

För att kunna jämföra den tekniskt möjliga grädigkeit på radiatorsidan med aktuell

prestanda för kundcentralen behövs en generell returtemperaturkurva för

radiatorkretsen. Ett mått på den aktuella avkylningen i radiatorkretsen vid

varierande utomhustemperatur erhölls med loggad sekundärdata.

Radiatoravkylningen, dvs. sekundär radiatorreturtempertur subtraherat från

sekundär framledningstemperatur, linjäranpassades och antogs öka med minskande

utomhustemperatur. Däremot fanns vetskapen om att avkylningen troligtvis

varierar över dygnet beroende på husdynamiken, som förklarades i avsnitt 2.5.2 ,

samt om utomhustemperaturen är på väg upp eller ner och således om fastigheten

36

behöver mer intern värme eller om den avger värme. Genom att kombinera, den av

LKF givna, värmekurvan (sekundära framledningstemperaturkurvan) med den

linjäranpassade radiatoravkylningen erhölls en returtemperaturkurva för

radiatorkretsen som funktion av utomhustemperaturen. Med denna uppskalning av

radiatoravkylningen erhölls en uppskattning om radiatorkretsens beteende vid

utomhustemperaturer som det saknades loggningar för, t.ex. avkylningen i

radiatorkretsen vid fullt effektutnyttjande. Utifrån den uppskattade

returtemperaturkurvan kunde även den möjliga grädigkeit som kan erhållas med

modern teknik bestämmas vid varierande effektuttag. Detta öppnade upp

möjligheten att senare jämföra den tekniskt möjliga grädigkeit med den

uppskattade aktuella grädigkeit för kundcentralens radiatorvärmeväxlare.

E. Uppskattning av varmvattencirkulationen

För att uppskatta tappvarmvattensidans inverkan på den totala returtemperaturen

behövs sekundärdata. Då loggad sekundärdata vanligtvis inte finns tillgänglig i

större utsträckning utnyttjades istället primärdata under antagandet om att

effektuttaget på tappvarmvattensidan är relativt konstant över året. Därmed

bortsågs det ifrån eventuella varmvattentappningars inverkan på returtemperaturen.

Tappningarna förutsattes endast ha en positiv inverkan, dvs. sänkning av den totala

returtemperaturen, och studien genomfördes med endast hänsyn till

varmvattencirkulationens inverkan på den totala returtemperaturen.

Varmvattencirkulationen studerades från loggad primärdata under sommaren då

ingen radiatorlast förelåg, samt nattetid då inga tappningar skedde. På så vis erhölls

den primära returtemperatur som varmvattencirkulationen ger, vilken antogs vara

konstant över året oavsett vad framledningstemperaturen är. Detta antagande

ansågs vara godtagbart då den primära framledningstemperaturen generellt är som

lägst under sommaren vilket orsakar ett högre flöde genom värmeväxlaren för att

överföra samma mängd energi. Således ges längre tid för värmeöverföringen vid

högre framledningstemperaturer och möjlighet för den primära returtemperaturen

att komma ner till samma nivå som under sommaren.

F. Uppskattning av prestandan som funktion av

utomhustemperaturen

För att utreda förbättringspotentialen i kundcentralen vad gäller ökad avkylning

behövs en uppskattning av den aktuella prestandan för att jämföras med vad som är

tekniskt möjligt. Eftersom tappvarmvattenlasten antogs vara konstant över året

medan radiatorlasten ökar med sjunkande utomhustemperatur, uppskattades

prestandan som en funktion av utomhustemperaturen. Detta för att kunna applicera

37

prestandan på olika scenario med varierande utomhustemperatur samt för att

överskådligt kunna kartlägga kundcentralens förbättringspotential.

Den aktuella primära radiatorreturtemperaturen, vid olika utomhustemperaturer

uppskattades från loggad primärdata där det totala flödet, �̇�𝑡𝑜𝑡, totala effektuttaget,

𝑄𝑡𝑜𝑡, totala primära framledningstemperaturen, 𝑇𝑓𝑟𝑎𝑚_𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟, respektive retur-

temperaturen samt utomhustemperaturen erhölls. Detta med antagandet att ingen

värmeförlust sker vid värmeväxlingen. Data valdes ut för nätter då ingen

varmvattentappning skedde. Radiatoreffektuttaget, 𝑄𝑟𝑎𝑑, vid de aktuella utomhus-

temperaturerna uppskattades då med hjälp av Ekvation 4.1, och således även det på

tappvarmvattensidan, 𝑄𝑉𝑉𝐶, då det totala effektuttaget är känt enligt Ekvation 4.2.

𝑄𝑉𝑉𝐶 = 𝑄𝑡𝑜𝑡 − 𝑄𝑟𝑎𝑑

Ekvation 4.2

Följaktligen beräknades det primära massflödet för tappvarmvattensidan, �̇�𝑉𝑉𝐶,

med Ekvation 4.3 och på så vis erhölls även massflödet på radiatorsidan, �̇�𝑟𝑎𝑑, när

det totala flödet var känt enligt Ekvation 4.4, där 𝐶𝑝 är den specifika

värmekapaciteten för vattnet.

�̇�𝑉𝑉𝐶 =𝑄𝑉𝑉𝐶

𝐶𝑝 ∙ (𝑇𝑓𝑟𝑎𝑚_𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟 − 𝑇𝑉𝑉𝐶_𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟)

Ekvation 4.3

�̇�𝑟𝑎𝑑 = �̇�𝑡𝑜𝑡 − �̇�𝑉𝑉𝐶

Ekvation 4.4

När det primära massflödet och effektuttaget på radiatorsidan samt den primära

framledningstemperaturen var kända, erhölls den aktuella returtemperaturen på

radiatorsidan, 𝑇𝑟𝑎𝑑.𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟_𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟, från Ekvation 4.5.

𝑇𝑟𝑎𝑑.𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟_𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟 = 𝑇𝑓𝑟𝑎𝑚_𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟 −𝑄𝑟𝑎𝑑

𝐶𝑝 ∙ �̇�𝑟𝑎𝑑

Ekvation 4.5

Med den aktuella returtemperaturen given och vetskapen om vilken grädigkeit som

skulle kunna uppnås med modern teknik vid olika utomhustemperaturer erhölls en

potentiell primär radiatorreturtemperatur som åsyftade förbättringspotentialen i

radiatorvärmeväxlaren. Förändringar på övriga flöden och temperaturen kunde

38

således beräknas då effektuttaget förblir detsamma. Detta gjordes för ett antal

loggningar vid närliggande utomhustemperaturer och vägdes ihop till ett

medelvärde för respektive parameter. Resultatet för de olika strömmarna vid

flertalet utomhustemperaturer plottades vilket gav en visualisering av den

nuvarande prestandan och förbättringspotentialen i kundcentralen. För att skapa en

jämförelse med vikten av att injustera sekundärsystemen gjordes en likadan

beräkning fast där även temperaturen på varmvattencirkulationen drogs ner.

4.2 Metodik för att avgöra inverkan på

distribution och produktion Utan modeller eller simuleringsprogram kan det vara en svår uppgift att avgöra

avkylningens inverkan på distribution och produktion. Svensk Fjärrvärme har tagit

fram ett beräkningsverktyg, en så kallad LAVA-kalkyl. Kalkylen kan utnyttjas för

att beräkna påverkan på distribution samt produktion till följd av förändrad fram-

eller returledningstemperatur på fjärrvärmenätet. Detta verktyg måste

implementeras specifikt för varje fjärrvärmenät men kan sedan användas för att

uppskatta vad en ökad avkylning har för påverkan på bland annat värmeförluster,

pumpenergi och rökgaskondensering. I Kraftringens fall fanns ingen sammanställd

LAVA-kalkyl att tillgå under studien utan de använde sig istället av

beräkningsprogrammet Netsim för simulering av olika driftparametrar på

distributionsnätet. Netsim är utvecklat av Vitec Energy och är ett

beräkningsprogram för fjärrvärme- och fjärrkylanät. Kraftringens Netsim-modell

var uppbyggd för Lunds fjärrvärmenät och tog inte hänsyn till andra

sammankopplade nät utanför Lunds stadskärna.

A. Uppskattning av påverkan på värmeförluster

För att uppskatta en ökad avkylnings inverkan på värmeförlusterna på

fjärrvärmenätet simulerades olika driftfall avseende utomhustemperaturen i

Netsim. Varje kundcentral hade då ett visst effektuttag baserat på historisk data.

För varje driftfall gjordes två simuleringar där hela fjärrvärmenätets

returtemperatur varieras. De värmeförluster som antogs kunna sparas vid ökad

avkylning beräknades med hjälp av skillnaden på värmeförlusterna vid de två olika

simuleringarna, för respektive driftfall. För att skala ner de sparade

värmeförlusterna till den enskilda kundcentralen beräknades kundcentralens andel

på nätet utifrån aktuella effektuttag. En möjlig besparing av värmeförluster erhölls

genom att applicera resultatet på den möjliga avkylningsökning som tidigare

uppskattats för den enskilda kundcentralen.

39

B. Uppskattning av påverkan på pumparbete

För att uppskatta en ökad avkylnings inverkan på pumparbete behöver minskat

flöde samt tryckhöjning till följd av ökad avkylning vara kända. Även i detta fall

användes Netsim med simulering av samma driftfall som för värmeförlusterna.

Endast påverkan på distributionspumpen vid Gunnesboverket beräknades medan

pumpar vid övriga värmeverk (Ångkraftverket och Södra verket) i Lund

försummades då de endast stod för någon procentandel. Simulering i Netsim

gjordes vid två olika returtemperaturer för respektive driftfall, precis som med

värmeförlusterna, varifrån distributionspumpens totala tryckhöjning i fjärrvärme-

nätet samt det totala flödet genom pumpen erhölls. För att beräkna den minskade

pumpenergin till följd av ökad avkylning i en enskild kundcentral antogs en

verkningsgrad för pumpens arbete och applicerades på kundcentralens effektandel

på nätet. Beroende på var kundcentralen befinner sig på nätet kan ökad avkylning

ge olika möjligheter för pumpen att minska på sin tryckhöjning, detta eftersom

tillräckligt differenstryck måste hållas vid den mest perifera kundcentralen. Denna

inverkan är inget som det togs hänsyn till i simuleringen med Netsim.

C. Uppskattning av påverkan på rökgaskondensering

För uppskattning av vilken påverkan en lägre returtemperatur har på rökgas-

kondenseringen utnyttjades vetskapen om att effektökningen kan uppskattas till en

viss procentandel av värmepannans totala effekt. Detta beroende på hur stor den

ökade avkylningen är samt beroende på vilken bränsletyp som används, enligt

Figur 2.10. Effektökningen uppskattades genom avläsning i grafen vid aktuell

returtemperatur och för aktuell bränslemix. Den sparade bränsleenergin beräknades

därefter genom uppskattning av pannans effekt samt antalet fullasttimmar utifrån

ett prognostiserat varaktighetsdiagram för Örtoftaverket år 2015. För att applicera

denna besparing på den enskilda kundcentralen utnyttjades dess effektandel på

fjärrvärmenätet som erhölls från Netsim.

4.3 Metodik för ekonomisk analys

A. Applicering på scenario

För att uppskatta vad en ökad avkylning i den enskilda kundcentralen kan ha för

utslag över tid så skapades ett normalårs-scenario. För varje månad antogs den

normalårsmedeltemperatur utomhus, enligt normalårskorrigerade värden från

SMHI. För respektive utomhustemperatur avlästes den möjliga prestanda som

tidigare uppskattades för kundcentralen. På så vis kunde den möjliga besparingen

av flöde, och i förlängningen påverkan på energianvändningen på fjärrvärmenätet

och i värmeproduktionen, skalas upp för en längre period. De energibesparingar

40

som erhållits omvandlades till kostnadsbesparingar genom att applicera det på

värme-produktionens uppskattade marginalkostnad samt ett uppskattat elpris. Även

ett scenario gjordes där marginalkostnaden och elpriset skalades upp till avsevärt

högre nivåer, detta för att se hur stor inverkan dessa parametrar hade på resultatet.

B. Livscykelkostnadskalkyl

För att avgöra vilken inverkan den ökade avkylningen i kundcentralen har på den

ekonomiska lönsamheten för ett utbyte av kundcentralen uppskattades investerings-

och installationskostnaderna för en typisk installation och jämfördes med de

kostnadsbesparingar som kunde åstadkommas över en vald tidsperiod. I en

fullständig livscykelkostnadsanalys ska även andra aspekter tas med, vilket

beskrevs i avsnitt 2.7.1 . Då denna studie endast fokuserar på inverkan av ökad

avkylning resulterar detta alltså i en begränsad livscykelkostnadskalkyl.

För att påvisa en eventuell ekonomisk lönsamhet av ett utbyte av kundcentralen

valdes en kalkylränta för investeringen, detta utifrån den kalkylränta som

Kraftringen normalt använder. Även en kalkylperiod valdes och denna för en

uppskattad realistisk ekonomisk livslängd. Därmed gjordes en begränsad

livscykelkostnadskalkyl, med endast avseende ökad avkylning.

Då Kraftringen inte är ägare till kundcentralerna i sitt fjärrvärmenät har de ingen

rådighet över när kundcentraler ska bytas ut. Dock tillämpar de en flödesavgift för

kunderna som har till syfte att utgöra ett incitament för att arbeta mot en bättre

avkylning. Kundens ekonomiska lönsamhet med ett utbyte av kundcentral, till följd

av förbättrad avkylning och därmed minskad flödesavgift, räknades också fram

genom en begränsad livscykelkostnadskalkyl. En känslighetsanalys av

parametervalet gjordes för att se avgöra om valet av kalkylperiod och kalkylränta

hade en större inverkan på resultatet. Detta genom att variera parametrarna och

studera utfallet.

41

5 Resultat Här presenteras det resultat som erhålls i fallstudien. Den enskilda kundcentralens

prestanda vid varierande utomhustemperatur utnyttjas vid en uppskalning till

potentiella årliga kostnadsbesparingar med en ökad avkylning hos kundcentralen.

Ett antal kundcentraler valdes ut för att exemplifiera hur en ökad avkylning kan

inverka på ekonomisk lönsamhet vid ett utbyte av kundcentralen mot modern

teknik. Av sex utvalda kundcentraler fullföljde två analysen. Nedan presenteras

resultatet och ytterligare antaganden, för att vidare diskuteras i kapitel 6 .

5.1 Kundcentralens prestanda

5.1.1 Utvalda kundcentraler

För ett första urval av LKF:s kundcentraler studerades Kraftringens

överkonsumtionslistor från september 2014. Därefter studerades LKF:s loggade

sekundärdata för respektive kundcentral som var aktuell för studien. Det kunde då

konstateras att sekundärdata inte fanns loggat i den mängd som var önskvärt, dvs.

under minst en uppvärmningssäsong. Om dessa data funnits tillgängliga hade den

kunnat användas till att studera den enskilda kundcentralens prestanda vid

varierande utomhustemperatur. Eftersom Kraftringens loggar sträcker sig längre

bakåt i tiden konstaterades det att primärdata fick användas istället. Därmed fanns

dock ingen möjlighet att studera tappvarmvattensystemets prestanda i någon större

utsträckning eftersom det utan sekundärdata skulle ge för många okända faktorer.

Därmed involverades enbart varmvattencirkulationens inverkan på retur-

temperaturen i studien och varmvattentappningarnas inverkan bortsågs ifrån.

Fem kundcentraler valdes ut till fallstudien bland det fåtal kundcentraler där loggad

sekundärdata fanns för ca en månad bakåt i tiden vid tidpunkten för urvalet. Alla

fem kundcentraler fanns i fastigheter i centrala Lund, av typen två-stegskopplade

med indirekt anslutet värmesystem samt att de flesta var tillverkade och

installerade under mitten av 1980-talet. De utvalda kundcentralerna visade sig ha

ganska låga effektuttag, och loggningar gjordes även för en kundcentral med något

större effektuttag och som föll inom urvalskriterierna, kundcentral #6. För kund-

centraler med låga effektuttag har överkonsumtionen av flöde mindre inverkan på

hela fjärrvärmenätets returtemperatur och därför var en större kundcentral av

intresse att studera. Information angående dimensionering, antal lägenheter samt

uppvärmningsyta för respektive utvald kundcentral kan ses i Tabell 5.1.

42

Samtliga varmvattenvärmeväxlare är dimensionerade för temperaturintervallet 65-

25/5-50. Alla radiatorvärmeväxlare, förutom #5 (100-65/60-80), är dimensionerade

för temperaturintervallet 100-50/45-60.

Tabell 5.1 Översiktlig information för respektive kundcentral i fallstudien.

Kundcentral #1 #2 #3 #4 #5 #6

Installationsår 1985 1986 1985 1983 1990 1989

VVX-typ Lödda Lödda Lödda Packnings-

försedd Lödda

Packnings-

försedd

Dim. rad-VVX

(kW) 37 105 38 - 75 -

Dim. VV-VVX

(L/s) 1,0 1,5 1,3 - 1,0 -

Antal lgh 12 30 16 8

(+ 7 lokaler) 7 75

Uppvärmd yta

(m2)

955 2600 1090 770

(+ 773) 657 5752

Det hade inte tidigare förekommit någon grundläggande utvärdering av kund-

centralernas prestanda. De ansågs tillfredsställa kundernas värmebehov. Styr-

ventilerna hade däremot tidigare ansetts uttjänta och var nu utbytta på alla

kundcentraler, utom kundcentral #4. Även om kundcentralerna uppfyllde sin

primära funktion hade de figurerat som kundcentraler med överkonsumtion av

flöde i Kraftringens datasystem. LKF hade inte tidigare övervägt ett utbyte av

kundcentralerna då det inte hade haft incitament till att grundligare se över dem.

Med tanke på kundcentralernas ålder är det däremot inte en omöjlighet att ett

sådant scenario skulle kunna inträffa om några år. För att då ligga steget före

utvärderas den ekonomiska lönsamheten som ett utbyte eventuellt skulle kunna

föra med sig till följd av ökad avkylning.

Fokus valdes därefter att läggas på kundcentral #1 av tre anledningar: den hade

enligt Kraftringen en flödesöverkonsumtion på 12 % under oktober 2014, den

uppvisade potential till ökad avkylning i funktionstestet, samt uppskattningen av

dess radiatoravkylning ansågs rimlig. De andra kundcentralerna föll bort av

följande anledningar: Vad gäller kundcentral #3 och #5 var inte överkonsumtionen

av flöde så stor som först misstänkt, samt i funktionstestet uppvisade de relativt bra

funktion. För kundcentral #2 ansågs den uppskattade radiatoravkylningen inte vara

pålitlig då den var väldigt mycket större än normalt, det misstänktes ligga en stor

besparingspotential i det sekundära radiatorsystemet. Kundcentral #4 uppvisade en

godtagbar uppskattning av radiatoravkylning men däremot fanns inte de

installerade effekterna att avläsa någonstans och kundcentralen uteslöts därmed.

43

Senare uppstod samma problem med kundcentral #6, som valdes ut till studien som

en kundcentral med större värmelast, men då togs en metod fram för hur radiator-

effekten kunde uppskattas vilken beskrevs i avsnitt 4.1 Vid det laget var

kundcentral #4 redan borttagen ur studien. Kundcentral #6 hade under oktober

2014 en överkonsumtion av flöde på 9 %. Kundcentral #1 befinner sig i ett mindre

förrådshus som ligger intill fastigheten som den verkar för. Fastigheten består i

själva verket av tre mindre tvåvåningshus med totalt 12 lägenheter. Kundcentral #6

befinner sig i ett källarförråd och dess sekundära nät verkar för 75 lägenheter i ett

antal tvåvånings-lägenhetslängor.

Vid initieringen av denna studie var tanken att studera kundcentraler av en

ungefärlig ålder på 15 år, men hos LKF var de aktuella kundcentralerna uppåt 30 år

gamla. Detta antyder att en investering av en kundcentral inte behöver vara ett

större risktagande vad gäller den tekniska livslängden. Detta konstaterande har

dock inte jämförts med förutsättningarna hos andra fastighetsägare.

5.1.2 Diagnostisering av utvalda kundcentraler

För att kunna göra en övergripande utvärdering av den enskilda kundcentralens

funktion gjordes plottar av sekundärdata från LKF för utvald tidsperiod för de

utvalda kundcentral #1 och kundcentral #6. För kundcentral #1 visualiseras loggad

sekundärdata för tappvarmvattensidan i Figur 5.1 samt för radiatorsidan i Figur 5.2

under en tidsperiod om tre dagar.

Figur 5.1 Loggad sekundärdata för tappvarmvattensidan för kundcentral #1.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

2014-10-23 2014-10-24 2014-10-25 2014-10-26

Tem

per

atu

r (°C

)

Primär fram Primär retur Styrventil VVVV fram VVC Utegivare

44

Då kallvatten passerade den förvärmande värmeväxlaren, och tog tillvara på den

värmeenergi som fanns i den utgående primära strömmen, sjönk returtemperaturen

rejält, vilket kan ses i Figur 5.1. Att varmvattencirkulationen låg på ungefär samma

temperatur som tilloppet på varmvattnet indikerar att något var felaktigt då VVC-

temperaturen bör ligga runt 50°C. Möjliga anledningar till detta kan vara en

felaktig temperaturgivare, ett för stort VVC-flöde då varmvattnet hann cirkuleras

innan det hann kylas av, alternativt att VVC-flödet var direkt tillbakakopplat till

värmeväxlaren och inte ledde ut i fastigheten.

Figur 5.2 Loggad sekundärdata för radiatorsidan för kundcentral #1.

Den primära returtemperaturen låg avsevärt högre än radiatorkretsens

returtemperatur, vilket kan ses i Figur 5.2. En förklaring kan vara att vid aktuell

loggning var utomhustemperatur relativt hög och VVC-lasten kan ha haft större

procentuell inverkan på returtemperaturen. Även dålig reglering eller försmutsning

av värmeväxlaren kan vara en förklaring till varför den primära returtemperaturen

skiljer sig väsentligt från radiatorreturtemperaturen.

För kundcentral #6 visualiseras loggad sekundärdata för tappvarmvattensidan i

Figur 5.3 samt för radiatorsidan i Figur 5.4.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

2014-10-23 2014-10-24 2014-10-25 2014-10-26

Tem

per

atu

r (°C

)

Primär fram Primär retur Rad framRad retur Utegivare

45

Figur 5.3 Loggad sekundärdata för tappvarmvattensidan för kundcentral #6.

För kundcentral #6 kan en mer realistisk temperaturskillnad ses mellan tilloppet på

varmvattnet och varmvattencirkulationen i Figur 5.3 än för kundcentral #1.

Differensen hade däremot kunnat vara större och det misstänks att varmvatten-

cirkulationens höga nivå påverkar returtemperaturen. Loggningarna för kundcentral

#6 gjordes under en kallare period jämfört med för kundcentral #1.

Figur 5.4 Loggad sekundärdata för radiatorsidan för kundcentral #6.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

2014-12-10 2014-12-11 2014-12-12 2014-12-13

Tem

per

atu

r (°C

)

Primär fram Primär retur Styrventil VVVV fram VVC Utegivare

0

10

20

30

40

50

60

70

80

2014-12-10 2014-12-11 2014-12-12 2014-12-13

Tem

per

atu

r (°

C)

Primär fram Primär retur Rad framRad retur Utegivare

46

Med de aktuella loggningsperioderna i åtanke kan det i Figur 5.4 ses att den totala

primära returtemperaturen för kundcentral #6 låg avsevärt närmre radiatorkretsens

returtemperatur än vad som konstaterades för kundcentral #1. Liknande utredning

gjordes även för kundcentral #2-#5 och finns tillgängligt i Bilagan.

Funktionstest

För att avgöra kundcentralernas prestanda utöver den generella diagnostiseringen

gjordes ett funktionstest i form av att respektive styrventil stängdes under ett

tidsintervall och sekundärdata loggades. Detta tidsintervall lades nattetid för att

minska risken för att en varmvattentappning skulle ske under testet, vilket hade

orsaka ytterligare avkylning av returtemperaturen. I funktionstesten användes 30

minuters intervall enligt beskrivningen som gjordes i avsnitt 4.1 , detta med start kl.

01.30 under tre nätter i november 2014 för kundcentral #1-#5. Resultatet från

funktionstestet för kundcentral #1 kan ses i Figur 5.5 och Figur 5.6 för

tappvarmvattensidan respektive radiatorsidan. De övriga funktionstesten kan ses i

Bilagan. Inget funktionstest utfördes för kundcentral #6 på grund av begränsning

av tidsramen på studien, men det förutsätts att här finns utrymme för en ökad

avkylning från radiatorsidan då en överkonsumtion av flöde tidigare identifierats.

Figur 5.5 Plottat funktionstest för tappvarmvattensidan för kundcentral #1.

I Figur 5.5 kan det ses att temperaturen på både tillopp av varmvatten samt, med en

viss fördröjning, även temperaturen på varmvattencirkulationen sjönk för

kundcentral #1 när styrventilen till tappvarmvattensidan stängdes. Fördröjningen

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

01:00 01:30 02:00 02:30 03:00 03:30

Tem

per

atu

r (°

C)

Primär fram Primär retur Styrventil VVVV fram VVC Utegivare

47

tydde på att varmvattencirkulationen gick ut i fastigheten och inte var direkt

kopplad tillbaka på ledningen. Samtidigt sjönk den primära returtemperaturen mot

den primära radiatorreturen som kan ses i Figur 5.6, vilket bekräftade att den höga

returtemperaturen till stor del berodde på att VVC-lasten har varit dominerande.

Figur 5.6 Plottat funktionstest för radiatorsidan för kundcentral #1.

I Figur 5.6 kan det ses att den primära returtemperaturen för kundcentral #1

närmade sig den sekundära radiatorreturen men att det ändå skiljde någon grad

vilket var mer än vad aktuell grädigkeit borde vara vid ett sådant effektuttag.

5.1.3 Modellkontroll

För kundcentral #1 och #6 gjordes en kontroll av antagandet att

tappvarmvattenlasten är konstant över året, medan radiatorlasten ökar linjärt med

minskande utomhustemperatur. Detta antagande ligger till grund för den modell av

systemet som studien bygger på. Loggat totalt effektuttag från primärdata användes

samt radiatorlasten beräknades med hjälp av aktuell utomhustemperatur. I Figur 5.7

respektive Figur 5.8 kan loggat effektuttag för 407 dagar ses som dygnsmedelvärde

för kundcentral #1 respektive kundcentral #6. Effektuttagen är sorterade efter

stigande utomhustemperatur. Det kan ses att effektuttaget fluktuerade kraftigt

mellan de olika dagarna, men kunde över tid approximeras till att vara konstant.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

01:00 01:30 02:00 02:30 03:00 03:30

Tem

per

atu

r (°

C)

Primär fram Primär retur Rad framRad retur Styrventil rad Utegivare

48

Figur 5.7 Effektuttaget per dygn för kundcentral #1 sorterat efter utomhustemperaturen vid

de aktuella dagarna.

Figur 5.8 Effektuttaget per dygn för kundcentral #6 sorterat efter utomhustemperaturen vid

de aktuella dagarna.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Eff

ektu

tta

g (

kW

)

Antal dagar

Total effektlast Radiatorlast Varmvattenlast

0

50

100

150

200

250

300

0 100 200 300 400

Eff

ektu

ttag (

kW

)

Antal dagar

Total effektlast Radiatorlast Varmvattenlast

49

5.1.4 Undersökt dimensionering

Under besök vid kundcentralerna avlästes den nuvarande dimensioneringen på

värmeväxlarna i de fall som de fanns utmärkta. För kundcentral #4 och #6 fanns

inte de dimensionerade effekterna utmärkta och inte heller angivna i produktbladet

för respektive kundcentral. För kundcentral #4 gjordes ingen vidare analys i det

avseendet då den inte deltog vidare i fallstudien. Däremot för kundcentral #6

gjordes en linjär regression av totalt effektuttag och med hjälp av modell-

antagandet ovan beräknades en dimensionerad radiatoreffekt med 2,5 % varians.

Samma sak gjordes för kundcentral #1 där resultatet låg nära den dimensionerade

radiatoreffekt som avlästes på värmeväxlaren och hade en varians på 4,8 %.

Generellt för tappvarmvattensystemets värmeväxlare var det angivna

dimensionerade flödet stort i jämförelse med dagens riktlinjer för dimensionering.

Idag utnyttjas vetskapen om sammanlagring av tappvarmvattenflöden i flerbostads-

hus till att dra ner det dimensionerande tappvarmvattenbehovet och på så vis kunna

installera en mindre värmeväxlare. De uppskattade behoven av installerad effekt på

respektive sekundärsida i de två kundcentralerna #1 och #6 kan ses i Tabell 5.2 där

de jämförs med nuvarande installerad effekt för kundcentral #1.

Tabell 5.2 Installerad effekt för kundcentral #1 och #6 jämfört med uppskattat behov.

Kundcentral #1 #6

Nuvarande

dim. rad-VVX 38 kW -

Uppskattad

dim. rad-VVX 40 kW 368 kW

Nuvarande

dim. VV-VVX 1 L/s -

Uppskattad

dim. VV-VVX 0,33 L/s 0,76 L/s

5.1.5 Uppskattad radiatoravkylning

Avkylningen i den sekundära radiatorkretsen antogs öka linjärt med

utomhustemperaturen, men även andra parametrar så som solinstrålning och

aktiviteter i fastigheten kan påverka avkylningen. En linjär anpassning gjordes av

loggad sekundärdata för kundcentral #1 och #6. För kundcentral #1 togs

avstickande värden bort för att få en mer korrekt kurva vilken kan avläsas i Figur

5.9. För kundcentral #6 så var det svårare att linjäranpassa avkylningen och kurvan

valdes att baseras på endast en del av de loggade värdena, vilket kan ses i Figur

5.10. Svart kurva motsvarar alla loggade värden, medan grå kurva motsvarar de

värden som användes till den linjära anpassningen.

50

Figur 5.9 Linjär anpassning av loggad avkylning vid varierande utomhustemperatur för

kundcentral #1.

Figur 5.10 Linjär anpassning av loggad avkylning vid varierande utomhustemperatur för

kundcentral #6.

En approximerad radiatoravkylning vid fullt effektutnyttjande erhölls genom att

skala upp tillgänglig sekundärdata för kundcentral #1 och #6 med hjälp av den

linjära ekvationen som kan ses i Figur 5.9 respektive Figur 5.10. Den

approximerade radiatoravkylningen för de båda kundcentralerna kan utläsas i Figur

5.11 och Figur 5.12 som differensen mellan framledningskurvan och den

approximerade radiatorreturtemperaturen.

y = -0,6444x + 13,429

R² = 0,9522

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20

Tem

per

atu

r (°

C)

Utomhustemperatur (°C)

loggad avkylning loggad avkylning till uppskalning

y = -0,8189x + 15,491

R² = 0,8143

0

5

10

15

20

0 5 10 15

Tem

per

atu

r (°

C)

Utomhustemperatur (°C)

loggad avkylning loggad avkylning till uppskalning

51

Figur 5.11 Prognostiserad radiatoravkylning samt möjlig primär radiatorreturtemperatur

vid varierande utomhustemperatur för kundcentral #1.

Figur 5.12 Prognostiserad radiatoravkylning samt möjlig primär radiatorreturtemperatur

vid varierande utomhustemperatur för kundcentral #6.

Den prognostiserade radiatorreturen i Figur 5.11 samt Figur 5.12 är baserade på

aktuell framledningskurva samt linjäranpassad radiatoravkylning. De är beroende

av den aktuella framledningskurvan på radiatorsystemet som i respektive diagram

0

10

20

30

40

50

60

70

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

Tem

per

atu

r (°C

)

Utomhustemperatur (°C)

Framledning radiator Prognostiserad radiatorretur

Möjlig grädigkeit

0

10

20

30

40

50

60

70

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

Tem

per

atu

r (°C

)

Utomhustemperatur (°C)

Framledning radiator Prognostiserad retur radiator

Möjlig primär radiatorretur

52

är given av LKF och sträcker sig inom uppvärmningsintervallet -14°C till +20°C.

Den möjliga primära radiatorreturtemperatur som kan uppnås i kundcentralerna

kan ses i respektive figur, detta beräknat från den grädigkeit som bör uppstå vid

aktuellt effektuttag i en modern värmeväxlare. Returtemperaturen på

radiatorsystem ska inte minska med sjunkande utomhustemperatur som den gör

speciellt i Figur 5.12. Dock bygger uppskalningen av radiatoravkylningen på

förutsättningen att inomhustemperaturen är konstant inom uppvärmningssäsongen

vilket inte behöver vara fallet i verkligheten. Den resulterande radiatoravkylning

som erhålls vid 100 % effektutnyttjande respektive avkylningen per grad förändrad

utomhustemperatur inom aktuellt uppvärmningsintervall kan ses i Tabell 5.3.

Tabell 5.3 Uppskattade radiatoravkylning för respektive kundcentral utifrån loggad

mätdata under oktober 2014.

Kundcentral #1 #6

Radiatoravkylning per grad

utomhustemperatur (°C) 0,75 0,90

Radiatoravkylning vid 100 %

effektutnyttjande (°C) 22,5 27,0

5.1.6 Uppskattat effektbehov för varmvattencirkulation

Den primära returtemperaturen på tappvarmvattensidan uppskattades ifrån loggad

primärdata under nattetid i juli månad 2014 då ingen tappning skedde. Likaså

uppskattades det generella effektuttaget för varmvattencirkulationen. Ifrån loggad

sekundärdata från november 2014 uppskattades också generell temperatur på varm-

vattencirkulationen. Resultatet finns sammanställt i Tabell 5.4, det ska påpekas att

mätnoggrannheten hos temperaturgivarna på primär- eller sekundärsidan har stor

inverkan på mätning av små temperaturdifferenser, vilket det är frågan om här.

Tabell 5.4 Uppskattade temperaturer på primär- och sekundärsida av varmvatten-

cirkulationen samt dess generella effektuttag.

Kundcentral #1 #6

Primär returtemp. VVC

(°C) 53,8 57,8

Effektuttag

(kW) 2,2 19,5

Effektuttag per lägenhet

(kW/lgh) 0,18 0,26

Uppskattad VVC-temp.

(°C) 55,7 58,0

53

5.1.7 Uppskattad prestanda vid varierande utomhustemperatur

Respektive kundcentrals nuvarande prestanda undersöktes vid olika

utomhustemperaturer och jämfördes med den möjliga grädigkeit som kan uppnås

på radiatorvärmeväxlaren med modern teknik. Således erhölls den totala

returtemperatur som är möjlig vid olika utomhustemperaturer, detta representerar

Fall 1 senare i rapporten. För kundcentral #1 och #6 kan resultatet ses i Figur 5.13

respektive Figur 5.14. Heldragna linjer baserades på loggad primärdata samt gjorda

antagande, medan prickade linjer är en uppskalning av dessa värden.

Figur 5.13 Sammanställning av prestandan för kundcentral #1 vid varierande

utomhustemperatur för Fall 1. Resulterande flödesbesparing ses i Tabell 5.9.

I Figur 5.13 kan det ses att skillnaden mellan den nuvarande totala

returtemperaturen och den möjligt totala returtemperaturen inte är särskilt stor för

kundcentral #1. Detta då endast värmeöverföringen i radiatorväxlaren förbättrats.

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

110,0

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

Tem

per

atu

r (°

C)

Utomhustemperatur (°C)

sekundär rad.framtemp. sekundär rad.returtemp.nuvarande primär rad.returtemp. möjlig primär rad.returtemp.primär framtemp. nuvarande total returtemp.möjlig total returtemp.

54

Figur 5.14 Sammanställning av prestandan för kundcentral #6 vid varierande

utomhustemperatur för Fall 1. Resulterande flödesbesparing ses i Tabell 5.10.

