I figur 24 visas besparing för utsläpp av CO2-ekvivalenter för respektive installation.
Evertherm Spuab Rene-wability
Ekoflow Orbital systems
Shower Reheat
Duschvvx Ekologiska byggvaruhus 0
50 100 150 200 250 300
317
198
116
156
33 31 33
Utsläppsbesparing[tonCO2-e./livslängd]
Figur 24:Besparing av CO2-ekvivalenter för respektive installation.
Beräknade värden av MÅT och MAI för värmeväxlaren från Ekoflow visas i tabell 20 nedan.
Tabell 20:Beräknat värde för MÅT och MAI för installation av Ekoflowen i undersökt byggnad.
MÅT (utan återvinning) MAI (utan återvinning) MÅT (med återvinning) MAI (med återvinning)
1,8 år 27,9 1,1 år 44,9
7 Diskussion
Potentialen i spillvatten
Vid beräkning av energiåtervinningspotentialen i spillvatten tas ingen hänsyn till att systemet of-tast har en inställelsetid innan det är i jämvikt och en energiåtervinning kan ske. Ekvationerna som används för beräkning tar inte heller hänsyn till att behovet av tappvatten kanske inte sker i sam-band med hur flödet av spillvatten ser ut. I bostäder är det relativt vanligt med korta tappningar vilket medför att jämnvikt ej hinner uppnås i växlaren och ingen återvinning kan ske. Ekvationer som används i denna rapport för att undersöka hur stor energiåtervinningspotential som finns i spillvattnet bygger på att systemet är i jämnvikt, samt att spillvatten och tappvattenbehovet möter varandra. Detta stämmer inte riktigt överens med verkligheten och det är viktigt att ha i åtanke när man gör en bedömning av återvinningspotentialen med de olika installationerna som under-sökts.
I figur 22 visas att vid återvinning av spillvatten från den undersökta byggnaden finns potentialen att återvinna mellan 60-103 MWh/år beroende på om man återvinner spill-, grå- eller duschvatten.
I samma figur visas även att det i snitt behövs 98 MWh/år för uppvärmning av tappvarmvatten för den undersökta fastigheten. Sammanställningen i figur 22 visar att potentiellt finns all energi i spillvattnet som krävs för att värma upp de tappvarmvatten som används i fastigheten. Teoretiskt bör det inte finnas mer energi i spillvattnet än den energi som krävs att värma upp tappvarm-vattnet eftersom spillvatten består av allt vatten som lämnar hushåll eller fastighet [11, 12, 13].
I verkligenheten kommer mest troligt tappkallvatten som står still i oisolerade ledningar att an-ta samma temperatur som rummet. Detan-ta sker framför allt när vattnet som finns i vattenan-tanken till toaletten står stilla en längre stund och vattnet värms från 10°C till rumstemperatur. Alltså värmer andra värmesystem i byggnaden upp tappvattnet så att det på detta sätt kan finnas mer energi i spillvattnet än vad som krävs till uppvärmning för tappvarmvattnet. Sedan måste man ha i åtanke att de värden på spill-, grå- och duschvatten är en sammanställning av temperaturer från litteratur. Med uppmätta värden på energikällorna för aktuell byggnad hade eventuellt dessa temperaturer haft ett annat värde. Trots att gråvatten och duschvatten består av 73 % respektive 39
% av all vattenförbrukning i ett flerfamiljshus så håller dessa energikällor oftast en högre genom-snittstemperatur, som kan ses i tabell 2, vilket medför att dessa energikällor ändå innehåller en hög andel energi. I figur 22 visas att duschvattnet i genomsnitt innehåller 60 MWh/år, detta är en hög andel energi trots att duschvattnet endast består av 39 % av den totala vattenförbrukningen i ett flerfamiljshus vilket visas i tabell 1. Detta beror på att duschvatten återvinns i energikällans direkta närhet och det är på så sätt möjligt att återvinna vattnet vid hög temperatur med ett högt energiinnehåll [3, 30, 31, 32].
