Uppvärmning av utomhusbassängen är det primära målet med
solvärmeanläggningen vid Centrumbadet. Dessutom är det aktuellt att värma upp tappvarmvatten med hjälp av solvärme under de tider då det finns värmeöverskott från uppvärmningen av utomhuspoolen. Ett andra alternativ där bassängvatten till inomhuspoolen värms upp i stället för tappvarmvattnet, med hjälp av överskottsvärmen, redovisas också.
5.1.1 Alternativ ett
Första alternativet behandlar ett fall där överskottet utöver uppvärmning av utomhuspoolen används till att värma upp tappvarmvatten. Ett indirekt solvärmesystem väljs med systemlösning enligt figur 5.1.
Solpanelerna värmer upp en värmebärare (ex. en glykolblandning) som via en värmeväxlare värmer upp vattnet till utomhusbassängen.
Överskottsvärme tas tillvara genom att, efter värmebäraren har passerat värmeväxlaren, leda det genom en ackumulatortank med tappvatten vilket värms upp.
Under sommarsäsongen går kallvattnet först igenom ackumulatortanken för att förvärmas. Vattnet passerar därefter den befintliga värmeväxlaren (VVX 2), där det värms upp till förbrukningstemperatur. Under perioden före och efter sommaren, då poolen inte är i drift, kopplas solvärmen förbi
värmeväxlaren (VVX 1) för att enbart värma tappvarmvattnet. En fördel med detta system är att temperaturen på returvattnet till solfångarna sänks ytterligare, i ackumulatortanken, vilket gör att
verkningsgraden för solfångarna ökar i och med den sänkta temperaturen. Detta under förutsättning att poolen först klaras av att värmas upp till önskad temperatur.
I dag sitter värmeväxlaren för poolen i brandstationen (VVX 3) medan värmeväxlaren för tappvarmvattnet (VVX 2) sitter i källaren på
Centrumbadet, se figur 5.1. En ny värmeväxlare där solvärmen värmer poolvattnet installeras på brandstationen (VVX 1). Med denna lösning måste två nya rör dras mellan badhuset och brandstationen. Avståndet mellan byggnaderna är ca 90 meter. Det delar av systemet som finns i dag är ritade med tunnare linjer. De tjockare linjerna visar de delar av systemet som tillkommer.
43
Figur 5.1. Principschema för solvärmeanläggningen vid Centrumbadet enligt alternativ ett.
5.1.2 Alternativ två
Skillnaden mellan alternativ två och alternativ ett är att i alternativ två utnyttjas värmeöverskottet till att värma vatten till inomhusbassängen, i stället för att värma tappvarmvatten. Detta är en fördel då det leder till att arbetstemperaturen i solfångarna kan sänkas till lite under 30ºC i stället för 50ºC vilket gör att värmeproduktionen per kvadratmeter solfångare ökar markant. Alternativt behövs en mindre solfångararea för samma
värmemängd. Orsaken till att temperaturen bör ligga på strax under 30ºC är att värmeväxlaren behöver ungefär 5ºC högre temperatur in från
solfångarna, än den själv kan ge ut till poolen. Tabell 5.1 jämför
värmeproduktionen mellan de olika alternativen. En annan fördel är att ingen ackumulatortank behövs, eftersom inomhuspoolen fungerar som värmelager och tar upp all överskottsvärme. Även i detta fall måste nya ledningar dras mellan brandstationen och centrumbadet. Figur 5.2 illustrerar systemlösningen för detta alternativ.
En separat solvärmekrets växlar över värmen till utomhuspoolkretsen sommartid. Före och efter sommarsäsongen växlas värmen i stället över till inomhuspoolens krets. Samma värmeväxlare (VVX1) används i bägge fallen. Genom att öppna och stänga olika ventiler manuellt, görs detta på ett enkelt sätt. Om inte solvärmekretsen klarar av att ge tillräcklig temperatur värms vattnet upp till badtemperatur i de befintliga värmeväxlarna.
Sommartid nyttjas värmeväxlare 3 och vintertid används värmeväxlare 4, se figur 5.2.
44
Observeras bör att inkopplingen mot inomhusbassängen inte åskådliggör dess system mm.
Figur 5.2. Principschema för solvärmeanläggningen vid Centrumbadet enligt alternativ två.
5.2 Placering
Placeringen av solfångarna är direkt avgörande för hur stor area anläggningen kan ha. Det första alternativet är på taket av bad- och sporthallsanläggningen, se figur 5.3.
Taket av gymnastikhallen ligger mot söder och är relativt stort. Taket är brutet och lutar ca 10º åt vardera håll, vilket inte är något större hinder för placering av solfångare där. Vardera sidan är på ca 300 m2.