I Figur 5.14 är skillnaden mellan nuvarande och möjligt total returtemperatur större

än för kundcentral #6 men fortfarande inte markant.

För att jämföra vilken inverkan en ökad avkylning har till följd av optimerad

sekundärsida, utöver ökad avkylning genom ett utbyte av radiatorväxlaren, antogs

att den primära returtemperaturen på tappvarmvattensidan kunde sänkas till 51°C

för både kundcentral #1 och #6 genom injustering av varmvatten-cirkulationen.

Kombinationen av dessa två åtgärder gav en total primär retur-temperatur vid olika

utomhustemperaturer, som representerar Fall 2 senare i rapporten. Resultatet kan

ses i Figur 5.15 och Figur 5.16 för respektive kund-central. Direkt kan man säga att

injusteringen av varmvattencirkulationen sänker returtemperaturen vid högre

utomhustemperaturer, dvs. lägre radiatorlast.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

Tem

per

atu

r (°

C)

Utomhustemperatur (°C)

sekundär rad.framtemp. sekundär rad.returtemp.nuvarande primär rad.returtemp. möjlig primär rad.returtemp.primär framtemp. nuvarande total returtemp.möjlig total returtemp.

55

Figur 5.15 Sammanställning av prestandan för kundcentral #1 vid varierande

utomhustemperatur för Fall 2. Resulterande flödesbesparing ses i Tabell 5.11.

I Figur 5.15 kan det ses att skillnaden mellan nuvarande och möjligt total retur-

temperatur ökar i Fall 2 jämfört med Fall 1 och den möjligt ökade avkylningen

framförallt blir större under varmare perioder. Detta eftersom varmvatten-

cirkulationen då har större procentuell inverkan på den totala returtemperaturen.

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

110,0

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

Tem

per

atu

r (°

C)

Utomhustemperatur (°C)

sekundär rad.framtemp. sekundär rad.returtemp.nuvarande primär rad.returtemp. möjlig primär rad.returtemp.primär framtemp. nuvarande total returtemp.möjlig total returtemp.

56

Figur 5.16 Sammanställning av prestandan för kundcentral #6 vid varierande

utomhustemperatur för Fall 2. Resulterande flödesbesparing ses i Tabell 5.12.

I Figur 5.16 kan det ses att i Fall 2 för kundcentral #6 ökar avkylningen avsevärt.

5.2 Påverkan på distribution och produktion

5.2.1 Uppskattad påverkan på värmeförluster

Genom beräkningar i simuleringsprogrammet Netsim erhölls de minskade

värmeförlusterna på fjärrvärmenätet per grad ökad avkylning i respektive

kundcentral. Resultatet kan ses i Tabell 5.5 och är baserat på effektuttagsandelarna

på fjärrvärmenätet för kundcentral #1 och #6 som erhölls från Netsim, 0,02 %

respektive 0,16 %. I tabellen kan även de minskade värmeförlusternas procentuella

andel av kundcentralens totala upphov till värmeförluster ses. Att de är samma för

de båda kundcentralerna följer av att deras effektandel på nätet utnyttjades vid

beräkning av värmeförlusterna från den enskilda kundcentralen.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

Tem

per

atu

r (°

C)

Utomhustemperatur (°C)

sekundär rad.framtemp. sekundär rad.returtemp.nuvarande primär rad.returtemp. möjlig primär rad.returtemp.primär framtemp. nuvarande total returtemp.möjlig total returtemp.

57

Tabell 5.5 Uppskattad minskning av värmeförluster per grad ökad avkylning samt

procentuellt jämfört med totala värmeförluster för kundcentral #1 respektive #6, framtaget

med Netsim.

Tute Minskade värmeförluster

Kundcentral #1 Kundcentral #6

(°C) (kW/°C) % av

effektuttag (kW/°C)

% av

effektuttag

-10 0,01 2 % 0,10 2 %

0 0,02 3 % 0,12 3 %

5 0,01 2 % 0,10 2 %

10 0,01 3 % 0,10 3 %

15 0,02 3 % 0,11 3 %

5.2.2 Uppskattad påverkan på pumparbete

Med beräkningar i simuleringsprogrammet Netsim, samt en uppskattad verknings-

grad på 75 % för distributionspumpen (Selinder & Walletun, 2009), erhölls det

minskade behovet av pumpenergi på fjärrvärmenätet per grad ökad avkylning i

respektive kundcentral. Resultatet kan ses i Tabell 5.6. I tabellen kan även den

procentuella andelen av kundcentralens totala pumpbehov ses.

Tabell 5.6 Uppskattad minskad pumpenergi per grad ökad avkylning samt procentuellt

jämfört med total pumpenergi för kundcentral #1 respektive #6, framtaget med Netsim.

Tute Minskat pumparbete

Kundcentral #1 Kundcentral #6

(°C) (kW/°C) % av

effektuttag (kW/°C)

% av

effektuttag

-10 0,003 7 % 0,02 7 %

0 0,002 7 % 0,02 7 %

5 0,002 8 % 0,01 8 %

10 0,001 10 % 0,01 10 %

15 0,001 16 % 0,01 16 %

5.2.3 Uppskattad påverkan på rökgaskondensering

En ökad avkylnings inverkan på rökgaskondensering studerades endast för Örtofta

kraftvärmeverk, detta efter uppgifter från Kraftringen om att Örtoftaverket står för

största delen av värmeproduktionen på fjärrvärmenätet. Därmed har inverkan på

övriga värmeverk försummats. Effektökningen i Örtoftaverket, medfört av den

ökade avkylningen i respektive kundcentral, uppskattades. Detta med hjälp av

effektökningen i procent av panneffekten till följd av sänkt retur-temperatur som

kan ses i Figur 2.10. Bränslemixen i Örtoftaverket antogs bestå av framförallt

träflis eller torv, baserat på uppgift från Kraftringen. Således approximerades en

58

procentuell effektökning per grad ökad avkylning, resultatet kan ses i Tabell 5.7

vid aktuella temperaturintervall. För beräkning av kundcentralens inverkan på

rökgaskondenseringen användes den effektandel som tidigare bestämdes med hjälp

av Netsim. Detta under antagandet att Örtoftaverket endast förser Lund med

fjärrvärme då effektandelen var baserad på Lund. Det antagandet var dock inte helt

sant, då även Lommas och Eslövs fjärrvärmenät är kopplade till Örtoftaverket.

Tabell 5.7 Uppskattad effektökning i procent av panneffekten, baserat på Figur 2.10.

Returtemp-

intervall

(°C)

Effektökning i % av

panneffekten per grad

ökad avkylning

35-45 0,1 %

45-55 0,3 %

5.3 Uppskattning av ekonomisk påverkan

5.3.1 Framtida scenario

För att avgöra den ekonomiska effekt ett utbyte av en kundcentral kan ha i

framtiden ställdes ett scenario upp. För att skapa ett möjligt framtida scenario

utnyttjades normalårskorrigerade utomhustemperaturer i Lund för respektive

månad, enligt Tabell 5.8. De normalårskorrigerade temperaturerna var baserade på

mätdata från 1961-1990 och sammanställda för två olika mätstationer i Lund. Den

potentiellt förbättrade avkylning som kan erhållas vid ett utbyte av kundcentral,

enligt Figur 5.13 - Figur 5.16, applicerades således på detta scenario och de

resulterande energibesparingarna kan ses i avsnitt 5.3.2 .

Tabell 5.8 Normalårskorrigerade medelutomhustemperaturer (SMHI, 2014).

Månad Medelutomhus-

temperatur (°C)

Jan -0,7

Feb -0,6

Mar 1,9

Apr 6,0

Maj 11,3

Jun 15,3

Jul 16,7

Aug 16,5

Sep 13,0

Okt 9,2

Nov 4,6

Dec 1,2

59

5.3.2 Resulterande energibesparing

Med hjälp av den påverkan på värmeförluster, pumparbete och rökgaskondensering

som tidigare bestämdes i avsnitt 5.2 applicerades den möjliga sänkning av

returtemperaturen som erhölls i Figur 5.13 respektive Figur 5.14, dvs. från det

tidigare beskrivna Fall 1, på det givna scenariot. I Fall 1 ökar avkylningen i

värmeväxlaren på radiatorsidan, medan avkylningen på tappvarmvattensidan hålls

konstant. De resulterande energibesparingar som då beräknas kan ses i Tabell 5.9

och Tabell 5.10 för respektive kundcentral.

Tabell 5.9 Sammanställning av resulterande besparingar för kundcentral #1 vid Fall 1 för

givet framtida scenario.

Ökad

avkylning

(°C)

Avkyl.

ökning

(%)

Flöde

(m3)

Värme-

förluster

(kWh)

Pump-

arbete

(kWh)

Rökgas-

kondensering

(kWh)

Jan 1,3 2,9 % 12 15 2 16

Feb 1,3 2,9 % 11 14 2 15

Mar 1,2 2,9 % 12 12 2 15

Apr 1,1 3,3 % 12 11 1 12

Maj 0,8 3,0 % 7 9 0 3

Jun 0,0 - - - - -

Jul 0,0 - - - - -

Aug 0,0 - - - - -

Sep 0,5 2,3 % 5 6 0 4

Okt 1,4 4,5 % 13 14 1 18

Nov 1,0 2,7 % 11 9 1 12

Dec 1,3 3,0 % 12 14 2 16

Totalt (per år) - 95 105 12 111

Årlig andel (%) - 3,2 % 1,1 % 4,3 % -

60

Tabell 5.10 Sammanställning av resulterande besparingar för kundcentral #6 vid Fall 1 för

givet framtida scenario.

Ökad

avkylning

(°C)

Avkyl.

ökning

(%)

Flöde

(m3)

Värme-

förluster

(kWh)

Pump-

arbete

(kWh)

Rökgas-

kondensering

(kWh)

Jan 3,8 7,9 % 263 344 49 388

Feb 3,8 8,0 % 240 314 44 353

Mar 3,6 8,3 % 265 303 40 369

Apr 2,4 6,3 % 162 164 18 195

Maj 1,1 3,6 % 71 83 4 37

Jun 0,0 - - - - -

Jul 0,0 - - - - -

Aug 0,0 - - - - -

Sep 0,6 2,4 % 41 47 3 42

Okt 2,0 6,2 % 135 151 9 209

Nov 2,4 5,8 % 163 167 21 235

Dec 3,9 8,8 % 279 336 45 394

Totalt (per år) - 1618 1909 233 2221

Årlig andel (%) - 6,8 % 2,4 % 10,6 % -

Det kan från Tabell 5.9 och Tabell 5.10 konstateras att de generellt fanns större

potentiell besparing av energi för kundcentral #6 än kundcentral #1. Det

överensstämmer med tidigare konstaterande att det fanns större potential till ökad

avkylning för kundcentral #6 och således även större flödesbesparing.

Även den möjliga sänkning av returtemperaturen för respektive kundcentral för

Fall 2 som erhölls ur Figur 5.15 och Figur 5.16 applicerades på det givna scenariot.

De resulterande energibesparingarna kan ses i Tabell 5.11 respektive Tabell 5.12.

61

Tabell 5.11 Sammanställning av resulterande besparingar för kundcentral #1 vid Fall 2 för

givet framtida scenario.

Ökad

avkylning

(°C)

Avkyl.

ökning

(%)

Flöde

(m3)

Värme-

förluster

(kWh)

Pump-

arbete

(kWh)

Rökgas-

kondensering

(kWh)

Jan 2,1 4,6 % 17 23 3 26

Feb 2,1 4,6 % 16 21 3 24

Mar 2,1 5,2 % 19 21 3 27

Apr 2,6 7,6 % 23 22 2 27

Maj 3,2 11,5 % 23 29 1 13

Jun 3,0 17,7 % 22 27 2 0

Jul 3,0 22,2 % 23 27 2 0

Aug 3,0 21,2% 23 28 2 19

Sep 3,1 13,4 % 22 27 2 25

Okt 3,3 10,5 % 25 29 2 41

Nov 2,3 6,5 % 22 20 3 28

Dec 2,1 4,9 % 18 22 3 26

Totalt (per år) - 254 296 26 256

Årlig andel (%) - 8,5 % 3,0 % 9,8 % -

Tabell 5.12 Sammanställning av resulterande besparingar för kundcentral #6 vid Fall 2 för

givet framtida scenario.