Annuitet- och Paybackmetoden
Viktigt att tänka på när man studerar resultatet av paybacktiden och annuiteten i tabell 19 är att paybacktiden kan tyda på en ekonomiskt lönsam investering medan annuiteten inte visar på det. Detta beror på att vid beräkning av paybacktiden med ekvation (8) tas det ingen hänsyn till kalkylräntan vilket görs i beräkningar av annuiteten med ekvation (9). Ju högre den beräknade paybacktiden blir desto mer betydelse har kalkylräntan på det beräknade resultatet. Därför bör paybacktiden ses som en indikation medan annuiteten är mer korrekt.
I tabell 19 visas att alla investeringar förutom en investering av Spuab och Renewability kommer att ha en negativ annuitet. De installationer som får en negativ annuitet kommer leda till att in-vesteringen inte kommer vara ekonomiskt lönsam. Detta kan bero på att alla installationer sker i en redan befintlig fastighet. Olika installations- och investeringskostnader hade eventuellt sett annorlunda ut om installationen skett i en nyproduktion.
Värmeväxlare
Shower Reheat och duschvärmeväxlare från Ekologiska byggvaruhus
Installationen av Shower Reheat och duschvärmeväxlare från Ekologiska byggvaruhus är relativt enkel då ingen åverkan i badrummets ytskikt krävs. Inköpspriser för värmeväxlarna är relativt låg och om badrummen inte behövts kompletteras med duschkar hade investeringskostnaderna näst intill halverats. Installationen av Shower Reheat skulle spara ungefär 11 MWh/år och duschvär-meväxlaren från Ekologiska byggvaruhus skulle bespara ungefär 15 MWh/år. Temperaturen på det förvärmda tappvarmvattnet blir teoretiskt beräknat 17°C respektive 19°C, men eftersom det förvärmda vattnet endast leds direkt till duschmunstycket påverkar det inte dricksvattnets tem-peratur. Det förvärmda vattnet håller så pass låga temperaturer att miljön inte är gynnsamma för tillväxt av legionellabakterier [10, 14]. Förvärmningen av tappvattnet leder till att en mind-re mängd varmvatten måste tillsättas för att önskad tappvarmvattentemperatur ska uppnås vid dusch. Paybacktidentiden för Shower Reheaten blir ungefär 56,4 år och annuiteten blir -14 300 kr/år vilket betyder att detta inte är en lönsam investering för undersökt byggnad. För duschvär-meväxlaren från Ekologiska byggvaruhus blir paybacktidentiden 48,8 år och annuiteten cirka -16 700 kr/år under installationens livslängd. Detta betyder att för undersökt byggnad är inte heller denna produkt lönsam ur ett ekonomiskt perspektiv.
Spuab
Installationen av värmeväxlaren från Spuab är relativt enkel i en redan befintlig byggnad. Värme-växlaren höjer temperaturen på inkommande tappvatten med ungefär 11°C och den gör det möj-ligt att minska uppvärmning av tappvatten med ungefär 72 MWh/år. Detta gör att installationen av värmeväxlaren får en återbetalningstid på 5,1 år och ett annuitetvärde på 47 700 kr/år vilket ty-der på en god ekonomiskt investering. I kapitlet 3.7 har värmeväxlaren i de två nämnda studierna återvunnit 12 % respektive 29 % [59, 60]. Om vi antar att detta skulle bli fallet för den undersökta byggnaden i denna rapport skulle återbetalningstiden bli 30 år och annuiteten -3 300kr/år för 12
% återvinning. För 29 % återvinning skulle återbetalningstiden bli 12,4 år och annuiteten bli 11 631 kr. Om värmeväxlaren i verkligheten endast skulle återvinna 12 % skulle investeringen inte vara lönsam. För en investering av Spuab-tekniken finns en energiåtervinningsgräns på ungefär 15 % och om värmeväxlaren återvinner mer än 15 % av energin i spillvattnet återbetalar sig installatio-nen under sin livslängd. Denna installation får en minskad miljöbelastning med ungefär 198 ton CO2-e/livslängd. Besparingar i utsläpp av CO2-ekvivalenter är den näst bästa för alla undersöka värmeväxlare under sina respektive livslängder. Tekniken i värmeväxlaren för att skapa turbulent flöde är bra för ökad värmeöverföring [32].
Renewability
En installation av Renewabilitys värmeväxlare kommer kräva omfattande åverkan i den befintliga byggnaden som både är tids- och resurskrävande. Installationsåtgärderna kommer även att med-föra höga kostnader i samband med installationen. En installation av denna värmeväxlare sker med stor fördel i en nyproduktion där installationen av värmeväxlaren kan implementeras under byggtiden och på detta sätt kan eventuella kostnader och ingrepp i byggnaden hållas nere.
Det förvärmda tappkallvattnet kommer enligt koppling i figur 20 att ledas till alla tappställen i en hel lägenhet, vilket inkluderar kök och badrum. Temperaturen på det förvärmda tappkallvattnet blir enligt beräkningar ungefär 17°C som visas i tabell 17. Detta kommer inte vara en tempera-tur som är önskvärd i tappkranen i kök då varmt dricksvatten ej upplevs ”gott” att dricka. Enligt livsmedelverket finns föreskrifter om att dricksvattnet inte bör överskrida 20°C för att vara tjän-ligt [78]. Det förvärmda tappkallvattnet kommer att vara tjäntjän-ligt men de flesta kommer med stor sannolikhet inte tycka att vattnet känns tillräckligt kallt för att dricka. En alternativ lösning till detta problem är att dra en ledning med tappkallvatten som inte passerar värmeväxlaren utan leds direkt till blandaren i kök. På så sätt skulle kallare tappvatten ledas till köksblandaren och dricksvattnet få en kallare temperatur, men detta skulle i den undersökta byggnaden innebära stora merkostnader för installationen. En sådan lösning skulle vara mer lönsam att implemente-ra i samband med nybyggnation eftersom rördimplemente-ragning skulle kunna planeimplemente-ras in i samband med byggnationen och på så sätt minska kostnaden.
I undersökt byggnad skulle en installation av värmeväxlare från Renewability leda till en energi-besparing på 42,1 MWh/år, en återbetalningstid på 13,4 år och ett annuitetsvärde på 14 800 kr/år.
Detta betyder att installationerna är en ekonomisk lönsam investering. Värt att tänka på är att en installation av denna värmeväxlare för undersökt byggnad kommer medföra fler nackdelar än fördelar. Detta eftersom allt tappvatten till hela byggnaden kommer att förvärmas och att de för undersökt byggnad kommer att krävas omfattande arbete vid installationen.
Ekoflow
Likt Spuab-tekniken så är en installation av Ekoflow-tekniken ett bra alternativ att installera i en redan befintlig byggnad eftersom enbart små ingrepp i byggnaden krävs vid installationen.
Ekoflowen har en återvinningspotential på upp till 57 MWh/år och höjer temperaturen på in-kommande tappvatten till 19°C, vilket gör att betydligt mindre energi krävs för att värma det till en tappvarmvattentemperatur på 55-60°C. Denna installation får en återbetalningstid på unge-fär 33,2 år och en annuitet på -3 400 kr/år, vilket betyder att en installation av Ekoflowen inte är ekonomiskt lönsam. MÅT utan återvinning är ungefär 1,8 år vilket betyder att en investering av Ekoflowen har en positiv miljöpåverkan. MAI har ett värde långt över ett vilket även det indikerar att installationen har en positiv miljöpåverkan. Det som är viktigt att tänka på är att i beräkningar av MÅT och MAI så används data för en Ekoflow 6:14 i dess CO2-ekvivalens utsläpp från vaggan till graven, medan en Ekoflow 6:20 har undersökts i driftskedet. Skillnaden mellan Ekoflow 6:14 och 6:20 är storleken, men storleksskillnaden anses ha relativt liten påverkan på slutresultatet. Ur ett miljöperspektiv är denna installation en bra investering men ur ett ekonomiskt perspektiv så kommer den ej att vara lönsam. I detta avseende kan en installation komma att vara intressant om man har ett miljötänk i fokus snarare än ett ekonomiskt fokus.
