(Bild: IKSU spa [3:6])
4.1 Anläggningen
IKSU spa är en anläggning avsedd för relax och träning. I byggnaden finns fyra olika bad varav tre är s.k. varma källor och en är simbassäng. Antalet badande vid denna anläggning är svårt att bedöma exakt då tillgänglig statistik endast avser antalet besökare och inte antalet badande.
Antalet besökare är per år ca 65 0001 och en delvis uppskattad siffra över antalet badande är ca 40 000.
De framräknade nyckeltalen, baserat på beräknad årlig energianvändning av el och fjärrvärme, för denna anläggning är:
0,2 2
MWhm och 41,6
badande kWh
4.2 Temperaturer
Vattentemperaturerna i denna anläggning är ca 33.5 oC i bassängen och mellan 38 och 40 oC i de varma källorna. Lufttemperaturen i simhallen är ca 32 oC medan övriga lokaler håller normal rumstemperatur.
För att minska avdunstning ur bassänger bör lufttemperaturen vara ca 2 oC högre än
vattentemperaturen. Detta råd kan tyvärr inte följas av anledningen att luften känns obehaglig och kvalmig för instruktörer som arbetar i lokalen.
4.3 Luftbehandling
Ventilationen i anläggningen består av fem olika ventilationsaggregat med olika försörjningsområden:
• TA1/FA1……….kontorsdelar
• TA2/FA2……….kontorsdelar
• LA4……….spinning, styrketräning och rehab
• LA5……….relax (plan 3)
• VÅV…………....simhall
TA1 avser tilluftsfläkt 1 och FA1 frånluftsfläkt 1, vilka samarbetar i ett ventilationsaggregat.
Detta aggregat har en roterande värmeväxlare för att ta tillvara på värmeenergin ur frånluften.
TA2/FA2 fungerar på samma sätt som TA1/FA1 men har ett annat försörjningsområde.
LA4 och LA5 är också värmeåtervinningsaggregat typ FTX.
VÅV är även detta utrustat med värmeåtervinning dock i form av växlare kombinerat med värmepump.
Med driftkort för luftflöden och vetskapen om rådande tilluftstemperaturer har den årliga fjärrvärmeenergin till ventilationsaggregaten beräknats till ca 315 MWh enligt ekvation (1) och (2) vilket står för ungefär 1/3 av den använda fjärrvärmeenergin.
4.4 Fläktar
I de fall där strömmätningar varit möjliga har detta genomförts och använts vid beräkningar av tillförd elektrisk effekt. Detta har i sin tur använts i samband med dokumenterade drifttider för att på så sätt bestämma årlig energiförbrukning per fläkt enligt:
drifttid I
U
Energiår = 3⋅ ⋅ ⋅cosϕ⋅ [Wh] (28)
där
drifttid = årlig drifttid [h]
eller
drifttid I
U
Energiår = ⋅ ⋅ [Wh] (29)
För 3-fas- och 1-fasberäkningar används ekvation (28) respektive (29).
För fall där mätningar ej varit möjliga att genomföra har tillverkarens uppgifter, avläsning av motorskyddsinställning eller dokumenterade uppgifter använts.
I hela anläggningen används ett stort antal frånluftsfläktar som tillsammans står för en elenergiförbrukning på ca 17 MWh/år. Resterande 194 MWh står de fem olika ventilationsaggregaten för, baserat på uppmätt ström och drifttider.
4.5 Värmeväxlare och värmepump
Alla ventilationsaggregat är uppbyggda som FTX system, vilket ger god energieffektivitet.
Värmepumpen i VÅV-systemet försörjer det renade badvattnet med ett extra värmetillskott genom att den redan värmeväxlade frånluften används som förångande medium i
värmepumpkretsen. Att en värmepump installerats beror på den mycket varma frånluften och den höga relativa luftfuktigheten samt behovet av avfuktning. Avfuktningen möjliggör
eventuell återluftsdrift exempelvis nattetid.