Ökad

avkylning

(°C)

Avkyl.

ökning

(%)

Flöde

(m3)

Värme-

förluster

(kWh)

Pump-

arbete

(kWh)

Rökgas-

kondensering

(kWh)

Jan 5,3 10,9 % 334 476 67 537

Feb 5,3 11,0 % 305 480 61 487

Mar 5,4 12,3 % 358 450 59 547

Apr 5,0 13,3 % 298 359 39 414

Maj 6,3 20,5 % 282 476 24 214

Jun 6,7 35,9 % 295 522 31 0

Jul 6,8 48,1 % 317 525 32 0

Aug 6,8 45,4 % 315 525 32 347

Sep 6,5 25,0 % 277 496 27 425

Okt 6,0 18,2 % 319 443 27 611

Nov 4,5 11,0% 269 329 41 448

Dec 5,5 12,4 % 365 475 63 558

Totalt (per år) - 3733 5557 501 4587

Årlig andel (%) - 15,6% 6,9 % 22,8 % -

62

Precis som tidigare konstaterades var besparingspotentialen större för båda

kundcentralerna i Fall 2. Procentuellt var den potentiella energibesparingen större

för pumparbetet än för värmeförlusterna. Detta kan bero på att inverkan på

värmeförlusterna endast sker på returledningen och inte på framledningen, medan

för pumpen gäller det minskade flödet för hela transportsträckan.

5.3.3 Resulterande ekonomisk besparing

Med de energibesparingar som sammanställdes i Tabell 5.9 till Tabell 5.12

beräknades den resulterande ekonomiska besparingen för respektive kundcentral

för både Fall 1 och 2. Läsaren ombeds notera att skillnaden i energibesparing, och

således kostnadsbesparing, mellan Fall 2 och Fall 1 inte har med ett fysiskt utbyte

av kundcentralen att göra utan beror på injustering av den sekundära sidan. Fall 2

ger istället en uppfattning om de kostnadsbesparingar som kan följa av en enkel

injustering av varmvattencirkulationen.

För Örtofta kraftvärmeverk uppskattades marginalkostnaden för värme-

produktionen till 22 kr/MWh enligt uppgift från Kraftringen. Detta baserades på

november 2014, men antogs kunna appliceras på hela året. Den låga marginal-

kostnaden beror på att Örtoftaverket primärt producerar elektricitet och intäkterna

för elproduktionen till stor del täcker kostnader för värmeproduktionen. Därmed

kommer marginalkostnaden för värmeproduktionen att variera med elpriset.

Marginalkostnaden tillämpades på de energibesparingar som medförde besparing

av värmeproduktion, dvs. värmeförluster och rökgas-kondensering. För minskad

pumpenergi tillämpades medelvärdet av de två senaste årens elpris, 0,37 kr/kWh

(Nord Pool Spot, 2014) samt tillkomst av 2015 års energiskatt på 0,5öre/kWh för

industrier. Beräkningarna där angiven marginalkostnad samt uppskattat elpris

används kallas för Scenario A. Då det fanns osäkerheter vad gällde bestämningen

av marginalkostnaden samt elpriset gjordes även ett Scenario B för att avgöra dess

inverkan på resultatet. I Scenario B ökades marginalkostnaden med en faktor 10

och elpriset ökades med en faktor 2. Att marginalkostnaden tilläts öka med en

faktor 10 berodde på att det ansågs vara en rimlig nivå om inte intäkterna från

elproduktionen hade vägts in vid bestämning av marginalkostanden i Scenario A.

Däremot ansågs det inte vara rimligt att elpriset ökades med en sådan faktor, även

en fördubbling ansågs vara i överkant men används för att illustrerar dess inverkan.

De resulterande totala kostnadsbesparingar som fjärrvärmebolaget kan erhålla till

följd av den ökade avkylningen i Fall 1 och Fall 2 för kundcentral #1 och #6 kan

ses i Tabell 5.13 för Scenario A, respektive Tabell 5.14 för Scenario B. Detta

tillsammans med kostnadsbesparing i förhållande till sparat flöde. Den aktuella

63

sammansättningen av de totala kostnaderna som presenteras i tabellen kan ses i

Tabell 5.15 för respektive fall och scenario.

Tabell 5.13 Totala kostnadsbesparingar samt förhållandet till sparat flöde, för kundcentral

#1 och #6 i Fall1 och 2 vid Scenario A.

Totala kostnadsbesparingar till

följd av ökad avkylning (kr/år)

Kundcentral #1 Kundcentral #6

Fall 1 - A 9 183

Fall 2 - A 22 414

0,09 kr/m3 0,11 kr/m

3

Enligt resultatet i Tabell 5.13 kan det direkt konstateras att de kostnadsbesparingar

som kan göras enligt Scenario A är små, både i Fall 1 och i Fall 2. Totalt motsvarar

det ungefär 10öre per kubikmeter sparat flöde.

Tabell 5.14 Totala kostnadsbesparingar samt förhållandet till sparat flöde, för kundcentral

#1 och #6 i Fall1 och 2 vid Scenario B.

Totala kostnadsbesparingar till

följd av ökad avkylning (kr/år)

Kundcentral #1 Kundcentral #6

Fall 1 - B 57 1093

Fall 2 - B 141 2613

0,58 kr/m3 0,69 kr/m

3

När både marginalkostnaden och elpriset skalas upp till betydligt högre nivåer i

Scenario B ökar också kostnadsbesparingarna, vilket kan ses i Tabell 5.14.

Kostnadsbesparingen per kubikmeter sparat flöde ökar med en faktor > 6.

Tabell 5.15 Sammansättningen av kostnadsbesparingarna i Tabell 5.13 och Tabell 5.14.

Sammansättning av kostnadsbesparingar

Kundcentral #1 Kundcentral #6

Scenario A Scenario B Scenario A Scenario B

Fall 1

Värmeförluster 25 % 41 % 23 % 38 %

Pumparbete 50 % 16 % 50 % 17 %

Rökgaskond. 26 % 43 % 27 % 45 %

Fall 2

Värmeförluster 29 % 46 % 30 % 47 %

Pumparbete 45 % 14 % 46 % 15 %

Rökgaskond. 25 % 40 % 24 % 39 %

64

I Tabell 5.15 kan det ses att sammansättningen av kostnadsbesparingarna varierar

från Scenario A till Scenario B. Detta beror på att marginalkostanden och elpriset

ändrades med olika faktorer. Sammansättningen är däremot ungefär samma för Fall

1 och Fall 2 för respektive kundcentral inom samma scenario.

Om hela nätet skulle öka sin avkylning i samma utsträckning som kundcentral #6,

enligt Tabell 5.10, skulle kostnaderna för värmeproduktionen och pumparbetet

kunna minska enligt Tabell 5.16. Detta förutsatt att kundcentralerna sen innan

ligger på samma nivå som kundcentral #6.

Tabell 5.16 Sparade årliga kostnader enligt Fall 1 och Fall 2 om hela nätet ökar

avkylningen som kundcentral #6.

Sparad produktions-

kostnad (kr/år) Sparad el-

kostnad (kr/år) Totalt

(kr/år)

Värme-

förluster

Rökgas-

kondensering Pumparbete

Fall 1 - A 26 000 57 000 30 000 113 000

Fall 1 - B 260 000 113 000 300 000 670 000

Fall 2 - A 74 000 117 000 62 000 253 000

Fall 2 - B 740 000 240 000 620 000 1 590 000

Med resultatet i Tabell 5.16 kan det konstateras att de årliga kostnadsbesparingarna

blir betydligt större om samma förbättring sker i hela nätet jämfört med endast i

den enskilda kundcentralen.

Enligt uppgift från Kraftringen debiteras deras kunder 3,50 kr/m3 i flödesavgift.

Som en jämförelse mot resultatet i Tabell 5.13 och Tabell 5.14 beräknades den

kostnadsbesparing som flödesbesparingen ger i Fall 1 respektive Fall 2, där

resultatet kan ses i Tabell 5.17.

Tabell 5.17 Potentiellt sparad kostnad för respektive kundcentral i Fall 1 och Fall 2 då

flödeskostnaden antas vara 3,50 kr/m3.

Sparad flödeskostnad till följd av

ökad avkylning (kr/år)

Kundcentral #1 Kundcentral #6

Fall 1 300 5 700

Fall 2 900 13 000

65

5.3.4 Livscykelkostnadskalkyl

De sparade kostnaderna för respektive kundcentral jämfördes med investerings-

och installationskostnaderna för en ny kundcentral. Enligt uppgift från Kraftringen

kostar en ny kundcentral med korrekt dimensionering enligt Tabell 5.18. För

livscykelkostnadskalkylen tillämpades Kraftringens generella kalkylränta på 9 %

samt en kalkylperiod på 10 år, vilket ansågs vara en rimlig överskådlig framtid och

alltså antogs vara en realistisk ekonomisk livslängd, därmed finns inget restvärde

kvar för kundcentralen efter perioden. Alternativet hade varit att använda den

tekniska livslängden för kundcentralen, men då den kan tänkas uppgå i ca 30 år

antogs detta inte vara en realistisk tid att göra en kalkyl på. 30 år framåt i tiden är

det osäkert vad det finns för värmebehov och vilka förutsättningar som förändrats

för fastigheten.

Tabell 5.18 Kraftringens ungefärliga investerings- och installationskostnader för

kundcentraler av dimensionering enligt kundcentral #1 och #6.

Grundinvestering (kr)

Kundcentral #1 Kundcentral #6

Investeringskostnad 30 000 70 000

Installationskostnad 50 000 100 000

Dagens kostnad för investeringen av en ny kundcentral när framtida årliga

besparingar till följd av ökad avkylning inkluderades kallas här för LCC-kostnad,

även om en total LCC-kostnad annars ska involvera alla ekonomiska aspekter.

Ingen hänsyn togs till driftskostnader, risker, etc. Resultatet kan ses som skillnaden

mellan nollalternativet, dvs. inget utbyte av kundcentralen, och ett utbyte av

kundcentralen mot modern teknik. Detta med avseende på ökad avkylning ur

fjärrvärmebolagets perspektiv, när energibesparing på fjärrvärmenätet och i

värmeproduktionen erhålls. Resultatet presenteras i Tabell 5.19.

Tabell 5.19 LCC-kostnad m.a.p. ökad avkylning beräknad utifrån grundinvestering samt

besparade kostnader enligt Fall 1 och 2, samt Scenario A och B för kundcentral #1 och #6.

LCC-kostnad (kr)

Kundcentral #1 Kundcentral #6

Fall 1 - A 79 900 169 000

Fall 1 - B 79 600 163 000

Fall 2 - A 79 800 168 000

Fall 2 - B 79 100 153 000

66

För att investeringen ska vara lönsam inom kalkylperioden skulle LCC-kostnaden,

i detta fall, vara under 0 kr. Detta eftersom investeringen jämfördes med

nollalternativet, dvs. inget utbyte av kundcentralen. Det kan direkt ses från

resultatet i Tabell 5.19 att så inte är fallet ur fjärrvärmebolagets perspektiv.

För att se vad investeringen kan ha för LCC-kostnad för fastighetsägaren LKF

användes det sparade flöde som kunde erhållas med en ökad avkylning och den

sparade flödesavgiften applicerades som en framtida årlig besparing. Resultatet kan

ses i Tabell 5.20.

Tabell 5.20 LCC-kostnad m.a.p. ökad avkylning beräknad utifrån grundinvestering och

sparad flödesavgift enligt Fall 1 och Fall 2 för kundcentral #1 och #6.

LCC-kostnad (kr)

Kundcentral #1 Kundcentral #6

Fall 1 77 900 134 000

Fall 2 74 300 86 000

Ur kundens perspektiv blev LCC-kostnaden mindre än för fjärrvärmebolaget, men

inte heller då var investeringen lönsam inom kalkylperioden. Detta kan ses då

resultatet i Tabell 5.20 ligger långt över 0 kr.

