lavenergifjernvarme til lavenergibyggeri
DESCRIPTION
Lavenergifjernvarme til lavenergibyggeri. Christian Holm Christiansen Teknologisk Institut, Energi og Klima Danmark [email protected]. Dagsorden. Generelt om fjernvarme og lavenergibyggeri i Danmark Et koncept til Lavenergifjernvarme i lavenergibyggeri - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Lavenergifjernvarme til lavenergibyggeri
Christian Holm ChristiansenTeknologisk Institut, Energi og Klima
Dagsorden Generelt om fjernvarme og lavenergibyggeri i Danmark Et koncept til Lavenergifjernvarme i lavenergibyggeri
– Varme og brugsvandsbehov i lavenergi enfamiliehus– Fjernvarmebeholderunit– Varmeanlæg– Twinrør – Systemanalyser, ledningsnet– Investeringer– Samfundsøkonomi
Demonstration– Ringgården, afdeling i Lystrup– EnergyFlexHouse, Teknologisk Institut i Høje Taastrup
Fjernvarme i Danmark 1,6 millioner boliger (ca. 60%) forsynes med fjernvarme
Kilde: Energistyrelsens Energistatistik 2008
Fjernvarme i Danmark
Kilde: Energistyrelsens Energistatistik 2008
30%
Energipolitik i Danmark
Fjernvarme og et stramt bygningsreglement er nogle af de væsentlige virkemidler til at nå målet
Kilde: Klima- og energiministeriets Energipolitisk redegørelse 2009
Bygningsreglementet i Danmark Krav til bruttoenergiforbrug:
Boliger Erhverv
Bygningsreglementet 2008
Lavenergiklasse 2
Lavenergiklasse 1
årprmkWhA
./160050 2
årprmkWhA
./220070 2
årprmkWhA
./110035 2
BR2010
A er det opvarmede etageareal(OBS! bruttoareal)
årprmkWhA
./220095 2
årprmkWhA
./160070 2
årprmkWhA
./110050 2 BR2015
Energifaktorer i Danmark El: 2,5 Naturgas: 1,0 Olie: 1,0 Biomasse (piller, brænde mv.): 1,0 Fjernvarme: 1,0
Dog ser det på nuværende tidspunkt ud til at fjernvarme får en energifaktor på 0,8 i det nye bygningsreglement 2010, hvis der bygges lavenergibyggeri klasse 1
Udvalgte danske forskningsnetværk og centre med fokus på både fjernvarme og lavenergibyggeri
www.teknologisk.dk
www.lavebyg.dk
www.zeb.aau.dkStrategisk Forskningscenter for CO2-neutralt byggeri
www.boligplus.org
Lavenergibyggeri og fjernvarme er ikke hinandens modsætninger
EFP2007 projektTitel: “Udvikling og demonstration af lavenergifjernvarme til
lavenergibyggeri”Periode: 2007-2008Finansiering: Støttet af Energistyrelsen's energi-
forskningsprogram (EFP2007)
Projektdeltagere:
Teknologisk Institut (Projektansvarlig)
DTU Byg (Danmarks Tekniske Universitet)
COWI A/S
LOGSTOR A/S
DANFOSS District Heating
Energitjenesten
Lavtemperaturfjernvarme, et designkoncept til lavenergibyggeri
Lavenergibyggeri (lavt forbrug) En mindre enklave/område af bygninger (ensartede
driftsforhold) Fjernvarmebeholderunit (udjævnet flow) Varmeanlæg udlagt for lav temperatur (gulvvarme
og/eller radiator) Lave fjernvarmetemperaturer (lavere varmetab) Mindre ledninger (lavere varmetab og mindre
investeringer) Brug af twinrør i alle ledningsstørrelser (lavere
varmetab og mindre investeringer)
Valgt referencehus• 145 m2• Lavenergibyggeri, klasse 1 (42,6 kWh/m2)
Rumvarmeforbrug i reference hus20°C i alle rum:
24°C i de 2 badeværelserog 22°C i de øvrige rum:
-> 50% højere varmeforbrug
Beregnet i Bsim (program til termisk bygningssimulering):
* Standard indetemperatur som bruges ved dokumentation (BE06 beregning)