Orbital systems
För installationen krävs montering i vägg och golv vilket betyder att tät- och ytskikt i badrummen måste göras om, denna lösning passar därför bra i ny- eller ombyggnation. Med fördel plane-ras en installation av Orbital systems redan under byggtiden vid nybyggnation eller installeplane-ras den i samband med stambyte eller större renovering av tät- och ytskikt i badrum. På detta sätt blir kostnader i samband med installationen inte lika stora, eftersom tät- och ytskikt måste by-tas oberoende av andra installationer. Energiåtervinningen med Oribtal systems blir ungefär 30 MWh/år. Paybacktiden för installationen blir 95,1 år och annuitetsmetoden ger att installationen går back ungefär 261 500 kr/år under installationens livslängd. Dessa höga värden beror på att det kommer att krävas omfattande kostnader både för själva systemet och i samband med instal-lationen. Denna lösning är oerhört kostsam och 95,1 års återbetalningstid är betydligt längre än livslängden på produkten som är 20 år. Orbital systems kräver ett visst underhåll med rengörings-program och byte av kapselfilter, detta ställer stora krav på varje lägenhetsägare. Frågan är om alla inneboende kommer vara tillräckligt engagerade med byte av filter och rengöringsprogram så att systemet fungerar optimalt. Ett alternativ skulle vara att en vaktmästare skötte kapselbyte och igångsättning av rengöringsprogram. Eftersom rengöringsprogrammen skall köras så ofta skulle de troligtvis medföra stora kostnader att ha en vaktmästare som utför dessa uppgifter.
Evertherm
En installation av Evertherms system är mycket omfattande med en hög kostnad och insats vid in-stallationen. Det krävs omfattande markberedning och gjutning av platta i mark för infästning av utomhustankarna detta arbete är dyrt och tidskrävande. En fördel är att planera för en installation i samband med nybyggnation för då är det möjligt att i samband med annat markarbete förbereda för utomhustankarna och på detta sätt eventuellt hålla nere kostnaderna.
Livslängden för Everterms systemlösning är 40 år [54] men det känns inte troligt att värmepum-parna håller lika länge. En värmepump har oftast en livslängd på ungefär 15 år [79] vilket betyder att värmepumpen troligtvis måste bytas ungefär två gånger på 40 år. Detta är inte medtaget i beräkning av paybacktiden men det är viktigt att ha i åtanke om man överväger denna typ av installation.
Lagringsmöjligheten som finns i Evertherms system gör det möjligt att lagra energi och spillvatten-behovet behöver inte sammanfalla med tappvattenspillvatten-behovet för att energin i spillvattnet skall kun-na återvinkun-nas [33]. Detta gör att ekvationer för beräkning av energibesparingspotentialen stämmer bättre överens med verkligheten då lagringspotential finns. Med lagringsmöjligheter finns förut-sättningar att ta tillvara på det mesta av energimängden som finns i spillvattnet [33].
Med Evertherms system är det möjligt att återvinna upp till 144 MWh/år. Detta täcker hela be-hovet för uppvärmning av allt tappvarmvattnen i undersökt byggnad som varierar mellan 98-101 MWh/år. Den energi som blir över kommer kunna användas för uppvärmning av golvvärme till badrum samt radiatorsystemet i fastigheten. Energibesparingen med denna installation kommer att vara hög. Trots hög energiåtervinningspotential så är investerings- och driftkostnader för vär-mepumpslösningen så pass höga att annuiteten för installationen blir -48 100 kr/år och paybacktid blir ungefär 40,7 år. Vilket betyder att investeringen inte är lönsam och i genomsnitt kommer in-vesteringen generera mer utgifter än besparingar.
Vattenförbrukning
Den undersökta byggnaden har en tappkallvattenförbrukning på ungefär 5 600 m3/år vilket är en relativt låg vattenförbrukning. Enligt Svenskt Vatten förbrukar en person i Sverige ungefär 140 l/dag, person och detta skulle ge en vattenförbrukning på ungefär 6 300 m3/år för undersökt byggnad [17]. Återbetalningstiden och annuiteten för en investering i en produkt som återvinner spill-, grå- eller duschvatten kommer att påverkas mycket av fastighetens förbrukningsmönster av vatten. I dagsläget förbrukas lite mindre vatten i undersökt byggnad än genomsnittsförbrukning-en i Sverige [17]. Om vattgenomsnittsförbrukning-enförbrukninggenomsnittsförbrukning-en förändras över tid och förbrukninggenomsnittsförbrukning-en ökar så minskar återbetalningstiden för installationen och blir på så sätt mer ekonomiskt lönsam. Idag tenderar tappvattenförbrukningen att minska i och med snålspolande kranar och annan teknik som mins-kar förbrukningen av tappvatten [80]. Om tappvattenförbrukningen minsmins-kar kommer återbetal-ningstiden att öka vilket kommer leda till att en investering blir mindre lönsam. De inneboende i Landmärket har en stor påverkan på hur lönsam en installation av återvinning för spill-, grå- och duschvatten blir. Beräkningar gjorda i denna rapport bygger alltså på att tappvattenförbrukning-en ser ut som de gör idag och inte förändras för då kan de beräkningar som är utförda i dtappvattenförbrukning-enna rapport komma att avvika.
