I förstudien [2] har vi uppskattat den energiförbrukning som de olika
fjärrvärmeteknikerna för småhus kan innebära, till en viss del som ersättning för elektrisk energi, och även till en viss del som ökad energianvändning, i alla fall dock som ökad fjärrvärmelast. I avsaknad av en utvärdering gör vi i detta avsnitt en uträkning för demohuset i Göteborg.
6.1. Enstaka kretsars värmelast
I Tabell 6.1 sammanfattas på årsbasis energianvändningen för de olika delsystemen.
Tabellen inkluderar även ”normallasterna” värme och varmvatten. Värmebehovet är framräknat för ett modernt eluppvärmt småhus enligt gradtalmetoden baserat på en balanstemperatur av 14°C (klimat Stockholm 1986). Varmvattenbehovet är antaget till 8 kWh/dygn, en siffra som måste verifieras. De övriga lasterna kommenteras nedan.
Diskmaskin, tvättmaskin och torktumlare
Dessa maskiner är inkopplade på krets 4 med en nominell drifttemperatur på 80°C.
Pga små rördimensioner behövs en cirkulationspump som drar 100 W och den sammanlagda drifttiden är 600 h, ungefär jämnt fördelad över de tre apparaterna.
Cirkulationspumpen antas endast gå igång när minst en av maskinerna körs. Antalet cykler är enligt konsumentverkets standardtestmetoder. Totalt används i dessa tre apparater årligen 730 kWh värme och 140 kWh el. Elanvändningen för
cirkulationskretsen är 60 kWh.
Badtunnan
Badtunnan är inkopplad som krets 6 tertiärt med egen cirkulations- och filterpump.
Pumparna i mellankretsen och spa-kretsen antas dra 100 W under 8760 h, dvs 870 kWh/år. Förnyelse av badvattnet antas ske 6 ggr per år och konsumerar 240 kWh värme. För kontinuerlig varmhållning räknar vi för badet med en genomsnittlig värmeförlust på 10 W/K, resulterande i ett värmebehov på ca 2680 kWh. Det resulterande värmebehovet uppskattas således till 2930 kWh per år.
Luftkonditionering
I vår uppskattning räknar vi med en COP på 0,6. Vi antar en maximal kyleffekt på 4 kW och genomsnittlig effekt på 1,14 kW under 750 h. Beräknat behov är då 855 kWh kyla motsvarande 1425 kWh fjärrvärme som drivenergi. Fläkt och pumpar drar sammanlagt ytterligare 400 W el, vilket ger ett elbehov på 342 kWh. Vi uppskattar fördelningen till 200 kWh för process-el (lösningspump, luftkylare) och 142 kWh för cirkulations-el (distribution av kyla).
Växthus
En lågtemperaturkrets på 35°C försörjer systemet. En cirkulationspump på genomsnittligt 30 W används i cirkulationskretsen.
Växthuset är i drift i huvudsak från december till april, men grundvärme tillförs när temperaturen är under 10°C. Vid trivselanvändning ökas temperaturen till 20°C.
Nominell uppvärmningseffekt är 1,25 kW. Den totala årliga energiförbrukningen uppskattas till 2360 kWh. En cirkulationspump på 30 W används under drygt 4000 h, vilket medför en elanvändning på 120 kWh.
Tabell 6.1: Beräknad årsförbrukning för de olika fjärrvärmelasterna - göteborghuset
Kommentarer till Tabell 6.1:
- Inbesparad el är den elenergi som inte längre används pga fjärrvärmeanvändningen, dvs tidigare energianvändning minus eventuell resterande el i pumpar, fläktar eller som elspetsning.
- Negativt värde på inbesparad el motsvarar ökad eller ny elanvändning.
Last
Värme 14°C 10 Normalår 20000 20000 240 6000 60/40 19760
Hushållsel Uppskattat 3000 2133 0
Varmvatten 35 Standard 3000 3000 175 8760 55 2825
Diskmaskin 1,05 0,13 5,5 220 231 29 70 211
Tvättmaskin 0,81 0,24 5,5 200 162 48 70 142
Torktumlare 4,2 0,77 2,1 80 336 62 70 316
Luftkonditionering, COP 0,6.
Pumpar+fläkt 400 W 9 Normalår 1425 242 100 750 80 -342
Markvärme 80 11,5 10 800 20 70 40 -20
Växthus Normaldrift 2360 100 3000 40 -100
Garage 8°C Normaldrift 3180 3180 60/40 3180
Badtunna 40 10
Normaldrift + 6
laddningar 2930 870 8760 38 -870
Summa 29180 34424 2513 1565 25102
Ny elanvändning process cirkulation
600 60
Garaget
Den totala drifttiden för uppvärmning av garaget till 8°C uppskattas till 4500 timmar.
Garagets värmebehov blir då till 3180 kWh, som då tillkommer som värmelast till husets radiatorkrets.