i forhold til Bygningsreglementet)
** Mere almindelige/realistiske indetemperatur
Gennemsnitsvarmebehov kWh/år
Varmt brugsvand 2.300
Rumopvarmning 4.450
Totalt 6.750
20,1 kWh/m²/år *
30,7 kWh/m² **
Fjernvarme-beholderunit
Fjernvarmebeholder - ladeflow
Fjernvarmebeholder – Reguleringsventil til varmt brugsvand
dhw temperature step responce, control performance
39
41
43
45
47
49
51
0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600time [sec]
Tem
p. [°
C]
0
200
400
600
800
1000
1200
Flow
[l/h]
Temp. DHW Temp. prim. supplyQ DHW Q primary
Fjernvarmebeholder – Prototype
Konfiguration: LGSLGM
(gulvvarme)
Beholderstørrelse: 120 liter175 liter
God isolering
Stikledning - prototype• Dimensionerne (fremløb/retur/kappe), mm:
14/14/110• Medirørmateriale: alupex• Medierørs godstykkelse, mm: 2• Medirør placeret symmetrisk omkring twinrørets centrum• Maksimal varmeledningsevne for PUR-skum, W/(mK):
0,023• Diffusionsbarriere ved kappe
Stikledning - Lambdaværdi
Systemanalyser – simulering af fjernvarmenet
92 huse og 1 vekslerstation/ værk
145 m² lavenergihus kl. 1 Maks. rumvarmeeffektbehov =
3,7 kW/hus Varmebehov = 6750
kWh/år/hus (inklusive brugsvand)
Varmetæthed = 193 kWh/år/meter fjernvarmeledning
Ikke optimeret mht. reduktion af total rørlængde og placering af vekslerstation / værk
Systemanalyser – 4 scenarier
Scenarier Brugerunit type Design effekt
Design temperaturer
Tfrem Tretur
0(reference) Varmtvandsbeholder 8 kW 80°C 40°C
1 Fjernvarmebeholder (ny type) 3.7 kW 50°C 22°C
2Gennemstrømnings-veksler (ingen varmelagring)
32 kW 50°C 22°C
3 Varmtvandsbeholder 8 kW 60°C 30°C
Ny type unit:Fjernvarmebeholder 120 eller 175 liter (Danfoss)
Systemanalyser – designantagelser 10 bar system (maks. tryk) Holdetryk: 2 bar Maks. hastighed: 2 m/s Bypass i units lukket, kun omløb
for enden af hver vej
Antalforbrugere GVV VVB
1 1,00 1,002 0,66 0,753 0,56 0,634 0,47 0,605 0,39 0,536 0,34 0,507 0,31 0,498 0,30 0,489 0,28 0,46
10 0,25 0,4420 0,19 0,2330 0,12 0,19
Samtidighedsfaktor s
Systemanalyse - resultater Trykprofil v. 2,29 kW pr. bolig (ca. 8500 timer under
denne effekt)
Systemanalyse - resultater Eksempel på fremløbstemperaturer og varmetab
Systemanalyse – resultater
Energi i ledningsnettet Scenarie 0Reference
*
Scenarie 1Fjernvarme-
beholder unit
Scenarie 2Gennem-
strømnings-veksler unit
Scenarie 3Varmtvands-
beholderunit
Elforbrug, pumper, totalt ledningsnet
MWhel/år 1,1 6,0 3,7 4,8
Leveret varme til ledningsnet
MWh/år 966,0 706,5 730,7 743,5
Varmeforbrug, 92 huse (á 6750 kWh/år)
MWh/år 621,0 621,0 621,0 621,0
Varmetab, totalt ledningsnet
MWh/år 345,0 85,5 109,7 122,5
Varmetab, totalt ledningsnet % 36 12 15 16
Investeringer
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
Scenarie 0 Reference*
Scenarie 1 Fjernvarme-
beholder unit
Scenarie 2 Varmeveksler
unit
Scenarie 3 Varmtvands-beholder unit
DKK/
hus
Installationsomkost. for unit
Bruger unit
Stik installationer
Hovedpumper
Ledningsnet
Totale investeringsomkostninger
SamfundsøkonomiFormål At sammenligne lavtemperaturfjernvarme med alternative
opvarmningssystemer
Undersøgte scenarier Lavtemperaturfjernvarme (fjernvarmebeholderunit) Varmepumpe, jordvarme Varmepumpe, luft-til-vand
vs. vs.