Känslighetsanalys

För att avgöra hur valet av kalkylperiod och kalkylränta inverkade på resultatet

gjordes en känslighetsanalys för LCC-kostnaden genom att variera de två

parametrarna. Detta gjordes endast för Fall 1 då det är fallet som påverkas av ett

utbyte av kundcentralen. Kalkylperioden ändrades till 30 år (uppskattad teknisk

livslängd) medan Kraftringens kalkylränta på 9 % behölls. Därefter ändrades

kalkylräntan till 5 % för att visa inverkan på resultatet om de framtida

kostnadsbesparingarna var mer värda. Samtidigt behölls den ekonomiska

livslängden på 10 år. Resultatet för fjärrvärmebolaget kan ses i Tabell 5.21, samt

för kunden i Tabell 5.22.

67

Tabell 5.21 LCC-kostnad m.a.p. ökad avkylning beräknad utifrån grundinvestering samt

besparade kostnader enligt Fall 1 samt Scenario A och B för kundcentral #1 och #6 då

kalkylperiod och kalkylränta varieras.

LCC-kostnad (kr)

Kundcentral #1 Kundcentral #6

Fall 1 - A 30 år, 9 % 79 900 168 000

10 år, 5 % 79 900 168 000

Fall 1 - B 30 år, 9 % 79 400 159 000

10 år, 5 % 79 600 162 000

Tabell 5.22 LCC-kostnad m.a.p. ökad avkylning beräknad utifrån grundinvestering och

sparad flödesavgift enligt Fall 1 för kundcentral #1 och #6 då kalkylperiod och kalkylränta

varieras.

LCC-kostnad (kr)

Kundcentral #1 Kundcentral #6

Fall 1 30 år, 9 % 76 600 112 000

10 år, 5 % 77 500 126 000

Genom att jämföra resultatet i Tabell 5.21 från känslighetsanalysen med resultatet i

Tabell 5.19 kan det konstateras att en förändring av kalkylräntan eller

kalkylperioden inte ger en stor skillnad på resultatet av de potentiella

kostnadsbesparingarna för fjärrvärmebolaget. Det samma gäller för kunden om

resultatet i Tabell 5.22 jämförs med Tabell 5.20.

68

6 Analys och diskussion Här analyseras och diskuteras resultatet från fallstudien ur ett realitetsperspektiv.

Tre tillvägagångssätt för att öka avkylningen i en kundcentral konstateras samt att

de främsta felkällorna i studien tas upp.

För de två kundcentraler som genomgått analysen av den ekonomiska lönsamheten

att byta ut dem mot modern teknik, kan det konstateras att resultatet skiljer sig åt.

Det finns för kundcentral #6 en större potential till ökad avkylning än för

kundcentral #1. Då värmelasten för kundcental #6 är större än för kundcentral #1

resulterar den ökade avkylningen även i en större flödesminskning. Av detta följer

att de möjliga kostnadsbesparingar som kan erhållas utifrån flödesminskningar är

större för kundcentral #6 än kundcentral #1, även om skillnaderna är små.

Urval och diagnostisering

Det första urvalet av kundcentraler baserades på överkonsumtionsdata uppmätt

under september månad. Det insågs i slutet av studien att överkonsumtionen i

september inte behövde vara representativ för resten av året, detta eftersom

radiatorlasten normalt är låg under den perioden och tappvarmvattenlasten

dominerar. Det visade sig vid diagnostiseringen att temperaturen på varmvatten-

cirkulationen låg på en onödigt hög nivå och att detta skulle kunna vara en

anledning till överkonsumtionen av flöde. Uppfattningen blev att LKF:s kund-

centraler överlag presterar bra, men när detta upptäcktes fanns inget utrymme inom

arbetets tidsram att göra om urvalet. Med funktionstestet förutspåddes dock en viss

besparingspotential vad gäller att minska den grädigkeit som uppstod över radiator-

värmeväxlaren. Därför fick LKF:s kundcentraler genomgå en fortsatt analys.

Modellantagande och dimensionering

Modellantagandet att tappvarmvattenlasten är konstant över året och radiatorlasten

ökar linjärt med avtagande utomhustemperatur antogs vara godtagbart utifrån Figur

5.7 och Figur 5.8. I graferna varierade tappvarmvattenlasten relativt kraftigt från

dag till dag, men detta förhållande antogs jämna ut sig när ett antal dagar

studerades. Även bestämningen av radiatorvärmeväxlarens dimensionering antogs

godtagbart då de resultat som itererades fram ifrån primärdata för kundcentral #1

och kundcentral #6 hade en varians på endast 4,8 % respektive 2,5 %.

Radiatoravkylning och varmvattencirkulation

Uppskalningen av radiatoravkylningen är en osäkerhetsfaktor för resultatet då de

loggade temperaturerna är beroende av om solen värmde upp eller vinden kylde av

fastigheten när loggningarna gjordes. Dessa inverkningar är dessutom som störst

69

under vår och höst. Likväl har fastighetens förmåga att bevara värmeenergin

inverkan på resultatet. Med den linjära uppskalningen antogs denna faktor

övervinnas då loggningar från flertalet dagar med varierande förhållande användes.

Den resulterande radiatoravkylningen för kundcentral #6 är betydligt osäkrare än

för kundcentral #1 med tanke på dess fluktuerande beteende samt att upp-

skalningen av radiatoravkylningen vid fullt effektutnyttjande var hög. Då kund-

central #6 förser fler antal hushåll med värme än kundcentral #1, men i liknande

byggnader, innebär det fler ytterväggar som avger värme, samt längre transport-

sträckor mellan fastigheterna. På så vis kan värmeförlusterna tänkas vara större för

kundcentral #6. Även loggningarnas tidsintervall för sekundärdata har varit större

för kundcentral #6 än för kundcentral #1 vilket gett sämre upplösning på graferna.

En annan osäkerhetsfaktor för resultatet är antagandet om att varmvatten-

cirkulationen har ett konstant beteende. Ett konstant effektuttag året om känns

relevant även om avkylningen misstänks öka lite vintertid. Frågan är om reglering

är så pass bra att den primära returtemperaturen även vid högre framlednings-

temperaturer når ner till samma nivå som under sommartid, då den uppskattades.

Prestanda

Det kan generellt konstateras att kundcentral #6 har större besparingspotential än

kundcentral #1, både vad gäller Fall 1 och Fall 2. Skillnaden mellan den nuvarande

och den möjliga totala returtemperatur är med andra ord större för kundcentral #6

vilket konstateras genom att studera Figur 5.13 till Figur 5.16. Självfallet finns en

viss osäkerhet kring resultatet då de heldragna linjerna är baserade på medelvärden

och bygger på antagandet att husdynamikens variation övervinns. Likväl bygger

också resultatet på att antagandet om att varmvattencirkulationens beteende är

konstant. Resultatet antas ge en uppfattning om storleksordningen på den

potentiella avkylningsökning som skulle kunna erhållas med ett utbyte av kund-

centralen. De prickade linjerna är uppskalning av de loggade värdena, anpassade

för att matcha kundcentralens övergripande funktion, och är därmed en väldigt

grov uppskattning av kundcentralens prestanda vid högre eller lägre temperaturer.

Värmeförluster, pumparbete och rökgaskondensering

De uppskattade besparingarna av värmeförluster samt pumparbete i fjärrvärmenätet

när kundcentral #1 eller kundcentral #6 ökar sin avkylning är inte helt linjära mot

utomhustemperaturen. En förklaring till detta kan vara att vid simuleringarna vid

olika utomhustemperaturer har dels framledningstemperaturen men även

returtemperaturen legat på olika nivåer. Det kan ha orsakat en större besparing i

vissa fall och en mindre besparing i andra, men det antas att resultatet ändå ger en

70

godtycklig uppskattning om storleksordningen på de potentiellt sparade

värmeförlusterna och pumparbete.

En nackdel med användandet av Netsim är att returtemperaturen inte går att variera

över tid och därmed är resultatet ett momentant värde. Likväl går returtemperaturen

inte att ändra hos den individuella kundcentralen utan hela nätet måste tilldelas

samma returtemperatur. Därmed föreligger ytterligare en viss osäkerhet i resultatet.

Vid beräkning av möjlig ökad rökgaskondensering vid värmeproduktionen

studerades endast Örtofta kraftvärmeverk. Detta utifrån ett uppskattat varaktighets-

diagram från Kraftringen för värmeproduktionen år 2015 vilket antogs representera

ett normalår. Detta även om Kraftringens produktionsmix förutspås ändras i

framtiden med nya värmeåtervinningsprojekt samt att värmebehovet varierar från

år till år. Resultatet blir en uppskattning om storleksordningen på retur-

temperaturens inverkan på rökgaskondenseringen, dels då rökgaskondensering

även sker i några av Kraftringens övriga anläggningar, dels då beräkningarna är

gjorda på att rökgaskondensering i Örtoftaverket sker under alla drifttimmar. För

att förenkla de ekonomiska beräkningarna antogs det ökade effektuttaget i

kraftvärmeverkets panna inte ersätter någon annan produktion, t.ex. dyr

spetsproduktion vid topplast. Istället antas det endast ge en effektökning i verket.

Detta antogs vara ett korrekt resonemang utifrån att en ökad avkylning endast görs

i en enskild kundcentral, men om en ökad avkylning skulle erhållas i ett större antal

kundcentraler skulle detta antagande kunna vara en stor felkälla i resultatet.

Scenario och besparingar

Scenariot som ställs upp, dvs. att utomhustemperaturen för varje månad under ett

normalår inträffar, antas vara ett bra sätt att framställa den potentiella avkylnings-

ökningen i framtiden. På så vis skalas besparingarna upp för en tid framöver.

Den resulterande energibesparingen per år blir väldigt liten för de båda

kundcentralerna i Fall 1, för att i Fall 2 bli något större. Då ska det noteras att det i

Fall 2 inte handlar om ett utbyte av kundcentralen utan endast en injustering av

varmvattencirkulationen. Både marginalkostnaden för värmeproduktion samt

elpriset kan tänkas öka i framtiden och framförallt variera över året, men är i

Scenario A approximerat till att vara konstant över året. Likväl är de parametrarna

konstanta i Scenario B, men där kraftigt uppskalade för att avgöra dess inverkan på

resultatet. Kostnaderna som sparas in är därmed ungefärliga, men uppvisar inom

vilken storleksordning man kan förvänta sig en kostnadsbesparing. Om däremot

hela nätet skulle öka sin avkylning likt kundcentral #6 skulle det medföra en större

årlig kostnadsbesparing för fjärrvärmebolagets del.

71

När kostnadsbesparingarna istället beräknades ur kundens perspektiv, vilket är det

mest korrekta att göra i detta fall eftersom kunden är ägare till kundcentralen i

Lund, tillämpades den flödesavgift som Kraftringen använder. Med en flödesavgift

på 3,50 kr/m3 så är kostnadsbesparingen väsentligt större än den besparing som kan

ses för Kraftringen i både Scenario A och B på ca 10 respektive 65 öre/m3.

Livscykelkostnadskalkyl

I en vanlig LCC-kalkyl kan två alternativ jämföras, men i detta fall jämfördes

investeringen mot nollalternativet, dvs. att den nuvarande kundcentralen behålls.

Den LCC-kostnad som beräknades motsvarar vad investeringen kostar i dagsläget

och bör vara under 0 kr för att investeringen ska vara lönsam inom kalkylperioden.

En kalkylperiod på 10 år användes, vilket antas vara en realistisk ekonomisk

livslängd, tillsammans med Kraftringens generella kalkylränta på 9 % vid

beräkning av LCC-kostnaden för de olika fallen och scenarierna. Enligt resultatet i

Tabell 5.19 samt Tabell 5.20 är det inte ekonomiskt lönsamt, med endast avseende

på ökad avkylning, att byta de studerade kundcentralerna varken ur

fjärrvärmebolaget eller ur kundens perspektiv. Detta även för Scenario B då

marginalkostnaden och elpriset ökats kraftigt. En känslighetsanalys gjorde för

LCC-kostnadsberäkningen genom att öka den kalkylperioden och minska

kalkylräntan. Detta gav dock inget större utslag och investeringen kunde

fortfarande inte klassas som lönsam.