45
Figur 5.3. Centrumbadet sett ovanifrån. Aktuella tak för placering av solfångare.
Ett andra alternativ är taket på äventyrsbadet. Det är av tjärpapp och är i stort sätt plant. Takets area är ca 380 m2. Dock skyms taket till
äventyrsbadet delvis av taket till gymnastikhallen. Det är en höjdskillnad på ca 3,5 meter, vid taknocken. Längst bort på äventyrsbadets tak, sett från gymnastikhallstaket, kommer taknocken skymma horisonten med ca 10º. En placering enligt detta alternativ ger ett litet produktionsbortfall på
eftermiddagen.
En tredje möjlighet att placera solfångarna är taket på simhallen. Taket är brutet och arean är ca 2 x 175 m2. Även detta tak skyms lite av
gymnastikhallstaket. Den skyms mest då solen ligger som högst d.v.s. när den står i söder. Den kommer dock att lysa över gymnastikhallstaket under större delan av säsongen. Det påverkar mest värmeproduktionen negativt under den del av säsongen då solen ligger lågt.
Det är viktigt att ta i beaktande att solfångare på taken ökar lasten på taket. Takets bärighet bör kontrolleras så att det klarar av denna nya last. Under vintern kan snö komma och lägga sig mellan solfångarna och väsentligt öka lasten på taket.
Figur 5.4 visar fotografier över taken. Den bästa placeringen är i första hand gymnastikhallstaket.
46
Figur 5.4. Fotografier över taken på Centrumbadet. a) Gymnastikhallstaket sett från sydväst. b) Mannen står på äventyrsbadets tak med ryggen mot gymnastikhallens tak. Bild c) och d) är tagna från taket på äventyrsbadet
med simhallstaket i bakgrunden. Bild d) är tagen med riktning norrut.
5.3 Solinstrålning
Under förutsättning att solfångarna placeras med den optimala lutningen 46° med riktningen rakt söderut kommer medelsolinstrålningen i Arvidsjaur vara 1088 kWh/m2 per säsong. För att kunna använda sig av de framtagna årsutbytena som Sveriges provnings och forskningsinstitut presenterar (bilaga 1) används en omräkningsfaktor enligt kapitel 4.2.6.
5.4 Värmebehov
Värmebehovet vid Centrumbadet utgörs av skillnaden mellan den tillförda solvärmen och värmeförlusterna, nettovärmebehovet. I första hand är det utomhuspoolen som skall förses med värme. Kommunen vill även värma upp en del av tappvarmvattnet med hjälp av solvärme. Alternativt kommer en studie göras där överskottsvärmen värmer upp bassängvatten till inomhusbassängerna i stället för tappvarmvatten.
5.4.1 Utomhuspool
En bassäng utan värmebesparande åtgärder har normalt ett nettovärmebehov motsvarande 700 kWh/m2 bassängyta och säsong vid ett temperaturkrav på 25 °C [1]. För de aktuella bassängerna som har en total yta (inklusive barnbassängen) på 932 m2 skulle dessa siffror ge ett nettovärmebehov på
47
652,4 MWh under en driftsäsong. Enligt kapitel 2.1.4 behöver
utomhuspoolerna 400 MWh /säsong för att hålla temperaturen. I detta fall ligger förbrukningen under litteraturens riktvärden. En orsak till det är att anläggningen ligger relativt vindskyddat till. Framöver kommer den aktuella förbrukningen på 400 MWh/säsong att användas vid dimensionering, eftersom det är den faktiska förbrukningen för utomhusbadet.
5.4.1 Tappvarmvatten
För att kunna beräkna hur mycket värme som behövs för tappvarmvatten måste antaganden göras. Enligt badmästaren på orten besöks hela
anläggningen (inkluderat sporthallen) av upp till 800 personer per dygn. Utebadet besöks under soliga dagar av 200-250 personer.
En person som duschar antas förbruka i snitt ca 3 kWh värme [12]. Detta ger en tappvarmvattensförbrukning på 0,75 MWh bara för utomhusbadet under en solig dag. Tappvarmvattenförbrukningen för utomhusbadet är, enligt kapitel 2.1.4, ca 37 MWh per sommarsäsong. Det ger en
genomsnittlig tappvarmvattensförbrukning för densamma på ca 0,54 MWh/dag under sommarsäsongen.
5.4.2 Sammanställning av värmebehovet
Utomhuspoolen behöver 400 MWh/säsong för att hålla badtemperatur på 25ºC. För att värma upp motsvarande hela tappvarmvattenbehovet för utomhusbadet under en säsong går det åt 37 MWh värme.