6.2. Energianvändning och miljökonsekvenser
Före ombyggnaden till fjärrvärme uppmättes husets årliga värmeanvändning för uppvärmning av huset, garaget och varmvatten till ca 26000 kWh, vilket är väl verifierat genom elfakturorna de senaste åren, om man värderar hushållsel till 3000 kWh (inklusive disk, tvätt och torktumlare). Totalt resulterar detta i en
energianvändning (före konverteringen) av ca 29 000 kWh per år. I detta är även inkluderat elanvändningen för disk- och tvättmaskin samt torktumlare som beräknas vara 867 kWh enligt konsumentverkets teststandarder.
En analys av Tabell 6.1 gör klart att de nya värmelasterna ökar den totala
energianvändningen sammanlagt med ca 9000 kWh jämfört med tidigare. Det uppstår dock en väsentlig minskning av elbehovet, efter att huset har konverterats till
fjärrvärme. Det stora antalet värmekretsar kräver ett elbehov för cirkulationspumparna på ca 1565 kWh. Det är främst badtunnan med sina två cirkulationspumpar och helårsdrift som svarar för hälften av ökningen av driftel. Vidare behövs det ca 380 kWh el för processerna i disk- och tvättmaskin, torktumlare och kylmaskin. I nettot ökar då elanvändningen för driften med ca 1000 kWh.
Figur 6.1: Jämförelse mellan tidigare och ny energianvändning i göteborgshuset Å andra sidan inbesparar vi ca 27000 kWh el för uppvärmning av huset, garaget och varmvatten. Nettobesparingen pga ökat elbehov för cirkulation av el blir då 25100 kWh.
Totalt beräknas alltså att ca 27000 kWh fjärrvärme används årligen för att ersätta tidigare elenergi och ca 6000 kWh åtgår för nya fjärrvärmetillämpningar. Den
återstående elanvändningen är ca 4000 kWh efter konverteringen. Om de nytillkomna
Energianvändning - Demohuset Göteborg
Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec
Månad
kWh
Ny värme Ny el Tidigare el
värmelastarna skulle produceras med el, så skulle ytterligare ca 6000 kWh el behöva användas.
Denna eleffektivisering innebär en väsentlig minskning av CO2 – utsläppen, alltså upp till ca 20 ton CO2 per år för en enstaka villa [18 Werner], om vi antar att elen skulle ha producerats med kolkondens och fjärrvärmen härrör från naturgas i ett
kraftvärmeverk. Vi kan således konstatera att hela projektet innebär en markant miljövinst. Om vi jämför energifördelningen i de båda kurvorna ”Ny värme” och
”Tidigare el” i Figur 6.1, så ser vi också att de nya lasterna innebär högre flöden, särskilt även under sommaren. Det innebär i praktiken att mera energi distribueras genom samma ledningsnät och att den relativa värmeförlusten minskar. Flödes-ökningen under sommaren är av särskild betydelse eftersom den bidrar till att fjärrvärmevattnet rör sig bättre i ledningarna och inte hinner svalna så mycket.
Det kan också vara intressant att analysera miljövinsten avseende
primärenergianvändningen i fjärrvärmehuset, före och efter konverteringen. Om vi utgår ifrån att elen har producerats med kolkondens (verkningsgrad 0,33), skulle det ha behövts ca 87 MWh primärenergi (kol) för elproduktionen för att förse huset med el och värme. Efter konverteringen skulle då behovet på kolbaserad energi ha minskat till 12,4 MWh. Om fjärrvärmen vidare antas produceras med den befintliga
bränslemixen i Göteborgs fjärrvärmenät, så härrör ca en tredjedel från naturgas i kraftvärmeverk och resten är värme från spillvärmekällor och avfallsförbränning.
Primärbränsleanvändningen för den använda fjärrvärmen på 33600 kWh (verkningsgrad 0,85) är således ca 12000 kWh (naturgas). Totalt är då primärenergianvändningen ca 24400 kWh.
Vi kan alternativt också räkna med att elen produceras i Ryaverkets nya
kraftvärmeverk med naturgas. 43,5 % av den tillförda energin blir 4100 kWh el och 49
% blir värme. Således behövs det 9480 kWh naturgas för att producera all el och 4600 kWh värme. Vi antar återigen att den resterande värmen produceras till en tredjedel med naturgas och till två tredjedelar med spillvärme. Naturgasbehovet är i detta fall ca 10300 kWh. Det totala naturgasbehovet är då 19780 kWh, dvs drygt 20000 kWh. Före konverteringen skulle det istället ha behövts användas ca 60000 kWh naturgas för att täcka husets elbehov.
Hur man än räknar, så har konverteringen från elanvändning till fjärrvärme medfört en väsentlig besparing av fossil primärenergi och reduktion av koldioxidutsläppen.