6.1 Tillvägagångssätt för att öka avkylningen Sammanfattningsvis kan man säga att avkylningen i en kundcentral kan förbättras

med tre olika tillvägagångssätt:

1. Injustering radiator/varmvattencirkulation

2. Dimensionering/ny värmeväxlare

3. Styrning/driftoptimering

Det första tillvägagångssättet, injustering av radiatorkrets och/eller

varmvattencirkulation, bör göras innan de andra tillvägagångssätten tillämpas.

Returtemperaturen är direkt beroende av de returtemperaturer som uppstår på de

sekundära sidorna. Just injusteringen av radiatorkretsen har från tidigare studier

och erfarenhet i branschen konstaterats vara oerhört viktigt för returtemperaturen.

Utifrån den begränsade erfarenhet som erhållits genom denna studie är

uppfattningen att injustering av sekundära radiatorsystem är vanligt att göra, eller

72

åtminstone finns vetskapen om att det bör göras. Däremot är injustering av

tappvarmvattensidan inte lika vanligt. Även om värmelasten till varmvatten-

cirkulationen inte är lika stor som radiatorlasten under uppvärmningsperioden,

tyder resultatet i denna studie på att det är av vikt att erhålla en bra temperatur även

på varmvattencirkulationen. Cirkulationsflödet kan optimeras alternativt

tilloppstemperaturen på varmvattnet justeras, för att hålla varmvattencirkulationen

på ca 50°C. Ifrån resultatet i studien konstaterades det att de totala kostnads-

besparingarna på ett år mer än dubblades i Fall 2 där, utöver en ökad avkylning på

radiatorkretsen, varmvattencirkulationen injusterades till att hålla några grader

lägre temperatur på den primära returen. Även om det handlar om mindre summor

för den enskilda kundcentralen tyder det på att det totalt i nätet kan ligga en

besparingspotential i att injustera varmvattencirkulationen.

Det andra tillvägagångssättet är i huvudfokus i detta arbete då avkylningen i en

kundcentral kan förbättras genom installation av en ny värmeväxlare alternativt en

ny dimensionering av värmeväxlare. En felaktig dimensionering ger, som tidigare

nämnts i teorin, en dålig avkylning alternativt en dålig reglering. Med en ny värme-

växlare kan man tänkas förbättra avkylning både i form av korrekt dimensionering

men också genom att övervinna eventuell försmutsning av värmeväxlarplattorna.

Med modern teknik kan också värmeöverföringen samt regleringen optimeras. I

denna studie är detta applicerat på radiatorvärmeväxlaren och enligt resultatet finns

det en viss besparingspotential vad gäller ökad avkylning och minskad kostnad.

Däremot kan det konstateras att besparingspotentialen inte är tillräckligt stor för att

investeringen av en ny kundcentral ska vara lönsam inom 10 år.

Styrning/driftoptimering av kundcentralen är det tredje tillvägagångssättet för att

öka avkylningen i kundcentralen. Driftövervakningssystem ger tillgång till

kontinuerlig övervakning av kundcentralens prestanda och orsaker som påverkar

returtemperaturen kan enklare och snabbare identifieras. Här kan felaktigt börvärde

på varmvattencirkulationen eller radiatorkretsens värmekurva upptäckas. Lägre

temperaturer på de sekundära sidorna skulle direkt kunna optimera energi-

användningen och därmed ge minskade energikostnader. Med hjälp av inställningar

som en maxeffektbegränsning, returtemperaturbegränsning eller returtemperatur-

differensbegränsning kan returtemperaturen direkt optimeras utan att det krävs en

fysisk åtgärd. Vidare kan även driften optimeras genom att använda t.ex. vind-

givare eller inomhustemperaturgivare som reglerar radiatorkurvan utefter de

aktuella förhållandena. Det optimerar returtemperaturen på radiatorkretsen och

således även den primära returtemperaturen. Genom ett sådant övervakningssystem

kan också en effektivare injustering av den värmekurva som används i radiator-

systemet göras. På så vis kan ofta returtemperaturen sänkas ytterligare.

73

6.2 Felkällor Resultatet i studien är baserat på flertalet antagningar och förenklingar och det

föreligger därmed en viss osäkerhet om dess överensstämmande med verkligheten.

Framförallt föreligger osäkerheter kring kundcentralens nuvarande prestanda, vilka

hade kunnat minimeras om loggad sekundärdata hade funnits tillgänglig i större

utsträckning. Som tidigare diskuterats antogs varmvattencirkulationens beteende

vara konstant över året samt att uppskalningen av radiatoravkylningen var osäker

och då framförallt för kundcentral #6.

Temperaturgivarnas tillförlitlighet kan ifrågasättas utefter resultatet från

funktionstestet samt vid jämförelse mellan loggningar från primär- och

sekundärdata. Om temperaturgivarna inte har stämt helt i förhållande till varandra

kan det ha haft en stor inverkan på resultatet.

En annan osäkerhet ligger i den utomhustemperatur som använts för bestämning av

kundcentralens nuvarande prestanda. Då primärdata fick användas för studien

skedde ingen loggning av utomhustemperaturen vid respektive fastighet. Istället

användes Kraftringens temperaturgivare som var placerad i Värpinge i Lund.

Därmed kan den faktiska utomhustemperaturen, som kundcentralens radiator-

system har styrt efter, skilja sig från Kraftringens loggningar.

Då Netsim använts för bestämning av den ökade avkylningens inverkan på värme-

förluster och pumparbete föreligger också en viss osäkerhet till resultatet. Framför-

allt bygger inte modellen på samma förutsättningar som den övriga studien vad

gäller temperaturnivå i nätet samt effektuttag hos kundcentralen. Netsim har ändå

förutsatts ge en uppfattning om storleksordningen och det exakta resultatet ska ses

som en grov uppskattning. Även avkylningens inverkan på rökgaskondenseringen i

Örtoftaverket är en kraftig förenkling och uppskattning. Vidare applicerades kund-

centralens effektandel från Netsim, som endast studerar Lunds fjärrvärmenät, även

på Örtoftaverket men i verkligheten kan denna effektandel vara betydligt lägre.

Vidare har även marginalkostnaden för värmeproduktionen i Örtoftaverket samt

elpriset varit baserade på uppskattningar och representerar inga exakta kostander.

Det har heller inte inkluderats andra positiva effekter av sänkt returtemperatur t.ex.

som att det kan öka elproduktionen i kraftvärmeverket och därmed ge en intäkt,

eller att mer av den värme som produceras kan säljas, dvs. att leveranskapaciteten

ökar. Resultatet förutsätts därmed indikera en storleksordning av de kostnads-

besparingar som skulle kunna uppnås.

74

7 Slutsatser Här ges en avslutande slutsats för fallstudien, följt av ett kort sammanställt förslag

kring framtida satsningar.

Genom fallstudien har det visat sig att den ekonomiska vinsten som kan erhållas

genom ökad avkylning inte i sig motiverar ett utbyte av en kundcentral i förtid. Det

har genom fallstudien även indikerats att det finns ytterligare avkylningspotential

att hämta genom att göra förändringar på de sekundära sidorna, som inte har med

själva kundcentralen att göra. Med tanke på de osäkerheter som föreligger i studien

ska resultatet ses som en uppskattning om vilken ekonomisk lönsamhet ett utbyte

av kundcentralen kan ha. Dessutom finns det andra faktorer som påverkar

lönsamheten av ett utbyte, så som att det kan medföra förändrade

underhållskostnader eller minska risken för haveri. Hade kundcentralen bytts ut

mot modern teknik hade också en smartare styrning kunnat appliceras vilket hade

medfört en större garanti för en lägre returtemperatur. Genom att endast studera en

ökad avkylnings inverkan på den ekonomiska lönsamheten har resultatet

begränsats och det kan tänkas att om dessa andra faktorer vägts in hade

utvärderingen kunnat få ett annorlunda resultat.

Om samma avkylningsökning som i kundcentral #6 gjordes för hela nätet handlar

det om en större årlig besparing för fjärrvärmebolaget, men det skulle kräva stora

investeringskostnader. Däremot konstaterades det att en sänkning av temperaturen

på varmvattencirkulationen för kundcentral #6 mer än dubblade den kostnads-

besparing som endast en ny radiatorväxlare gav. Med det i åtanke kan det vara

aktuellt i framtiden att satsa på informationskampanjer om injustering av

varmvattencirkulationen.

Vidare har studien också visat att den ekonomiska vinst som Kraftringen gör för

varje kubikmeter sparat flöde inte motsvarar det ekonomiska incitament som

kunderna erhåller genom flödesavgiften, som är mycket större. För att skapa ett

incitament hos kunden är det rimligt att sätta en relativt hög flödesavgift. Med ett

avgift-/bonussystem skulle incitamentet misstänkas öka ytterligare då kunden

dessutom har möjlighet att tjäna motsvarande. Eventuellt skulle flödesavgiften i ett

sådant system även kunna vara högre för att driva på optimeringen av avkylningen

hos kundcentralerna på fjärrvärmenätet.

Ett resultat från studien är också den metodik som togs fram och applicerades i

fallstudien. Metodiken som uppskattar prestanda på kundcentraler samt vinster av

att öka avkylningen i fjärrvärmenätet kan tillämpas på andra kundcentraler i andra

75

fjärrvärmenät. Resultatet i fallstudien är inte direkt generaliserbart då det endast

bygger på analysen av två kundcentraler, men det kan misstänkas att det för många

kundcentraler föreligger ett liknande behov av injustering av de sekundära sidorna

före alternativet att göra ett totalutbyte av kundcentralen. Genom att tillämpa den

metodik som tagits fram kan en sådan analys göras även för andra kundcentraler.

För att erhålla ett mer tillförlitligt resultat i studien borde mer arbete ha lagts

bakom urvalet av kundcentraler. I efterhand kan det konstateras att även samarbets-

möjligheter med andra fastighetsbolag borde ha undersökts. För ett bättre urval kan

det tänkas vara lämpligare att jämföra kundcentralernas överkonsumtion av flöde

med hela fjärrvärmenätets medelavkylning istället för LKF:s medelavkylning som

har visat sig överlag vara bra. Det hade tidigare kunnat ge tidigare inblick i att de

utvalda kundcentralerna inte var så stora ”flödesförbrukare” i sammanhanget.

7.1 Fokus för framtida studier För att erhålla ett mer tillförlitligt resultat av den ekonomiska lönsamheten att byta

ut en kundcentral före dess tekniska livslängd kan anses vara över, behöver fler

aspekter och faktorer vägas in i utvärderingen än endast den ökade avkylningen.

T.ex. skulle förbättringspotentialen av returtemperaturen genom optimerad styrning

kunna studeras för att avgöra vikten av att installera modern teknik.

Med samma utgångspunkt som denna studie, att öka avkylningen, kan studier göras

för att analysera den ekonomiska lönsamheten med att byta ut delar av

kundcentralen. T.ex. endast plattpaket eller styrventiler. Resultatet hade kunnat

jämföras med denna studies resultat som är baserad på kostnaden av ett totalt

utbyte av kundcentralen.

Vidare fallstudier om varmvattencirkulationens inverkan på ökad avkylning hade

kunnat fördjupa förståelsen kring dess betydelse och således eventuellt skapa

incitament för att göra satsningar inom detta område.

76

8 Referenser Här presenteras de referenser som använts i rapporten.

Alfa Laval, 2014. Single-pass BHE. Tillhandahållen av: Alfa Laval.

Alsbjer, M. & Wahlgren, P., 2011. Fjärrvärmecentraler 10år - håller de måttet?,

Stockholm: Svensk Fjärrvärme AB.

Boverket, 2014. Boverkets byggregler, BBR21, 6:62 Installationer för tappvatten,

Karlskrona: Boverket.

Elektra värme, 2014. Så fungerar fjärrvärme. [Online]

Available at:

http://elektravarme.se/om_oss [Använd 14 01 2015].

Energimyndigheten, 2011. Livscykelkostnad, LCC. [Online]

Available at:

http://www.energimyndigheten.se/Foretag/Energieffektivisering-i-

foretag/Finansiering-och-inkop/Livscykelkostnad/ [Använd 09 01 2015].