Vid beräkningar av tillförd fjärrvärmeenergi till ventilationsaggregaten har verkningsgraden hos värmeväxlarna satts till 75 % vilket är ett normalt värde för denna typ av värmeväxlare och tillverkningsår.
För att beräkna den årliga värmeenergi som värmepumpen levererar används:
Kapacitet
Avdunstnin = beräknad årlig avdunstning [kg/år]
Kapacitet = värmepumpens avdunstningskapacitet [kg/h]
och
Återvinnin = tillförd värmeenergi värmepump [kWh]
t
Värmeeffek = avgående värmeeffekt värmepump [kW]
Den återvunna värmeenergin ur avluften med hjälp av värmepumpen beräknades till ca 380 MWh/år.
Tillför elektrisk energi till kompressorn uppgår årligen till ca 88 MWh enligt ekvation (28):
Utifrån dessa värden och ekvation (15) bestämdes COPHP till 4,3 vilket är ett tillfredsställande värde.
4.6 Transmission
IKSU spa är en badanläggning kombinerad med träningslokal, relax och andra lokaler vilket gör att den totala värmegenomströmningen i form av transmission blir alltför tidskrävande att med exakthet beräkna. Jag använder mig av U-värden vilka på förhand beräknats för fönster väggar och tak. Eftersom detta är en badanläggning finns också här ett stort antal fönster i framför allt simhallen vilket gör att just denna lokal står för den stora delen av
värmeförlusterna sett till ytan. Vidare är temperaturen i simhallen hög och detta resulterar i en stor temperaturdifferens mellan in- och utomhustemperaturerna. Detta är av ytterst avgörande betydelse för hur stor värmeförlusterna skall bli.
Med ekvation (17) och mått på lokalen i fråga samt på förhand beräknade U-värden bestämdes de totala årliga transmissionsförlusterna till ca 325 MWh/år. Av dessa energiförluster står simhallen för ca 45 % eller 142 MWh.
4.7 Avdunstning
Avdunstning av badvatten beräknas med hänsyn tagen till öppettider. För bassäng och varm källa i denna lokal har den totala avdunstningen beräknats till ca 540 000 kg/år enligt ekvation (24)
För att värma detta vatten krävs, enligt ekvation (16) och (24), ca 16 MWh vilket är en liten del i samband med avdunstning. Den stora energimängden som måste tillföras uppstår i samband med förångningen där vatten som övergår till ånga tar energi ur badvattnet vilket kyls i lika stor omfattning.
Enligt ekvation (27) krävs 338 MWh/år för att värma det avkylda vattnet till följd av total förångningsenergi.
Sammanlagt åtgår en energimängd i alla pooler samt bassängen till följd av avdunstning på ca 380 MWh/år.
4.8 Vattensystemet
Vattencirkulationssystemet vid IKSU spa är uppdelat så att de tre varma källorna har ett gemensamt system och simbassängen har ett eget.
För vart och ett av dessa vattensystem används två slutna sandfilter, en cirkulationspump samt en utjämningstank. Vidare tillsätts CO2 och flockningsmedel innan filtrering men efter
utjämningstanken. Klorering sker som sista steget innan det renade vattnet pumpas ut i bassängen.
Systemen är dock inte helt åtskilda utan samma spoltank och spolpump används för backspolning av sandfiltren.
Den elenergi som krävs för att driva alla pumpar i anläggningen uppgår till ca 105 MWh/år enligt ekvation (28) och (29).
4.9 Total vattenomsättning
Till att börja med är det intressant att veta hur mycket vatten som förbrukas i hela anläggningen och dess fördelning. Vattenfördelningen kan delas upp i 7 olika grupper, simbassäng, varm källa 1, 2, 3, utjämningstank, duschar och annat varmvatten samt kallvatten.
För att beräkna mängden spädvatten använder jag mig av kraven för olika typer av bassänger (se avsnitt 2.3.9), samt vetskapen om dimensioneringen för antalet badande per dag.
pool
Vad gäller duschvattnet så håller varmvattnet ca 60 oC och måste således spädas med ungefär hälften kallvatten med en temperatur av ca 8 oC för att få en behaglig duschtemperatur.