Miljönytta
Som visas i figur 24 kommer de olika systemlösningarna bespara olika mängd utsläpp av CO2 -ekvivalenter. Minskat utsläpp av CO2-ekvivalenter är direkt kopplat till minskat behov av energi till uppvärmning av tappvattnet i och med att mindre fjärrvärme och el kommer att förbrukas.
Den systemlösning som har bäst energibesparing kommer även att minska utsläppen av CO2 -ekvivalenter mest. Dessa utsläppsbesparingar i driftskedet skulle vara intressant att jämföra med hur mycket CO2-ekvivalenter som släpps ut i och med vardera systemlösnings livscykel från vag-gan till graven. Då skulle man kunna göra en bedömning av vilken miljönytta respektive installa-tion skulle ha. I detta arbete finns inte denna data att tillgå och det som går att konstatera är att ju mer energi som går att återvinna ju mindre CO2-ekvivalenter kommer att släppas ut i samband med driftskedet. Detta säger ingenting om vilken miljönytta hela installationen kommer att ha.
För Ekoflowen finns denna data att tillgå och man kan se att MÅT för installationen är 1,8 år (utan återvinning) och den har ett MAI över ett vilket innebär att det är en positiv åtgärd utifrån ett miljöperspektiv [69].
Återvinningsgrad
All data som är inhämtade i denna rapport är från leverantörer. Huruvida denna data stämmer överens med verkligheten går inte att fastställa. Detta är viktigt att tänka på i en bedömning av de olika produkterna. För värmeväxlaren från Spuab, Ekologiska Byggvaruhus och Shower Re-heat finns i kapitel 3.7 studier som visar på vad produkternas verkliga återvinningsgrad är i olika undersökta referensobjekt.
7.1 Slutsats
Det finns två sätt att spara energi, den ena lösningen är en förbrukning av mindre tappvatten. Ge-nom en förbrukningsminskning uppnås en energibesparing och mindre energi till uppvärmning av tappvatten krävs. En sådan åtgärd är gratis för fastighetsägaren och en minskning av tappvat-ten leder till minskad miljöpåverkan. Det andra alternativet är en installation av en produkt som återvinner energin som går förlorad med spillvattnet. Hur lönsamt detta blir både ur ett kostnads-perspektiv men även ur ett miljökostnads-perspektiv är i hög grad beroende av installerad produkt men en sådan investering kommer att gynnas av att vattenförbrukningsmönstret bibehålls eller ökas.
System och produkter för energiåtervinning från spillvatten får en betydligt högre lönsamhet om den kan installeras i samband med en nybyggnation. Detta eftersom vissa kostnader i samband med installationen går att minska då byggnaden är anpassad för de system och produkter som ska installeras. En ombyggnation och anpassning för ett system eller produkt är oftast dyrt.
Eftersom spillvattenflöden i ett flerbostadshus är väldigt oregelbundna både i temperatur och längd så är ett system med lagringsförmåga att föredra för att kunna nyttja all energi som finns i spillvattnet.
Den produkt som är mest lönsam för undersökt byggnad är en installation av värmeväxlaren från Spuab, vilken får den bästa återbetalningstiden och kommer vara en god ekonomisk investering.
Denna investering förefaller kunna komma att passa bra i undersökt byggnad eftersom att instal-lationen är relativt enkel och att inköpspriset för produkten är relativt låg jämfört med hur mycket energi den potentiellt kan spara. Viktigt att tänka på att den eventuellt inte kommer att återvinna lika mycket energi som återförsäljare utlovar.
För nybyggnation kan en installation av vissa produkter vara fördelaktiga då en del kostnader i samband med byggnationen kan hållas nere. Evertherms systemlösning skulle kunna vara in-tressanta för nybyggnation då systemet både kopplas för förvärmning av tappvatten men även för värmning av byggnadens övriga värmesystem. Att systemet även har en lagringsförmåga gör denna lösning intressant och systemet har hög potential att ta tillvara på det mesta av energin som går förlorad med spillvattnet.
Referenser
[1] Energimyndigheten, “Bygg- och fastighetssektorns energianvändning uppdelat på för-nybar energi, fossil energi och kärnkraft.” https://www.boverket.se/sv/byggande/
hallbart-byggande-och-forvaltning/miljoindikatorer---aktuell-status/
energianvandning/, 2020. [Online; Använd 01 02 2021].
[2] G. Álvarez Maria Teresa, B. Moreno, and I. Soares, “Analyzing the sustainable energy deve-lopment in the EU-15 by an aggregated synthetic index,” Ecological Indicator, vol. 60, pp. 996–
1007, 2016.
[3] E. Hervás-Blascoand, E. Navarro-Peris, and J. M. Corberán, “Closing the residental energy loop: Grey-water heat recovery system for domestic hot water production based on heat pumps,” Energy and Buildings, vol. 216, p. 109962, 2020.
[4] RECOUP, “Passive house & wwhrs.” https://recoupwwhrs.co.uk/technical/
passive-house/, 2017. [Online; Använd 21 01 2021].
[5] A. Bertrand, R. Aggoune, and F. Maréchal, “In-building waste water heat recovery: An urban-scale method for the characterisation of water streams and the assessment of energy savings and costs,” Applied Energy, vol. 192, pp. 110–125, 2017.
[6] A. Hepbasli, E. Biyik, O. Ekren, H. Gunerhan, and M. Araz, “A key review of wastewater source heat pump (WWSHP) systems,” Energy Conversion and Management, vol. 88, pp. 700–
722, 2014.
[7] Eurostat Statistics Explained, “Energy consumption in households.” https://ec.europa.
eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Energy_consumption_in_households#
Energy_products_used_in_the_residential_sector, 2021. [Online; Använd 21 01 2021].
[8] S. S. Cipolla and M. Maglionico, “Heat recovery from urban wastewater: Analysis of the va-riability of flow rate and temperature,” Energy and Buildings, vol. 69, pp. 122–130, 2014.
[9] E. J. M. Blokker, A. M. van Osch, R. Hogeveen, and C. Mudde, “Thermal energy from drinking water and cost benefit analysis for an entire city,” Journal of Water and Climate Change, vol. 4, pp. 11–16, 2013.
[10] C. Warfvinge and M. Dahlblom, Projektering av VVS-installationer. Lund: Studentlitteratur, 2010.
[11] C. Seybold and M. F. Brunk, “In-house waste water heat recovery,” REHVA Journal, vol. 50, pp. 18–21, 2013.
[12] J. Bergrén, “Värmeåtervinning ur spillvatten - flerbostadshus.” https://www.aton.se/V%C3%
A5ra-Rapporter.php, 1999. [Online; Använd 17 02 2021].
[13] J. Frijns, J. Hofman, and M. Nederlof, “The potential of (waste)water as energy carrier,” Ener-gy Conversion and Management, vol. 65, pp. 357–363, 2013.
[14] G. Stålbom, Installationsföretagens Teknikhandbok VVS 2017. Lund: Installationsföretagen, 2017.
[15] Skellefteå Kommun, “Ny vattenförsörjning förskellefteå centralort med omkringliggande samhällen.” https://www.skelleftea.se/Samhallsbyggnad/Sidor/Bifogat/Samr%C3%
A5dsunderlag%20ut%C3%B6kade%20infiltrationsytor%20Selsforsen%202016-10-21%
20inkl%20%20bilagor.pdf, 2016. [Online; Använd 08 02 2021].
[16] Skellefteå kommun, “Beskrivning av anläggningen samt mottagare.” https://skelleftea.
[16] Skellefteå kommun, “Beskrivning av anläggningen samt mottagare.” https://skelleftea.