Frederiksen, S. & Werner, S., 1993. Fjärrvärme. Lund: Studentlitteratur.

Frederiksen, S. & Werner, S., 2013. District Heating and Cooling. Lund:

Studentlitteratur AB.

Helin, P.-O., 2014. Alfa Laval, Ronneby [Intervju] (22 09 2014).

Nord Pool Spot, 2014. Elspot prices. [Online]

Available at:

http://www.nordpoolspot.com/Market-data1/Elspot/AreaPrices/ALL1/Hourly/?#/

Market-data1/Elspot/Area-Prices/ALL1/Monthly/?view=table

[Använd 08 12 2014].

Persson, M., 2014. Alfa Laval, Ronneby [Intervju] (23 09 2014).

Petersson, S. & Larsson, C. D., 2013. Samband mellan flödespremie och

returtemperatur, Stockholm: Svensk Fjärrvärme AB.

Pyrko, J., 2004. Eleffekthushållning i byggnader. 11 föreläsningar. Lund: LU-LTH

Energivetenskaper.

77

Råberger, L. & Walletun, H., 1996. Effektivisering av koventionella

fjärrvärmecentraler (abonnentcentraler), Stockholm: Svenska

Fjärrvärmeföreningens Service AB.

Selinder, P. & Walletun, H., 2009. Modell för värdering av ändrade

driftförutsättningar i fjärrvärmenät, Stockholm: Svensk Fjärrvärmes Teknikråd.

SMHI, 2014. Dataserier med normalvärden för perioden 1961-1990. [Online]

Available at:

http://www.smhi.se/klimatdata/meteorologi/temperatur/dataserier-med-

normalvarden-1.7354 [Använd 09 10 2014].

Sveby, 2009. Byggnaders energianvändning - ordlista, Stockholm: u.n.

Svensk Fjärrvärme, 2010a. Vanliga frågor om fjärrvärme. [Online]

Available at:

http://www.svenskfjarrvarme.se/Fjarrvarme/vanliga-fragor/ [Använd 15 09 2014].

Svensk Fjärrvärme, 2010b. Centraler. [Online]

Available at:

http://www.svenskfjarrvarme.se/Medlem/Fokusomraden/Kundanlaggningar/

Kundsystem/ [Använd 07 10 2014].

Svensk Fjärrvärme, 2010c. Fjärrvärmecentralen. [Online]

Available at:

http://www.svenskfjarrvarme.se/Medlem/Fokusomraden/Kundanlaggningar/

Kundsystem/Fjarrvarmecentralen/ [Använd 10 09 2014].

Svensk Fjärrvärme, 2013. Tillförd energi. [Online]

Available at:

http://www.svenskfjarrvarme.se/Statistik--Pris/Fjarrvarme/Energitillforsel/

[Använd 06 10 2014].

Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2009. Certifiering av fjärrvärmecentraler,

Tekniska bestämmelser F:103-7, Stockholm: Svensk Fjärrvärme AB.

Svensk Fjärrvärmes Teknikråd, 2014. Fjärrvärmecentralen - Utförande och

installation, Tekniska bestämmelser F:101, Stockholm: Svensk Fjärrvärmes

Teknikråd.

78

Walletun, H., 1999. Effektivisering av fjärrvärmecentraler - metodik, nyckeltal och

användning av driftövervakningssystem, Stockholm: Svenska

Fjärrvärmeföreningens Service AB.

Walletun, H., 2000a. Avkylningen i ett fjärrvärmesystem, del 1, Stockholm:

Svenska Fjärrvärmeföreningens Service AB.

Walletun, H., 2000b. Avkylningen i ett fjärrvärmesystem, del 2, Stockholm:

Svenska Fjärrvärmeföreningens Service AB.

Walletun, H. & Svensson, B., 2003. "Black-box" undersökning av

fjärrvärmecentraler, Stockholm: Svenska Fjärrvärmeföreningens Service AB.

Värmeverksföreningen, 1994. VÄRMEVÄXLARE - Handbok för värmeväxlare i

fjärrvärmesystem, Stockholm: Värmeverksföreningen.

i

Bilaga Här finns kompletterande grafer till rapporten, samt en översikt för

temperaturgivarna i kundcentralerna följt av förstoring av resultatgraferna vad

gäller prestandan i de undersökta kundcentralerna.

Diagnostisering av kundcentraler Nedan presenteras de plottar av loggad sekundärdata för kundcentral #2-#5 som ej

visats i rapporten. För respektive kundcentral finns det en plot med loggad

sekundärdata över ett antal dagar i oktober 2014 samt en plot över funktionstester

några timmar en natt i november 2014.

Kundcentral #2

I Figur A ligger den primära returtemperaturen avsevärt högre än den sekundära

radiatorreturen för kundcentral #2. Det kan tyda på förbättringspotential vad gäller

avkylning alternativt drar temperaturen på varmvattencirkulationen upp den

primära returtemperaturen vid det låga radiatoreffektuttag som sker under perioden.

Ingen loggning finns för varmvattencirkulationen men vid momentan avläsning

angav givaren 52°C, vilket är en godtagbar avkylning från ca 60°C. Här finns

antagligen inget större utrymme för att sänka flödet på varmvattencirkulationen då

temperaturen bör ligga på 50°C. Ingen loggning finns heller för utomhus-

temperaturen, men den återspeglas i framledningstemperaturen på radiatorkretsen.

I funktionstestet i Figur B kan det ses att när styrventilen till tappvarmvattnet

stängs sjunker den primära returtemperaturen under den sekundära radiatorreturen

vilket är termodynamiskt omöjligt och därmed föreligger något givarfel. Likväl när

styrventilen till radiatorkretsen är stängd och den för tappvarmvattnet åter öppnas

borde den primära returtemperaturen sticka upp mot temperaturen på

varmvattentilloppet. Istället ligger den primära returtemperaturen betydligt lägre

vilket också kan tyda på givarfel alternativt dålig värmeöverföring.

ii

Figur A Loggad sekundärdata för kundcentral #2.

Figur B Plottat funktionstest för tappvarmvattensidan för kundcentral #2.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2014-10-23 2014-10-24 2014-10-25 2014-10-26

Tem

per

atu

r (°

C)

Primär fram Primär retur Rad fram

Rad retur Styrventil VV VV fram

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

01:00 01:30 02:00 02:30 03:00 03:30

Tem

per

atu

r (°

C)

Primär fram Primär retur Rad framRad retur Styrventil rad Styrventil VVVV fram

iii

Kundcentral #3

För kundcentral #3 kan det i Figur C ses att varmvattencirkulationen håller en bra

temperatur på strax över 50°C och det sker en betydlig avkylning från temperaturen

på tilloppet. Däremot är temperaturen på varmvattentilloppet något fluktuerande

vid tappningar och kan tyda på långsam reglering. Den primära returtemperaturen

ligger en bit över den sekundära radiatorreturtemperaturen men då det är lågt

radiatoreffektuttag vid tillfället kan det tänkas vara rimligt.

I Figur D ses att den primära returtemperaturen ligger någon grad över den

sekundära radiatorreturtemperaturen. Denna grädigkeit skulle möjligtvis kunna

vara ännu mindre med tanke på det låga radiatoreffektuttaget vid tillfället. När

styrventilen för tappvarmvatten öppnas igen stiger den primära returtemperaturen

tillfälligt mot tilloppstemperaturen på varmvattnet för att sedan sjunka mot

varmvattencirkulationen.

Figur C Loggad sekundärdata för kundcentral #3.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2014-10-23 2014-10-24 2014-10-25 2014-10-26

Tem

per

atu

r (°

C)

Primär fram Primär retur Rad framRad retur VV fram VVCUtegivare

iv

Figur D Plottat funktionstest för tappvarmvattensidan för kundcentral #3.

Kundcentral #4

För kundcentral #4 kan det i Figur E konstateras att temperaturen på varmvatten-

cirkulationen hade kunnat sänkas ett antal grader genom att dra ner cirkulations-

flödet alternativt sänka tilloppstemperaturen på varmvattnet. Även den totala retur-

temperaturen ligger avsevärt mycket över den sekundära radiatorreturtemperaturen.

Vid jämförelse med de övriga kundcentralerna är det inte troligt att den stora

temperaturskillnaden enbart beror på lågt radiatoreffektuttag vid tillfället.

Ifrån funktionstestet i Figur F misstänks det att något är felaktigt då den primära

returtemperaturen sjunker, men är fortfarande långt ifrån den sekundära radiator-

returen. Det kan möjligtvis bero på en felaktig temperaturgivare eller försmutsning

av värmeväxlare men när beteendet studeras vid tillfället när båda styrventilerna är

stängda kan läckande styrventil misstänkas. Den primära returtemperaturen stiger

när den egentligen borde sjunka. Kundcentral #4 är den enda av de utvalda

kundcentralerna där styrventilerna inte tidigare har blivit utbytta.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

01:00 01:30 02:00 02:30 03:00 03:30

Tem

per

atu

r (°

C)

Primär fram Primär retur Rad fram

Rad retur Styrventil rad VV fram

VVC Styrventil VV Utegivare

v

Figur E Loggad sekundärdata för kundcentral #4.

Figur F Plottat funktionstest för tappvarmvattensidan för kundcentral #4.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2014-10-23 2014-10-24 2014-10-25 2014-10-26

Tem

per

atu

r (°C

)

Primär fram Primär retur Rad fram

Rad retur VVC VV fram

Styrventil VV Utegivare

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

01:00 01:30 02:00 02:30 03:00 03:30

Tem

per

atu

r (°C

)

Primär fram Primär retur Radiator fram

Radiator retur Styrventil rad VVC

VV fram Styrventil VV Utegivare

vi

Kundcentral #5

I Figur G ligger tilloppet av varmvatten samt varmvattencirkulationen på bra

temperaturnivåer. Det kan dock konstateras att regleringen av tilloppstemperaturen

vid tappningar är något långsam och det återspeglas i varmvattencirkulationen.

Tilloppstemperaturen ligger ändå på en nivå för bra komfort samt undvikande av

bakterietillväxt. Den primära returtemperaturen ligger under temperaturen på den

sekundära radiatorframledningen vilket verkar lovande för avkylningen.

I funktionstestet i Figur H ser funktionen bra ut för kundcentral #5, då styrventilen

för tappvarmvattnet är stängd närmar den primära returtemperaturen sig den

sekundära radiatorreturtemperarturen. När båda styrventilerna är stängda sjunker

alla temperaturer. När styrventilen för tappvarmvattnet åter öppnas stiger den

primära returtemperaturen igen mot temperaturen på varmvattencirkulationen.

Figur G Loggad sekundärdata för kundcentral #5.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2014-10-23 2014-10-24 2014-10-25 2014-10-26

Tem

per

atu

r (°C

)

Primär fram Primär retur Radtemp fram

Radtemp retur Styrventil vv VV fram

VVC Utegivare

vii

Figur H Plottat funktionstest för tappvarmvattensidan för kundcentral #5.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

01:00 01:30 02:00 02:30 03:00 03:30

Tem

per

atu

r (°C

)

Primär fram Primär retur Radtemp fram

Radtemp retur Styrventil rad Styrventil vv

VV fram VVC Utegivare

viii

Översikt temperaturgivare I Figur I ses en översikt över flödesschemat för kundcentral #6. De övriga

undersökta kundcentralerna är av samma kopplingstyp och i figuren kan det ses var

de olika temperaturgivarna sitter, vilket kan underlätta förståelsen för de plottar

som finns över sekundärdata samt funktionstest. I Tabell A ges en förklaring till

benämningarna av givarna.

Figur I Print-screen från översikten i LKF:s datasystem, flödesschemat kundcentral #6.

Tabell A Förklaring till benämning av givarna i Figur I.

Benämning

av givare Del av system Förklaring

GT11 5600 Primär

Primär fram

GT41 Primär retur

GT11

5601 Radiator

Rad_fram

GT41 Rad_retur

SV21 Styrventil rad

GT31 Utomhustemp.

GT11

5201 Varmvatten

VV_tillopp

GT41 VVC

SV21 Styrventil 1 VV

SV22 Styrventil 2 VV