Den totala teoretiska vattenomsättningen i denna anläggning uppgår enligt ekvation (32) till ca 9500 m3/år.
4.10 Vattenuppvärmning
Efter filtrering finns en krets där en viss del av vattnet avleds och låts cirkulera mot en värmeväxlare kopplad mot ventilationssystemet via ett FVP-system . Dessutom sitter en värmeväxlare innan bassängen vilken arbetar mot fjärrvärme och används som sista
värmekälla för att få rätt temperatur ut i bassängen. Effektiviteten hos FVP-kretsen ser till att det oftast inte behövs extra värme innan badvattnet pumpas ut i bassängen utan klarar av att höja vattentemperaturen till önskvärd nivå helt på egen hand.
Detta torde inte vara möjligt att åstadkomma utan en tidigare återvinning i systemet i form av blödvattenväxlare. Denna värmeväxlare arbetar mellan det avblödande vattnet och det till utjämningstanken inkommande spädvattnet.
Denna typ av återvinning används i de flesta badanläggningar idag och tar tillvara på värmeenergi som i annat fall skulle gå helt förlorad och bara försvinna ut i avloppet.
För att värma allt vatten i anläggningen i form av badvatten, duschvatten samt övrigt varmvatten, enligt ovan angivna volym och ekvation (16), krävs en årlig energimängd på ca 349 MWh. Här står duschvattenuppvärmningen för drygt 104 MWh och
badvattenuppvärmningen för ca 244 MWh.
4.11 Resultat och energifördelning
Fördelningen av energianvändningen uppdelade i fjärrvärme och el med respektive process visas nedan. Detta torde ge en god bild över hur fördelningen mellan olika processer ser ut.
Tabell 1. Uppdelning av energikonsumenter för fjärrvärme och el.
Årlig energiförbrukning per process
Fjärrvärme *Processvatten Transmission *Tappvarmvatten FJV-ventilationen Återvinning V.P. Total FJV
[MWh/år] 494 325 104 315 -380 858
EL Fläktar Pumpar Värmepump Belysning Motorvärmare Total EL
[MWh/år] 211 105 88 112 26
Markvärme Övrig el
96 59 700
* Processvatten = Vatten till bassäng (spädvatten) + avdunstning från bassäng
* Tappvarmvatten = Duschvatten + övrigt varmvatten
Figur 9. Fördelning av energiförbrukning per process, el och fjärrvärme.
Skillnaden mellan de två blocken el och fjärrvärmeenergi visar att återvunnen värme ur vatten och luft bidrar till minskad förbrukning av fjärrvärmeenergi och en liten ökning av elenergi till följd av kompressorer i värmepumpkretsen.
4.11.1 Åtgärdsförslag
IKSU spa är en relativt ny anläggning där stora förändringar av systemlösningarna inte är nödvändiga. Dock finns ett par punkter som bör beaktas.
i. Täckning av poolerna bidrar till energibesparingar utan förändrad systemlösning.
ii. Under de fyra varmaste månaderna uppstår problem med värmepumpens möjligheter att kondensera. Vattnet i stora bassängen blir för varmt till följd av utomhusklimatet.
Ändrad systemlösning där mediet i värmepumpkretsen låts kondensera mot det cirkulerande vattnet för varma källor 1, 2 och 3 resulterar i att onödig uppvärmning ej sker.
4.11.2 Besparingar
i. Genom att täcka stora bassängen reduceras fjärrvärmebehovet med ca 45 MWh/år enligt ekvation (24). På grund av varma källornas ringa storlek i förhållande till bassängen blir reduceringen av fjärrvärmebehovet liten i förhållande till den för bassängen.
ii. Den energi som tillsätts badvattnet för att höja temperaturen 1oC mer än nödvändigt under sommarmånaderna motsvarar 850 kWh vid dimensionerad spädvattenmängd baserat på antalet badande.