Samfundsøkonomi – antagelser for lavtemperaturfjernvarme Fjernvarmebeholderunit valgt til beregning (fordi det er den nye løsning) Investeringsomkostninger pr. hus: 84.240 DKK (se foregående) Levetid på fjernvarmerør: 40 år Levetid på hovedpumper i fjernvarmesystemet: 20 år Levetid på fjernvarmeunit og stikinstallationer: 30 år med reinvestering
efter 15 år på 10.000 DKK Drift og vedligeholdelse af fjernvarmenet: Inkluderet i fjernvarmeprisen Anlægsomkostninger for fjernvarmebygværk er inkluderet i
fjernvarmeprisen Scrapværdi på komponenter (inklusive reinvesteringer) med længere
levetid end beregningsperioden
Samfundsøkonomi – antagelser for varmepumperAnlægsomkostninger pr. hus (DKK ekskl. moms) VP jord VP luft
Varmepumpeunit 43.000 31.000Beholder del - 22.000250 m jordslanger 6.250 -Nedgravning af slanger (entreprenør) 13.750 -Opstart og indregulering (leverandør) 7.500 -Installation af unit (VVS) 20.000 20.000Diverse omkostninger (5%) 4.525 3.650I alt ekskl. moms 95.025 76.650
Årsvirkningsgrad (COP) 3,1 2,5
Levetid på varmepumpeunit (inklusive installationer)
30 år med reinvesteringhvert 10. år på 20.000 DKK.
Samfundsøkonomi - omkostninger pr. 30 år
010.00020.00030.00040.00050.00060.00070.00080.00090.000
100.000110.000120.000130.000140.000150.000160.000170.000
FVB Marginal
VP jord Marginal
VP luft Marginal
DK
K /
hus
Brændsler,afgiftsforvridning ogemissionsomkostninger
Investering (inkl. re-investering ogscrapværdi)
Lavtemperaturfjernvarme er fuldt konkurrencedygtig med varmepumpeteknologien!
Demonstration af konceptetTitel: C02-reductions in low energy buildings and communities by implementation of low
temperature district heating systemsPeriode: 2009-2010Finansiering: Støttet af Energistyrelsen's energiteknologisk
forsknings og udviklingsprogram (2008)
Projektdeltagere:Energitjenesten, Midt- og Østjylland (Projektansvarlig)DTU Byg (Danmarks Tekniske Universitet)COWI A/S LOGSTOR A/SDANFOSS District HeatingTeknologisk Institut AffaldVarme Århus, Århus KommuneKamstrup A/SRibe Jernindustri
Lystrup Fjernvarme Lystrup Fjernvarme A.m.b.A. Boligforeningen Ringgården
Høje Taastrup Fjernvarme Høje Taastrup Fjernvarme A.m.b.A.
Demonstration - Boligforeningen Ringgården - Lystrup
Plan over Ringgården afd. 3440 rækkehuse + fælleshus lavenergi kl. 1. 11 FVB-units og 30 GVV-units
Demonstration - EnergyFlexHouseTeknologisk Institut – Høje Taastrup
Fjernvarmenet til EnergyFlexHouse – 2 nye lavenergiforsøgshuse
EnergyFlexFamily
EnergyFlexLab
Hovedkonklusioner for EFP-projektet Lavenergifjervarme konkurrencedygtig med varmepumper ud
fra en samfundsøkonomisk betragtning. Meget lavt varmetab i ledningsnet, teoretisk helt ned til 12-
16% på trods af det lave varmeforbrug i lavenergibyggeriet. Lille forskel mellem de forskellige fjernvarmeunittyper. Optimering af nettet (rørlængde og varmetæthed) kan
medføre endnu bedre økonomi for lavenergifjernvarme. Med en tilstrækkelig fremløbstemperatur på 50 °C hos
forbrugerne er det muligt at anvende nye typer varmeressourcer.
Varmetæthed er afgørende, men grænsen er flyttet. Der er ikke regnet på selskabsøkonomi, men økonomien vil
være væsentlig forskellig fra værk til værk
Tak for opmærksomheden
Rapporten "Udvikling og demonstration af lavenergifjernvarme til lavenergibyggeri" kan findes på
Teknologisk Instituts hjemmeside:
http://www.teknologisk.dk/25949