Lavenergifjernvarme til lavenergibyggeri

Præsentationer af emnet: "Lavenergifjernvarme til lavenergibyggeri"— Præsentationens transcript:

1 Lavenergifjernvarme til lavenergibyggeri
Christian Holm Christiansen Teknologisk Institut, Energi og Klima Danmark

2 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

3 Fjernvarme i Danmark 1,6 millioner boliger (ca. 60%) forsynes med fjernvarme Kilde: Energistyrelsens Energistatistik 2008

4 Fjernvarme i Danmark 30% Kilde: Energistyrelsens Energistatistik 2008

5 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

6 Bygningsreglementet i Danmark
Krav til bruttoenergiforbrug: Boliger Erhverv Bygningsreglementet 2008 Lavenergiklasse 2 Lavenergiklasse 1 BR2010 BR2015 A er det opvarmede etageareal (OBS! bruttoareal) Husk at der ikke er tillæg til lavenergibyggeri

7 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

8 Udvalgte danske forskningsnetværk og centre med fokus på både fjernvarme og lavenergibyggeri
Strategisk Forskningscenter for CO2-neutralt byggeri Lavenergibyggeri og fjernvarme er ikke hinandens modsætninger

9 COWI PowerPoint design manual
28 okt 2009 EFP2007 projekt Titel: “Udvikling og demonstration af lavenergifjernvarme til lavenergibyggeri” Periode: Finansiering: 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

10 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)

11 Valgt referencehus 145 m2 Lavenergibyggeri, klasse 1 (42,6 kWh/m2)

12 Rumvarmeforbrug i reference hus
20°C i alle rum: 24°C i de 2 badeværelser og 22°C i de øvrige rum: -> 50% højere varmeforbrug 20,1 kWh/m²/år * 30,7 kWh/m² ** Gennemsnitsvarmebehov kWh/år Varmt brugsvand 2.300 Rumopvarmning 4.450 Totalt 6.750 Beregnet i Bsim (program til termisk bygningssimulering): * Standard indetemperatur som bruges ved dokumentation (BE06 beregning) i forhold til Bygningsreglementet) ** Mere almindelige/realistiske indetemperatur

13 Fjernvarme- beholderunit

14 Fjernvarmebeholder - ladeflow

15 Fjernvarmebeholder – Reguleringsventil til varmt brugsvand

16 Fjernvarmebeholder – Prototype
Konfiguration: LGS LGM (gulvvarme) Beholderstørrelse: 120 liter 175 liter God isolering

17 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

18 Stikledning - Lambdaværdi

19 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

20 Systemanalyser – 4 scenarier
Ny type unit: Fjernvarmebeholder 120 eller 175 liter (Danfoss) Systemanalyser – 4 scenarier Scenarier Brugerunit type Design effekt Design temperaturer Tfrem Tretur (reference) Varmtvandsbeholder 8 kW 80°C 40°C 1 Fjernvarmebeholder (ny type) 3.7 kW 50°C 22°C 2 Gennemstrømnings-veksler (ingen varmelagring) 32 kW 3 60°C 30°C

21 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

22 Systemanalyse - resultater
Trykprofil v. 2,29 kW pr. bolig (ca timer under denne effekt)

23 Systemanalyse - resultater
Eksempel på fremløbstemperaturer og varmetab

24 Systemanalyse – resultater
Energi i ledningsnettet Scenarie 0 Reference* Scenarie 1 Fjernvarme-beholder unit Scenarie 2 Gennem-strømnings-veksler unit Scenarie 3 Varmtvands-beholder 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 kWh/år) 621,0 Varmetab, totalt ledningsnet 345,0 85,5 109,7 122,5 % 36 12 15 16

25 Investeringer Totale investeringsomkostninger

26 Samfundsøkonomi Formål
At sammenligne lavtemperaturfjernvarme med alternative opvarmningssystemer Undersøgte scenarier Lavtemperaturfjernvarme (fjernvarmebeholderunit) Varmepumpe, jordvarme Varmepumpe, luft-til-vand vs. vs.

27 Samfundsøkonomi – antagelser for lavtemperaturfjernvarme
Fjernvarmebeholderunit valgt til beregning (fordi det er den nye løsning) Investeringsomkostninger pr. hus: 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 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

28 Samfundsøkonomi – antagelser for varmepumper
Anlægsomkostninger pr. hus (DKK ekskl. moms) VP jord VP luft Varmepumpeunit 43.000 31.000 Beholder del - 22.000 250 m jordslanger 6.250 Nedgravning af slanger (entreprenør) 13.750 Opstart og indregulering (leverandør) 7.500 Installation af unit (VVS) 20.000 Diverse omkostninger (5%) 4.525 3.650 I alt ekskl. moms 95.025 76.650 Årsvirkningsgrad (COP) 3,1 2,5 Levetid på varmepumpeunit (inklusive installationer) 30 år med reinvestering hvert 10. år på DKK.

29 Samfundsøkonomi - omkostninger pr. 30 år
Lavtemperaturfjernvarme er fuldt konkurrencedygtig med varmepumpeteknologien!

30 Demonstration af konceptet
Titel: C02-reductions in low energy buildings and communities by implementation of low temperature district heating systems Periode: Finansiering: 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/S DANFOSS District Heating Teknologisk Institut AffaldVarme Århus, Århus Kommune Kamstrup A/S Ribe Jernindustri Lystrup Fjernvarme Lystrup Fjernvarme A.m.b.A. Boligforeningen Ringgården Høje Taastrup Fjernvarme Høje Taastrup Fjernvarme A.m.b.A.

31 Demonstration - Boligforeningen Ringgården - Lystrup
Plan over Ringgården afd. 34 40 rækkehuse + fælleshus lavenergi kl FVB-units og 30 GVV-units

32 Demonstration - EnergyFlexHouse Teknologisk Institut – Høje Taastrup
Fjernvarmenet til EnergyFlexHouse – 2 nye lavenergiforsøgshuse EnergyFlexFamily EnergyFlexLab

33 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

34 Tak for opmærksomheden
Rapporten "Udvikling og demonstration af lavenergifjernvarme til lavenergibyggeri" kan findes på Teknologisk Instituts hjemmeside: