Örebro universitet Örebro University
Institutionen för naturvetenskap och teknik School of Science and Technology
701 82 Örebro SE-701 82 Örebro, Sweden
Energiförbrukningsoptimering av
stödprocesser i en produktionsanläggning
Sara André, William Söderek Civilingenjör, Industriell ekonomi
Örebro vårterminen 2021
Examinator: Magnus Löfstrand
Sammanfattning
För industriföretag finns stor potential till energibesparing om värme, ventilation och belysning i lokaler optimeras. I denna fallstudie studeras ett fallföretag verksamt inom rymd- och försvarsindustrin. Den värme-, ventilations- och belysningsutrustning som finns på företaget är föråldrad, svår att styra samt feldimensionerad för den produktion som bedrivs där idag, vilket har lett till att företaget har en hög energiförbrukning. Detta beror på att inga stora åtgärder har gjorts under åren och anledningen till det är för att branschen företaget är verksamt i styrs av fluktuerande orderingång.
Studiens syfte var att ta fram ett antal förbättringsförslag för att minska energiförbrukningen vad gäller värme, ventilation och belysning i lokaler och samtidigt föreslå hur företaget kan profilera sig som mer hållbara. Först genomfördes en nulägesbeskrivning, därefter en nulägesanalys innan förbättringsförslag togs fram och avslutningsvis viktades.
De rekommendationer som ges för att minska energiförbrukningen är att installera nya ventilationsfläktar med tillhörande styrning, installera luft/vatten-värmepumpar samt byta ut befintlig belysning till LED-belysning. Vidare ges följande rekommendationer i arbetet att profilera sig som mer hållbara: installera ljuddämpare och kylaggregat för att öka den sociala hållbarheten, arbeta i linje med olika mål i Agenda 2030 samt till att arbeta med integrerade ledningssystem vid fortsatt förbättringsarbete. För fortsatt arbete föreslås att företaget väljer ut ett antal av de i studien föreslagna förbättringsförslagen för vidare undersökning och sedan implementerar förslagen.
Abstract
For industrial companies, there is a great potential for energy savings if heating, ventilation and lighting in premises is optimized. In this case study, a company active in the aerospace and defense industry is studied. The company’s heating, ventilation and lighting equipment is outdated, difficult to control and incorrectly dimensioned for the production that is conducted there today, which has led to the company having a high energy consumption. This is because no major measures have been taken over the years and the reason for this is because the industry is affected by fluctuating order intake.
The aim of this study was to develop a number of suggestions for improvement to reduce the energy consumption as regards to heating, ventilation and lighting in company buildings and to propose how the company can profile themselves as more sustainable. At first, a current situation description was done, then a current situation analysis before suggestions for improvement was developed and in the end was weighted.
The recommendations given to reduce the energy consumption are to install new ventilation fans with a control system, to install air/water-heat pumps and to replace existing lighting with LED lighting. Furthermore, the following recommendations are given in the work to profile the company as more sustainable: install silencers and cooling units to increase social sustainability, work towards different goals in the Sustainable Development Goals and work with integrated management systems for continued improvement work. For further work, it is proposed that the company decide on a number of suggestions for improvement from this study for further investigation and then start implementing them.
Förord
Vi vill börja med att tacka vår handledare Kerstin Winge på Örebro Universitet för den fantastiska hjälp som vi har fått, inte bara under examensarbetets gång utan under hela studietiden. Tack för att du alltid har funnits där med kontinuerlig feedback och stöttning. Vi vill också rikta ett stort tack till Birgitta Ewerlöf som med stort engagemang agerade vår första kontakt med företaget och såg till att vi fick möjligheten att utföra denna studie. Stort tack också till vår handledare och övriga på företaget som har bidragit med sin kompetens och kunskap.
Avslutningsvis vill vi tacka övriga som på olika sätt bidragit till detta examensarbete. Örebro, vårterminen 2021
INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 INTRODUKTION ... 1 1.1 Företaget ... 1 1.2 Forskningsproblemet ... 1 1.3 Disposition ... 2 2 BAKGRUND ... 4
2.1 Överdimensionerad och föråldrad värme-, ventilations- och belysningsutrustning ... 4
2.1.1 Syfte ... 4
2.1.2 Frågeställning ... 5
2.1.3 Avgränsningar ... 5
2.2 Tidigare förbättringsåtgärder avseende värme, ventilation och belysning ... 5
3 VETENSKAPLIGT RAMVERK ... 7
3.1 Hållbarhet ... 7
3.1.1 Hållbart företagande och Agenda 2030 ... 7
3.1.2 Hållbar profilering ... 8
3.2 Investeringskalkyl ... 8
3.3 Kvalitetsutveckling och integrerade ledningssystem ... 8
3.4 Energialternativen olja, el och solenergi ... 9
3.5 Ventilationssystem och reglering av system ... 9
3.5.1 Val av fläkt och upphov till ljud ... 10
3.5.2 Styrning av ventilation ... 10
3.5.3 Reglerteknik ... 10
3.5.4 Värmemängdsändring ... 10
3.6 Fallstudie och tekniker för datainsamling ... 11
4 METOD ... 12 4.1 Nulägesbeskrivning ... 12 4.2 Analys av nuläget ... 13 4.3 Ta fram förbättringsförslag ... 13 4.4 Vikta förbättringsförslag ... 14 4.5 Metodologiska överväganden ... 15 5 RESULTAT ... 16 5.1 Presentation av nuläget ... 16 5.1.1 Värme ... 17 5.1.2 Ventilation ... 19 5.1.3 Belysning ... 23 5.2 Nulägesanalys ... 23 5.3 Förbättringsförslag ... 25 5.3.1 Solceller ... 26 5.3.2 Luft/vatten-värmepump ... 27
5.3.3 Ny ventilationsfläkt med tillhörande styrning ... 30
5.3.4 Ny styrning till befintlig utrustning i hus X ... 30
5.3.5 Ljuddämpning till frånluft i hus Y ... 31
5.3.6 Nya tilluftsbatterier ... 32
5.3.8 LED-belysning ... 32
5.4 Viktning av förbättringsförslag ... 34
5.4.1 Ny ventilationsfläkt med tillhörande styrning och ny styrning till befintlig utrustning i hus X ... 35
5.4.2 Luft/vatten-värmepump ... 36
5.4.3 LED-belysning ... 36
5.4.4 Solceller ... 36
5.4.5 Nya tilluftsbatterier ... 37
5.4.6 Ljuddämpning till frånluft i hus Y och nya kylaggregat ... 37
5.4.7 Rekommendationer ... 37
6 DISKUSSION ... 39
6.1 Värdering av resultat ... 39
6.1.1 Generalisering av resultat ... 39
6.1.2 Etiska avväganden ... 40
6.1.3 Hållbar utveckling kopplat till resultat ... 40
6.2 Fortsatt arbete ... 40
7 SLUTSATS ... 42
1
1 Introduktion
I studiens inledande kapitel ges en introduktion till studien. Vidare presenteras allmän information om företaget, forskningsproblemet i korthet samt avslutningsvis rapportens disposition.
Att bedriva produktion i lokaler som inte är optimerade för verksamheten kan vara både kostsamt och ineffektivt. Det är därför viktigt att inte bara optimera produktionen utan även de lokaler i vilka produktionen bedrivs. Värme, ventilation och belysning som inte är optimerade för ändamålet kan orsaka hög energiförbrukning vilket i sin tur även bidrar till höga kostnader och negativ miljöpåverkan. Enligt Paramonova och Thollander [1] utgör värme, ventilation och belysning 39 % av den totala energiförbrukningen hos svenska industriföretag. Samma författare menar också att störst potential för energibesparing hos denna typ av företag ligger i att optimera just värme, ventilation och belysning.
Vid arbete med förbättring av ovannämnda faktorer ger energimyndigheten förslag om åtgärder i tre olika nivåer: åtgärder avseende rutiner och beteende, enkla investeringar eller förändringar på systemnivå [2]. Beroende på vilken typ av verksamhet som ska förbättras kan olika åtgärder vara lämpliga. I denna studie ges förslag på lämpliga åtgärder hos ett specifikt företag med förbättringspotential avseende energiförbrukning kopplat till värme, ventilation och belysning i sina produktionslokaler.
Med anledning av företagets typ av verksamhet har företaget valt att vara anonymt i denna studie och kommer fortsatt benämnas Företaget. Företagsspecifik information, exempelvis placering och typ av produktion kommer därför vara övergripande. Vidare kommer platsen för studiens genomförande benämnas anläggningen och de två hus vilka studien berör benämns hus X och Y.
1.1 Företaget
Enligt uppgifter från Företagets hemsida är de internationellt verksamma inom rymd- och försvarsindustrin. Huvudkontoret ligger i Skandinavien och de har över 2000 anställda utspridda över cirka 30 anläggningar i flera olika länder. De är leverantörer av ammunition och raketmotorer både till militära och civila kunder. I Sverige finns anläggningar på ett antal orter i Mellansverige. Denna studie genomförs på en av dessa anläggningar vilken har rötter från 60-talet men har genom åren genomgått både namnändringar, ägarbyten och sammanslagningar. Studien är avgränsad till en specifik del av anläggningen vilken presenteras ytterligare i avsnitt 1.2 Forskningsproblemet. Företagets orderingång gör att produktionen i den ovannämnda delen av anläggningen är säkrad för ett antal år framöver och därför genomförs projektet.
1.2 Forskningsproblemet
Företaget uppger att kraftiga svängningar i orderingång sker inom branschen. Det har till stor del att göra med rådande världsläge och politiskt styre. Vid upprustning av försvaret eller ökad orolighet i världen ökar efterfrågan inom rymd- och försvarsindustrin. Företagets aktuella orderingång säkrar, som nämnt ovan i avsnitt 1.1 Företaget, framtida intäkter för ett antal år framåt. Denna orderingång omfattas av två olika produkter som tillverkas i två olika hus på
2
anläggningen, hus X och hus Y. Det är dessa två hus vilka refererats till som specifik del och studeras i denna studie.
Den utrustning som finns för värme, ventilation och belysning i hus X och Y är överdimensionerad sett till nuvarande produktion och snarare anpassad till en annan typ av produktion som inte längre förekommer. Dessutom är ventilationsutrustningen föråldrad och svår att reglera på ett effektivt sätt. Konsekvenserna av detta blir att energiförbrukningen i form av el och eldningsolja blir hög samtidigt som arbetsmiljön påverkas negativt. Eftersom Företaget har en säkrad orderingång under ett antal år framåt söker de nu lösningar på dessa problem de under lång tid varit medvetna om men inte agerat på. Med anledning av detta genomförs studien som utreder möjligheterna att minska energiförbrukningen vad gäller uppvärmning, ventilation och belysning i lokaler samt förbättra arbetsmiljön för medarbetarna i produktionen. I samband med att förslag tas fram för hur energiförbrukningen kan minskas inkorporeras även hållbarhetsbegreppet och dess tre aspekter: miljö, ekonomiskt och socialt. Studien innefattar en kartläggning av nuläget följt av en nulägesanalys. Vid projektets slut ska ett antal förbättringsförslag ha presenterats med rekommendation till Företaget om vilka förbättringsförslag som bör genomföras först. Vidare har studien ett hållbarhetsperspektiv och de presenterade förslagen ska i någon mån bidra till att Företaget kan förbättra sin hållbarhet och i samband med detta även profilera sig som mer hållbara.
1.3 Disposition
Rapportens struktur presenteras i Tabell 1 nedan, i tabellen ges även en kapitelbeskrivning till respektive kapitel och dess innehåll.
3
Tabell 1. Rapportens disposition med beskrivning av respektive kapitel.
Kapitel Kapitelbeskrivning
1. Introduktion I studiens inledande kapitel ges en introduktion till studien. Vidare presenteras allmän information om företaget, forskningsproblemet i korthet samt avslutningsvis rapportens disposition.
2. Bakgrund I detta kapitel adresseras det problem som studien behandlar mer ingående. Vidare presenteras studiens syfte, frågeställningar och avgränsningar innan en redogörelse av vad Företaget har gjort tidigare för att åtgärda problemet görs. 3. Vetenskapligt ramverk I detta kapitel återges, för studien, relevant teori. Det
vetenskapliga ramverket innehåller bland annat teori om hållbarhet, kvalitetsutveckling, arbetsmiljö och olika energialternativ.
4. Metod I detta kapitel presenteras studiens metod för de olika aktiviteterna: nulägesbeskrivning, analys av nuläget, ta fram förbättringsförslag samt vikta förbättringsförslag. Vidare presenteras och motiveras även vilka datainsamlingsmetoder som används i studiens olika aktiviteter. Kapitlet avslutas med ett avsnitt om metodkritik där lämplighet för metodval i studien diskuteras.
5. Resultat I resultatet presenteras först en genomgång av nulägesbeskrivning, därefter en analys av nuläget innan förbättringsförslag tas fram och avslutningsvis viktas. Resultatet rör värme-, ventilations- och belysningsutrustning där de tre hållbarhetsaspekterna kommer betonas genomgående.
6. Diskussion I diskussionen värderas först resultatet och dess trovärdighet där bland annat projektmålets uppfyllnad, möjlighet till generalisering och etiska avväganden diskuteras. Vidare presenteras förslag till fortsatt arbete.
7. Slutsats I studiens avslutande kapitel återges studiens syfte, frågeställningar och problem, därefter presenteras de lösningar studien har kommit fram till.
Tabell 1 ger läsaren en överblick över rapportens struktur.
I nästkommande kapitel, 2 Bakgrund, beskrivs problemet mer ingående och syfte samt frågeställningar fastställs.
4
2 Bakgrund
I detta kapitel adresseras det problem som studien behandlar mer ingående. Vidare presenteras studiens syfte, frågeställningar och avgränsningar innan en redogörelse av vad Företaget har gjort tidigare för att åtgärda problemet görs.
Företagets problem är att hög energiförbrukning krävs för att driva den värme-, ventilations- och belysningsutrustning som finns i hus X och Y på anläggningen. Som nämnt i avsnitt 1.2 Forskningsproblemet är utrustningen både överdimensionerad och föråldrad vilket gör att den inte är anpassad till den aktuella produktionen. Anledningen till utrustningens skick är för att den, enligt företagsinterna ritningar över lokalerna, installerades på 80-talet och inga större uppdateringar har genomförts sedan dess. Vidare har lokaler i perioder stått helt tomma i väntan på ny order vilket är en ytterligare bidragande faktor till att inga stora åtgärder genomförts. 2.1 Överdimensionerad och föråldrad värme-, ventilations- och
belysningsutrustning
Den föråldrade utrustningen är svår att styra och orsakar en bristfällig arbetsmiljö som även kan ge upphov till säkerhetsrisker. Exempelvis kan ett varmt inomhusklimat orsaka att åtgärder tas av de anställda vilka strider mot de aktuella säkerhetsrutinerna på anläggningen. Ytterligare undviker de anställda att köra ventilationsutrustningen på full effekt, vilket hade varit önskvärt för att uppnå ett gott inomhusklimat, då det orsakar högre ljudnivåer än vad som är bekvämt att arbeta i. Dessa två åtgärder försämrar den sociala hållbarheten för de anställda. Vidare orsakar den omoderna styrningen av utrustningen höga kostnader för energiförbrukning samt negativ miljöpåverkan. Detta med anledning av att utrustningen i ett av husen är påslagen dygnet runt, även då produktion inte bedrivs i lokalerna.
Företagets anläggning byggdes, som nämnt i 1.1 Företaget, på 60-talet under en tid då efterfrågan var hög och då statliga medel kunde användas för att finansiera bygget. Det resulterade i att Företaget byggde storskaligt utan att tänka långsiktigt vad gällde framtida orderingång. Eftersom miljömedvetenhet inte fanns i samma utsträckning på 60-talet jämfört med idag var påverkan på miljö ingen prioriterad faktor när anläggningen byggdes. Således, eftersom uppdateringar av hus X och Y varit haltande vad gäller ventilation, värme och belysning, finns förbättringspotential vad gäller alla tre hållbarhetsaspekter. Eftersom hållbarhet efterfrågas i ökad utsträckning från Företagets intressenter är det viktigt att utgå från ett helhetsperspektiv vid studiens utförande. Detta för att vidare kunna föreslå hur Företaget kan bli och även profilera sig som mer hållbara.
Det problem som behandlas innefattar alltså en modifiering av en befintlig process där orsak till problemet är känt. Processen i detta fall inbegriper uppvärmning, ventilation samt belysning av lokaler. I denna studie studeras därför ett befintligt system med mål att skapa underlag till förändring.
2.1.1 Syfte
Studien syftar till att ta fram ett antal förbättringsförslag för att minska Företagets energiförbrukning avseende värme, ventilation och belysning vad gäller de två husen X och Y på anläggningen. Förbättringsförslagen ska i första hand minska energiförbrukningen men
5
verksamhetens säkerhet och arbetsmiljö ska även förbättras eller vara oförändrad. Studien syftar även till att genomgående ha ett övergripande hållbarhetstänk och förbättringsförslagen ska därför bidra till ökad hållbarhet vilket Företaget kan använda för att bli och även profilera sig som mer hållbara. Avslutningsvis är syftet att denna studie ska ge beslutsunderlag för Företaget med information om kostnader och möjligheter till förbättringar vad gäller att minska energiförbrukningen.
2.1.2 Frågeställning
Studiens frågeställningar är som följer.
• Hur kan energiförbrukningen för värme-, ventilations- och belysningsutrustning i hus X och Y minskas?
• Med utgångspunkt i minskad energiförbrukning, hur skulle Företaget kunna profilera sig som mer hållbara?
Målet när studien är avslutad är att förbättringsförslag för att minska energiförbrukningen i hus X och Y identifierats samt att förslag på hur Företaget skulle kunna profilera sig som mer hållbara presenterats.
2.1.3 Avgränsningar
Studien syftar till att ta fram förbättringsförslag på hur energiförbrukning i hus X och Y kan minskas men inte till att implementera dessa förbättringsförslag. Vad gäller energiförbrukning avses endast värme-, ventilations- och belysningsutrustning i hus X och Y, energiförbrukning för produktion som sker i husen omfattas inte av denna studie. Vidare kommer studien inte utvärdera det faktiska utfallet av en implementering av de framtagna förbättringsförslagen. Istället utvärderas enbart de hypotetiska effekterna av en implementering. Avslutningsvis kommer endast förslag på hur Företaget skulle kunna påbörja en profilering åt ett miljömedvetet håll tas fram. Att driva utvecklingen av den möjliga profileringen, alltså att hjälpa företaget och implementera de framtagna förslagen angående en hållbar profilering omfattas inte av denna studie.
2.2 Tidigare förbättringsåtgärder avseende värme, ventilation och belysning Den höga energiförbrukningen orsakad av uppvärmning, ventilation och belysning av lokaler är väl känt för Företaget och flertal utredningar samt kartläggningar har gjorts där olika förbättringsförslag tagits fram för att sedan aldrig genomföras. Det finns dokument över en energisparplan från år 1982 där en konsult konstaterar att den största energiförbrukningen kan hänföras till lokaluppvärmning och ventilation. Vidare finns även beräkningar från 1998 på de olika lokalernas energiförbrukning på anläggningen samt dess energiförluster i distributionsnätet där onödigt hög energiförbrukning återigen konstateras. Från år 1998 finns även dokument från en genomförd energirond av en annan konsult som hävdar att det finns goda möjligheter till att minska el- och värmeanvändning på anläggningen. Det finns alltså tydliga tecken på att Företaget flertalet gånger har gjort insatser för att påbörja ett förbättringsarbete men förutom vid enstaka fall inte kommit längre än kartläggning och förslag till åtgärder.
6
Företaget har gjort mindre, mer riktade åtgärder i specifika delar av lokaler och anläggningar men några stora förändringar har inte genomförts. Bland annat har ett antal frånluftsfläktar bytts ut och uppdaterats men det antas dock inte ha bidragit till någon tydlig minskning av energiförbrukningen. Eftersom Företaget, som nämnt i 2.1 Överdimensionerad och föråldrad värme-, ventilations- och belysningsutrustning, har en historia av perioder med fluktuerande orderingång samt vidare haft perioder med risk för nedläggning har Företaget inte genomfört några av de förbättringsåtgärder som föreslagits av olika konsulter genom åren. Vidare kan avsaknaden av ett mer omfattande förbättringsarbete än det som nämnts i detta stycke ytterligare förklara varför Företaget har förbättringspotential vad gäller alla tre hållbarhetsaspekterna.
7
3 Vetenskapligt ramverk
I detta kapitel återges, för studien, relevant teori. Det vetenskapliga ramverket innehåller bland annat teori om hållbarhet, kvalitetsutveckling, arbetsmiljö och olika energialternativ.
Det vetenskapliga ramverket syftar till att ge en översiktlig förståelse för de ämnen studien behandlar. Med anledning av detta presenteras de ämnen som för studien anses relevanta enbart på en övergripande nivå. Om mer detaljerad information för något ämne är nödvändig presenteras denna i de delar där det är aktuellt i senare kapitel.
3.1 Hållbarhet
Begreppet hållbar utveckling innehåller tre dimensioner: miljö, ekonomi och socialt och uppkom första gången i Brundtlandrapporten år 1987 [3]. Definitionen för hållbar utveckling lyder ”en utveckling som tillfredsställer dagens behov utan att äventyra kommande generationers möjlighet att tillfredsställa deras behov” [3, s. 292]. Vidare, eftersom problemen är globalt sammankopplade, menar Brundtland att internationellt samarbete och samordning krävs för att lyckas med en hållbar utveckling.
I företagssammanhang används termen CSR, Corporate Social Responsibility, på svenska benämnt ett företags samhällsansvar [4, s. 212]. Även inom detta begrepp används tre dimensioner: ekonomiskt ansvarstagande, miljömässigt ansvarstagande och socialt ansvarstagande. Vad gäller ekonomiskt ansvarstagande är det enligt Dahlin [4, s. 212] viktigt att företag inte enbart arbetar efter att generera vinst utan även funderar på hur vinst genereras. Det är exempelvis viktigt att arbetsplatsen har skäliga arbetsförhållanden och hög säkerhet samt att företaget tar ansvar för den produkt som tillverkas under hela dess livscykel. När det kommer till miljömässigt ansvarstagande bör en energieffektiv produktion upprättas och dessutom bör utsläpp i termer av klimatpåverkande gaser minimeras genom hela produktionskedjan. Avslutningsvis innebär det sociala ansvarstagandet att företag tar ansvar för arbetskraften inom företaget samt dess familjer och även samhället i stort.
3.1.1 Hållbart företagande och Agenda 2030
När det kommer till hållbarhet, som presenterats i avsnitt 3.1 Hållbarhet ovan, menar Brundtland att industrier spelar en stor roll eftersom dessa kopplar samman individen med dess påverkan på miljön [3]. Ytterligare kan industrier skapa konkurrensfördelar av att arbeta för en låg negativ miljöpåverkan och bör integrera hållbarhet i både policys och strategier inom organisationen. Det är meningen att hållbart företagande, genom att beakta omvärlden, ska förbättra företags långsiktiga lönsamhet [4, s. 209].
Agenda 2030 är ett initiativ påbörjat år 2016 med mål att adressera globala utmaningar [5]. Vidare syftar Agenda 2030 till att skapa en välmående planet genom att integrera de tre hållbarhetsaspekterna socialt, ekonomiskt och miljö i en handlingsplan med 17 mål. Handlingsplanen ska utföras som en kollektiv prestation och innefattas av nationer och företag likväl som individer och samhällen.
8 3.1.2 Hållbar profilering
Det finns flera skäl för företag som konkurrerar med andra företag att arbeta hållbart [4, s. 209]. Ett första skäl är minskade kostnader, genom att optimera resurs- och energianvändning kan företagets slöseri minimeras och därmed kostnader sänkas. Ett andra skäl för företag att arbeta hållbart och profilera sig som hållbara är en potentiell ökad försäljning [4, s. 210]. Genom att kommunicera aktivt arbete med att minska miljöpåverkan och främjande av goda sociala förhållanden ökar chansen att kunder väljer just det företagets produkter eller tjänster. Ett tredje skäl är att en stark hållbarhetsprofil kan gynna relationer med kunder, leverantörer, investerare, medarbetare och övriga intressenter till att bli starkare.
Ellerup Nielsen och Thomsen [6] menar att företags redovisning och rättfärdigande av deras sociala och miljömässiga handlingar är alltmer eftersökt av intressenter idag. Samtidigt hävdar författarna att flertalet företag har problem att finna legitimitet i integreringen av dessa faktorer i sina strategier. Ellerup Nielsen och Thomas [6] hävdar att företagslegitimitet lättare kan uppnås om anställda och intressenter får vara medskapare eller åtminstone får vara med och godkänna införandet av hållbarhetsstrategier i företaget. De hävdar alltså att företag vilka försöker inkorporera hållbarhet enbart genom ledningens initiativ inte kommer lyckas skapa samma legitimitet som ett företag med en två-vägskommunikation där anställda och intressenter får vara med i processen.
3.2 Investeringskalkyl
Investeringskalkyler används för att skapa beslutsunderlag inför investeringar [7,8]. Greve beskriver en investering som anskaffning av resurser i form av maskiner, inventarier och fastigheter som ger upphov till betalningsflöden. Det finns ett antal olika investeringskalkyler som ger olika information om den bedömda investeringen. Beroende på typ av investering och önskvärt beslutsunderlag passar olika kalkyler bättre än andra.
Exempel på investeringskalkyler är återbetalningsmetoden, nuvärdesmetoden och annuitetsmetoden [7, s. 104 - 18]. Återbetalningsmetoden ger information om när en investering har betalat av sig själv [7, s. 104]. Detta genomförs genom att ställa investeringens grundinvestering i relation till investeringens betalningsöverskott. Nuvärdemetoden och annuitetsmetoden ger information om huruvida en investering är lönsam eller inte [8, s. 497-9]. I nuvärdemetoden beräknas ett kapitalvärde genom att ställa grundinvesteringen i kontrast mot nuvärdet av framtida betalningsöverskott och restvärde. Annuitetsmetoden går ut på att nuvärde och kalkylränta slås ut i lika stora årliga belopp som representerar framtida betalningar.
3.3 Kvalitetsutveckling och integrerade ledningssystem
Kvalitetsutveckling innebär aktivt arbete med att på ett resurseffektivt sätt uppnå kundkrav till en minimerad kostnad, optimalt även överträffa kundernas krav [9, s. 38]. Det genomförs med hjälp av ett ständigt pågående förbättringsarbete där alla i organisationen är delaktiga, särskilt viktigt är att ledningen är engagerade och involverade i frågorna. En av de viktigaste aspekterna av kvalitetsutveckling är proaktivt arbete snarare än reaktivt arbete. Därtill kommer vikten av ett helhetstänk, de olika processerna i en organisation har inverkan på varandra, därför är det nödvändigt att studera helheten även vid förändring av enskilda processer [9, s. 51].
9
Ett sätt att systematiskt arbeta med kvalitetsutveckling är att skapa regler och rutiner för olika delar i företaget, kallat ledningssystem [9, s. 502]. Det finns olika inriktningar på ledningssystem där kvalitetsledningssystem (ISO 9001) och miljöledningssystem (ISO 14001) är två av de vanligaste för företag att arbeta med [10,11]. Dahlin och Isaksson [12] presenterar i en litteraturstudie att det är fördelaktigt att arbeta med flera ledningssystem tillsammans och därmed integrera dessa till ett integrerat ledningssystem. Fortsatt menar Dahlin och Isaksson att integrerade ledningssystem kan leda till kostnadsbesparingar, ökad kundnöjdhet och bättre kommunikation, både internt och externt. Enligt en litteraturstudie av Siva et al. [13] är arbete med integrerade ledningssystem även ett bra sätt för företaget att få in hållbarhet i sin verksamhet.
Enligt Dahlin och Isaksson kan även det systematiska arbetsmiljöarbetet integreras tillsammans med kvalitetsledningssystemet och miljöledningssystemet presenterat i tidigare stycke [12]. Detta betyder att företaget arbetar med kvalitet, miljö och arbetsmiljö samtidigt och integrerat i ett ledningssystem. Systematiskt arbetsmiljöarbete innebär att ständigt arbeta med att förebygga ohälsa och olycksfall genom att undersöka, genomföra och följa upp verksamheten [14]. Arbetsmiljöverkets föreskrift om systematiskt arbetsmiljöarbete, AFS 2001:1, är gällande för alla arbetsgivare och ger riktlinjer för hur en tillfredställande arbetsmiljö för de anställda ska kunna uppnås.
3.4 Energialternativen olja, el och solenergi
Olja är en ändlig resurs, tömningstakt av globala tillgångar diskuteras frekvent och övergången till förnybara bränslen ses som en av de viktigaste förändringarna energibranschen har påbörjat under senare årtionden [15]. Termen oljeproduktionstopp beskriver den punkt då global oljeproduktion når sin högsta takt och därefter kommer avta [16]. När denna punkt är uppnådd kommer oljepriset öka förutsatt att efterfrågan förblir densamma [17]. Utöver fysisk tillgång är oljemarknadens framtid bunden till den geopolitiska situationen samt hur synen på hållbar utveckling förändras inom energibranschen [15]. Avslutningsvis är den negativa miljöpåverkan från fossila bränslen påtaglig och koldioxidkoncentrationen ökar som en följd [16].
I en rapport av energimyndigheten [18] framgår att närmre 80 % av elproduktionen i Sverige utgörs av vattenkraft och kärnkraft. Vidare i rapporten presenteras att 2018 års energimix även innefattade vindkraft som utgjorde ca 10 % av elproduktionen, förbränningsbaserad produktion som utgjorde 9 % och avslutningsvis solkraft som utgjorde 0,2 % av elproduktionen. Sedan 2000-talet har förnybar elproduktion ökat stadigt och även om solceller står för en mycket liten del av elproduktionen växer den snabbt. Anledningen till det är bland annat ökad miljömedvetenhet hos privatpersoner samt att investeringskostnader sjunker.
3.5 Ventilationssystem och reglering av system
I detta avsnitt presenteras hur olika system kan regleras och styras samt hur energiöverföring mellan system kan beräknas. Till en början presenteras hur val av fläkt i ett ventilationssystem ska genomföras. Fortsatt presenteras hur styrning av ett sådant ventilationssystem ska gå till innan styrsystem i allmänhet diskuteras. Avsnittet avslutas med ett underavsnitt om hur värmeöverföring mellan två system kan beräknas.
10 3.5.1 Val av fläkt och upphov till ljud
Transport av gaser, såsom luft, kan ske med hjälp av fläktar [19, s. 216]. I många fall är gastransporten det primära men fläktar kan även ha en sekundär uppgift att fungera som bärare av värme, kyla, vätskedroppar eller fasta partiklar. Val av luftfläkt styrs av önskat luftflöde vilket flera standardstorlekar på fläktar kan generera, en mindre fläkt har ofta lägre installationskostnad men måste arbeta med ett högre varvtal medan en större fläkt har en högre installationskostnad men kan arbeta på ett lägre varvtal [19, s. 230]. Detta betyder att det i många fall är gynnsamt att välja en större fläkt då den både har en bättre verkningsgrad och genererar lägre driftkostnader på sikt.
Fläktar kan ge upphov till en del ljud, visst ljud är oundvikligt men i en del fall kan ljud reduceras med olika åtgärder [19, s. 233]. Det är viktigt att hänsyn tas till myndigheternas bestämmelser, vilka utgörs av arbetsmiljöverkets föreskrifter, annars kan bullernivåerna i en lokal bli för höga.
3.5.2 Styrning av ventilation
Luftflödesbehovet i en lokal kan variera, exempelvis är det vanligt att luftflödet regleras ned då det inte finns personal eller produktion i lokalen [19, s. 230]. Ventilationsutrustning med denna funktion kallas för ett variabelt luftflödessystem och motsatsen är ett konstant luftflödessystem vilket inte går att reglera utan återger ett konstant luftflöde [20]. Vidare finns även behovsstyrda luftflödessystem som också reglerar luftflödet men på ett mer avancerat och optimerat sätt än det variabla luftflödessystemet [21].
Det finns ett antal olika metoder för att reglera luftflödet hos en fläkt där ändring av fläktens varvtal är en av dem. Denna metod ger ett stort reglerområde och kan göras på olika sätt [19, s. 232 - 3]. Ett sätt är att använda frekvensomvandling där motorspänningens frekvens ändras och varvtalet kan regleras med hjälp av en frekvensomriktare. Utöver denna elektriska varvtalsreglering finns även hydrauliska metoder.
3.5.3 Reglerteknik
Reglerteknik används i huvudsak till att automatiskt styra, övervaka och reglera olika typer av system, exempelvis temperaturer och flöden [22, s. 2]. I ett reglersystem ställs ett önskat värde in på reglerobjektet, detta kallas börvärde [22, s. 8]. Styrsystemet kan i sin tur mäta ärvärdet vilket är det aktuella värdet på reglerobjektet. Ofta är reglersystem återkopplande vilket innebär att systemet mäter ärvärde för att sedan jämföra med börvärde, om de skiljer sig sker en korrigering av styrsignalen [22, s. 5]. Fördelar med återkopplande system är att de är självkorrigerande och därmed motståndskraftiga mot störningar, de är även robusta mot förändringar samt stabila [22, s. 28 - 9].
3.5.4 Värmemängdsändring
Om två system befinner sig i olika temperaturer kan energi i form av värme avges från ett system vilket det andra systemet tar upp [19, s. 263 - 4]. När värme övergår från ett system till ett annat sker en värmemängdsändring. Vid beräkning av värmemängdsändring (Q) som uppstår mellan två tillstånd används nedanstående ekvation.
11 𝑄[𝐽] = 𝑚 ∗ 𝑐!∗ ∆𝑡 = 𝜌 ∗ 𝑉 ∗ 𝑐!∗ ∆𝑡 (1) Där m = massa [kg] 𝜌 = densitet [kg/m3] V = volym [m3] cp = specifik värmekapacitet [J/kg*°C] ∆t = temperaturskillnad [°C]
I ekvationen är massa, temperaturskillnad och densitet variabler medan specifik värmekapacitet behandlas som en konstant trots att den egentligen är en funktion av temperaturen [19, s. 263 - 4]. Detta för att användning av specifik värmekapacitet som ett medelvärde oftast är tillräckligt noggrant.
3.6 Fallstudie och tekniker för datainsamling
Den vetenskapliga metoden med namnet fallstudie syftar till det som namnet antyder, att studera ett fall [23]. Metoden är lämplig om det för en viss situation eller händelse eftersöks en djupare förståelse och den kan svara på frågor som varför, hur och vad. Fallstudien är explorativ och kan därför undersöka outforskade företeelser och situationer med resultat av beskrivande eller förklarande kunskap. Metoden ger också möjlighet att undersöka en unik företeelse i sin naturliga miljö vilket gör att god kunskap om faktiska förhållanden kan uppnås. Det undersökta fallet kan till exempel vara en organisation, en process, en händelse eller en individ och fallet befinner sig alltid i ett sammanhang [24].
Det finns flera tekniker för datainsamling som är lämpliga i olika fall [23, s. 131]. För att samla in information i form av uppfattningar, erfarenheter och upplevelser kan datainsamlingstekniken intervju användas [23, s. 152]. Intervjun kan i sin tur vara strukturerad, semistrukturerad eller ostrukturerad. Observation är en annan vanlig teknik för datainsamling och kan lämpa sig för forskningsmetoder som fallstudie [23, s. 144]. Tekniken betyder att iaktta men kräver ett antal förhållningsregler för att fungera bra. Vid observation kan observatören ha ett perspektiv inifrån eller utifrån, observationen kan vara direkt eller indirekt samt strukturerad eller ostrukturerad [23, s. 145-6]. Dokumentstudie är en ytterligare datainsamlingsteknik vilken innebär att dokument i form av skriftligt, digitalt, fysiskt eller visuellt material används för att samla in data till studien [23, s. 170 - 1]. I en dokumentstudie används alltså sekundärdata som kan vara både offentliga och personliga.
I nästkommande kapitel, 4 Metod, presenteras de specifika metodval som gjorts för denna studie och metodologiska överväganden.
12
4 Metod
I detta kapitel presenteras studiens metod för de olika aktiviteterna: nulägesbeskrivning, analys av nuläget, ta fram förbättringsförslag samt vikta förbättringsförslag. Vidare presenteras och motiveras även vilka datainsamlingsmetoder som används i studiens olika aktiviteter. Kapitlet avslutas med ett avsnitt om metodkritik där lämplighet för metodval i studien diskuteras.
Studiens genomförande kan delas in i fyra olika aktiviteter: nulägesbeskrivning, analys av nuläget, ta fram förbättringsförslag samt vikta förbättringsförslag. Genomgående tillämpades metoden fallstudie för genomförandet av studien. Eftersom en stor del av studien innefattar att förstå och beskriva hur något ser ut i dagsläget krävs en djup förståelse för det studerade, vilket kan uppnås med metoden fallstudie. Dessutom kan en god kunskap om en företeelse i sin naturliga miljö fås vilket presenterats i avsnitt 3.6 Fallstudie och tekniker för datainsamling. En sammanfattande figur av studiens aktiviteter och vilka vetenskapliga metoder samt datainsamlingstekniker som ingick i varje aktivitet ges i Figur 1.
Figur 1. Flödesschema över studien som visar aktiviteter och datainsamlingsmetoder.
Som framgår av Figur 1 är metoden fallstudie genomgående för alla aktiviteter. Däremot tillämpas olika datainsamlingstekniker för respektive aktivitet. Fortsatt, i följande avsnitt, beskrivs studiens fyra aktiviteter mer utförligt och därefter diskuteras metodologiska överväganden.
4.1 Nulägesbeskrivning
För att kunna ge förbättringsförslag upprättades först en nulägesbeskrivning över befintlig värme-, ventilations- och belysningsutrustning genom ostrukturerade, direkta observationer med perspektiv utifrån, ostrukturerade intervjuer och dokumentstudier. Observation valdes för att få en god förståelse om hur värme-, ventilations- och belysningsutrustningen fungerade i hus X och Y. Eftersom en stor del av den information som krävdes för studien inte fanns dokumenterad utan istället utgjordes av ett visst antal personers kunskap och arbetslivserfarenhet användes intervju som en ytterligare datainsamlingsteknik. Utöver det användes dokumentstudie för att styrka och skapa en kompletterande bild av den erhållna informationen från intervjuer och observationer.
De dokument som studerades var gamla ritningar på befintliga ventilationssystem, situationsplaner och värmedistribution. Ytterligare studerades även dokument med utredningar från 80- och 90-tal om hur energiförbrukningen skulle kunna minskas på anläggningen. För att reda ut vilken information som fortfarande var aktuell utfördes observationer av hus X och Y
13
samt intervjuer med ansvarig för service och underhåll. Anläggningens service- och underhållsansvarige har arbetat sedan 90-talet på företaget och har spetskompetens inom just värme och ventilation varför denne intervjuades. Eftersom mycket av den värme-, ventilations- och belysningsutrustning i hus X och Y drivs av just el genomfördes även intervjuer med anläggningens elektriker.
I nulägesbeskrivningen gjordes även beräkningar över aktuell energiförbrukning för att kunna identifiera hög energiförbrukning genererad av uppvärmning, ventilation och belysning av hus X och Y. Genom att utföra dessa beräkningar samt med insamlad information från intervjuer, observationer och dokumentstudier kunde flödesschema för anläggningens värmedistribution skapas. Vidare kunde även en visualisering av hus X och Y:s energiförbrukning kopplat till värme, ventilation och belysning skapas. Dessa presenteras i avsnitt 5.1 Presentation av nuläget.
4.2 Analys av nuläget
Vid en genomgång av den färdigställda nulägesbeskrivningen identifierades ett antal förbättringspunkter med utgångspunkt i att minska energiförbrukningen för värme-, ventilations- och belysningsutrustning i hus X och Y. Genomgången beaktade utrustningens ålder, funktion och energiförbrukning, även anställdas noteringar avseende utrustningens funktion togs hänsyn till. Detta genom diskussioner med medarbetare i lokalerna, elektriker samt säkerhets- och underhållsansvarig för att säkerställa att framtagna förslag baserades på korrekt information.
Utifrån de identifierade förbättringspunkterna valdes ett färre antal ut där det fanns tillgängliga data och därmed ansågs möjligt att finna förbättringsförslag, vilka utgjorde indata i den följande aktiviteten där förbättringsförslag togs fram. Av de identifierade förbättringspunkterna var det inte möjligt att ta fram förbättringsförslag för alla. Detta berodde främst på att en omfattande mängd påverkande faktorer, exempelvis brist på tillgängliga och mätbara data, gjorde att beräkning av viss energiförbrukning inte gick att genomföra.
4.3 Ta fram förbättringsförslag
För att ta fram förbättringsförslag användes till en början verktyget Ishikawadiagram för att på ett strukturerat sätt diskutera möjliga förbättringar till de framtagna förbättringspunkterna i nulägesanalysen. Verktyget Ishikawadiagram används ofta för att genomföra en systematisk analys av orsak-verkan när ett kvalitetsproblem har uppstått [9, s. 242]. Strukturen för Ishikawadiagram kan användas, inte enbart för att hitta orsak-verkan, utan även för att till exempel strukturera olika element [9, s. 246]. Med hjälp av Ishikawadiagrammets struktur kunde samband mellan de olika förbättringspunkterna och respektive förbättringar åskådliggöras. De förbättringsförslag som togs fram i Ishikawadiagrammet utgjorde utgångspunkt för en datainsamling där ytterligare information om de olika förslagen togs fram. Datainsamlingen gjordes genom att företagshemsidor med relevanta produkter studerades för att få en bild av marknadens befintliga produkter och dess tekniska information samt prisuppgifter varpå samtal om produkter genomfördes med tekniskt sakkunniga på företagen. De företag och de tekniskt sakkunniga på företagen som bidragit med information till studien
14
hålls anonyma eftersom de utgjort en källa för fakta och inte en källa för företagsspecifika uppdrag vilket brukar vara normalfallet vid samtal med tekniskt sakkunniga. Detta är en etisk avvägning för att behandla företag och personer som varit delaktiga i studien på ett rättvist och lika sätt i enlighet med WFEO (World Federation of Engineering Organiztions) The Code of Ethics [25]. Avslutningsvis beskrevs hur de olika förbättringsförslagen skulle kunna bidra till de tre hållbarhetsaspekterna.
4.4 Vikta förbättringsförslag
Med utgångspunkt i att minska energiförbrukning för värme-, ventilations- och belysningsutrustning i hus X och Y samt bidra till ökad hållbarhet utvärderades de framtagna förbättringsförslagen utifrån minskad energiförbrukning, miljömässig hållbarhet, ekonomisk hållbarhet och social hållbarhet i en viktningstabell. Om det fanns ett samband mellan en faktor och ett förbättringsförslag markerades detta med ett kryss (x) i tabellen. På detta sätt kunde en tydlig överblick ges om vilka förslag som bidrog till vad. Viktningsmallen presenteras i Tabell 2.
Tabell 2. Viktningsmall för visualisering över vilka förbättringsförslag som bidrar till minskad energiförbrukning samt förbättrad miljömässigt, ekonomisk och social hållbarhet.
Minskad energiförbrukning Miljömässig hållbarhet Ekonomisk hållbarhet Social hållbarhet Förbättringsförslag 1 x x x Förbättringsförslag 2 x … …
För att ytterligare stärka den givna rekommendation genomfördes en investeringskalkyl med återbetalningsmetoden för de förslag där det var möjligt. Med hjälp av en sådan kalkyl kunde kostnad för genomförande av ett förslag ställas i relation till kostnadsbesparingen av att genomföra det nämnda förslaget. Greve [8, s. 495] menar att för företag som agerar i en föränderlig miljö är en kort återbetalningstid önskvärt vid en nyinvestering. Eftersom Företaget är verksamt i en föränderlig bransch, som beskrivet i 1.2 Forskningsproblemet, användes återbetalningsmetoden och korta återbetalningstider söktes på de förbättringsförslag som togs fram. Vidare, eftersom kostnader och besparingar har presenterats i ungefärliga siffror ansågs det tillräckligt att använda återbetalningsmetoden för att påvisa ungefär hur lång tid det skulle ta innan ett förbättringsförslag är återbetalt.
Baserat på varje förbättringsförslags antal kryss i viktningstabellen och dess återbetalningstid fördes en diskussion om vilka förbättringsförslag som borde genomföras, varpå en rekommendation gavs. Diskussionen hade alltså utgångspunkt i att varje förbättringsförslag skulle minska energiförbrukning samt bidra till miljömässig, ekonomisk eller social hållbarhet. För att motivera ett förbättringsförslag gjordes kopplingar till sådant som gjorts tidigare på Företaget, presenterat i 2.2 Tidigare förbättringsåtgärder avseende värme, ventilation och belysning, samt relevant teori presenterad i 3 Vetenskapligt ramverk.
15 4.5 Metodologiska överväganden
Det är viktigt att belysa att alla metodval som görs och beslut som tas till en studie kan kritiseras och ifrågasättas. Ofta kan flera olika metodval göras till en och samma studie vilket gör att en studie kan ta olika form. I denna studie finns ett antal val vilka kan ifrågasättas: osäkerhet i datainsamling, genomgående mycket uppskattningar samt ett perspektiv utifrån.
Vid datainsamlingen till nulägesbeskrivningen finns ett antal faktorer som kan ha påverkat studiens reliabilitet. Exempelvis användes föråldrade ritningar och dokument som inte uppdaterats på flera årtionden. I ett försök att styrka dessa dokument användes intervjuer med ett fåtal nyckelpersoner. Även om dessa personer har spetskompetenser inom området hade studien kunnat styrkas ytterligare om möjligheten funnits att utföra mätningar av exempelvis energiförbrukning på plats.
Studiens resultat bygger till viss del på uppskattningar gällande energiförbrukningar, kostnader och dimensioner då det inte är möjligt att koppla viss energiförbrukning till specifika hus. Dessa uppskattningar har varit oundvikliga givet den brist på uppdaterade mätningar och dokumentation för specifika hus samt har gjort att beräkningar i studien hållits på en övergripande nivå. Uppskattningar gällande kostnader för potentiella nyinvesteringar har även de varit oundvikliga givet studiens detaljnivå. De olika uppskattningar som gjorts har påverkat studiens reliabilitet, om en ytterligare studie genomfördes med samma syfte är det inte säkert resultatet skulle bli detsamma till följd av skillnader på uppskattningar. Vid de tillfällen uppskattningar har gjorts har dock tekniskt sakkunniga inom området tagits till hjälp för att göra korrekta och lämpliga uppskattningar.
En del av den information som har krävts för studien är av varken akademisk eller vetenskaplig karaktär. För att ta fram de förbättringsförslag som presenteras i avsnitt 5.3 Förbättringsförslag har information använts som inte finns tillgänglig på annat sätt än genom samtal med tekniskt sakkunniga på olika företag. I ett försök att öka studiens validitet avseende förbättringsförslagen har samtal genomförts med flera olika leverantörer. För att förtydliga när denna typ av information använts refereras detta löpande i texten som ”…enligt samtal med sakkunnig...”. Avslutningsvis är företagen anonymiserade av etiska avväganden som nämnt i 4.3 Ta fram förbättringsförslag.
Övergripande har ett perspektiv utifrån använts, ytterligare involvering av anställda hade kunnat generera högre reliabilitet och validitet. Även om studien har involverat ett antal olika personer på Företaget med koppling till hus X och Y hade andra resultat kunnat uppnåtts om studiens genomförts som ett projekt där anställda haft ännu större inflytande. Med liknande tankesätt hade även högre reliabilitet och validitet kunnat uppnås avseende förbättringsförslagen om ytterligare involvering av tekniskt sakkunniga gjorts.
I nästkommande kapitel, 5 Resultat, presenteras studiens resultat för respektive aktivitet, de fyra aktiviteterna är nulägesbeskrivning, analys av nuläget, förbättringsförslag och viktning av förbättringsförslag.
16
5 Resultat
I resultatet presenteras först en genomgång av nulägesbeskrivningen, därefter en analys av nuläget innan förbättringsförslag tas fram och avslutningsvis viktas. Resultatet rör värme-, ventilations- och belysningsutrustning där de tre hållbarhetsaspekterna kommer betonas genomgående.
Företagets anläggning har ett 50-tal hus där produktion kan bedrivas. Som beskrivet i 1.2 Forskningsproblemet har hus X och Y valts ut för denna studie med anledning av att Företaget har pågående produktion i dessa hus de kommande åren. Denna studie fokuserar därmed på dessa två hus och den energiförbrukningen värme-, ventilations- och belysningsutrustning ger upphov till.
5.1 Presentation av nuläget
I Figur 2 presenteras den värme-, ventilations- och belysningsutrustning som förbrukar energi i hus X respektive Y samt vilken typ av energi, utrustningen förbrukar. Det är antingen el inköpt via elnätet eller varmvatten som värms via förbränning av eldningsolja.
Figur 2. Typ av energi som förbrukas i hus X respektive Y kopplat till värme-, belysnings och ventilationsutrustning.
El inköpt via elnätet används för att driva tilluft, frånluft, kylaggregat och belysningsutrustning. Varmvatten som värms via förbränning av eldningsolja används för att värma tilluften när det behövs, för att ge värme åt radiatorer samt i viss produktion i andra hus på anläggningen. I hus X finns även kylaggregat som kyler luft när det behövs vilket inte återfinns i hus Y, se Figur 2.
17
Fortsatt i detta avsnitt beskrivs, som nämnt i 4.1 Nulägesbeskrivning, befintlig värme-, ventilations- och belysningsutrustning i hus X och Y.
5.1.1 Värme
Förbränning av eldningsolja som värmer vatten används för att värma lokaler, via radiatorer och tilluft, men också i viss produktion i andra hus på anläggningen. Det varma vattnet transporteras från panncentralen med hjälp av en cirkulationspump via en kulvert ut till de hus där produktion sker. I kulverten är trycket högre än atmosfärstryck för att kunna transportera vatten med en högre temperatur än 100 grader Celsius. Cirkulationspumpen har en effekt på 3,2 kW, pumpar med ett konstant varvtal på 1430 rpm och går inte att reglera. I Figur 3 presenteras ett flödesschema över varmvattendistributionen från panncentralen via en värmeväxlare i hus F, ett hus på anläggningen kulverten passerar genom, ut till hus X och Y.
Figur 3. Distribution av varmvatten från panncentralen till hus X och Y på anläggningen. Gradantalet avser vattnets temperatur.
I Figur 3 kan avläsas att vattenflödet mellan panncentral och hus F är ett slutet system. Detsamma gäller för vattenflödet mellan hus F och hus X respektive Y. För de båda husen, X och Y, finns sedan slutna system för tilluft respektive radiatorer där vattnet flödar genom en shuntventil i respektive system som reglerar vattnet till önskad temperatur. Vattnets temperatur pendlar inom spannen redovisade i Figur 3 och beror på aktuell produktion på anläggningen samt aktuellt väderförhållande. Det finns viss produktion, vilken bedrivs periodvis beroende på orderingång, på anläggningen som kräver vatten till en temperatur av 100 grader Celsius. När denna produktion är igång krävs, på grund av värmeförluster, att panncentralen värmer vatten till cirka 120 grader Celsius.
I annat fall, när produktion inte kräver 100-gradigt vatten, styrs temperatur ut från panncentralen av temperatur för uppvärmning av lokaler. En vanlig vinterdag krävs att vattnet
18
värms till cirka 75 grader Celsius i panncentralen för att, med förluster som presenteras i stycket nedan inräknade, kunna värma lokaler till önskad temperatur. Under kalla vinterdagar kan vatten behöva värmas till en högre grad för att kunna värma lokalerna. Eftersom vattnet transporteras ut till de olika husen på anläggningen via en och samma kulvert värms vattnet till den grad som det hus vilket kräver högst temperatur och växlas sedan ner till en lägre temperatur via värmeväxlare i respektive hus. Detta orsakar värmeförluster eftersom energi i form av värme förloras när vattnet växlas ned till lägre temperaturer i de olika värmeväxlarna senare i systemet. När 120-gradigt vatten inte längre krävs ut från panncentralen och en lägre temperatur ska ställas in krävs sekventiell nedväxling i panncentralen. Detta för att en för snabb sänkning av temperatur kan riskera att cirkulationspumpar ute i husen på anläggningen går sönder och börjar läcka.
Värmeförluster
I energiöverföringen från olja till vatten som i sin tur värmer luft eller radiatorer förekommer värmeförluster i flera delar av distributionssystemet av vatten. I Tabell 3 presenteras identifierade värmeförluster för systemet.
Tabell 3. Visar de identifierade värmeförlusterna samt en beskrivning av dessa
Värmeförlust Beskrivning av värmeförlust
1. Förlust i panncentral Värmeöverföring mellan förbränning av eldningsolja till vattnet som värms.
2. Förlust i kulvert Transport av varmvatten via kulvertar med föråldrad isolering ut till hus F och sedan ut till hus X och Y. 3. Förlust i värmeväxlare I värmeväxlare när temperaturen på vattnet växlas ned. 4. Förlust i tilluftsaggregat Varmvattnet i respektive hus värmer utomhusluften
som tas in i tilluftsaggregatet.
Värmeförlust 1 uppstår i panncentralen, beskrivet i Tabell 3, den kan förklaras då inomhustemperaturen i panncentralen alltid håller en högre temperatur än normal inomhustemperatur när oljepannan körs. Värmeförlust 2 finns i kulvertsystemet och kan förklaras eftersom stora delar av marken där kulvertarna transporteras i är barmark även under kalla vinterdagar när snö fallit. Från panncentralen till hus X är kulvertens längd cirka 135 meter och till hus Y ytterligare cirka 90 meter vilket ger en total på 225 meter kulvert för de båda husen. I Figur 4 visualiseras var de presenterade förlusterna i Tabell 3 uppstår i distributionssystemet.
19
Figur 4. Visualiserar var förluster uppstår i distributionssystemet av vatten. Se Tabell 3 för beskrivning av respektive förlust.
De visualiserade förlusterna i Figur 4 beror på en omfattande mängd påverkande faktorer och gör det därför inte möjligt att beräkna hur stora dessa förluster är. Påverkande faktorer är bland annat isolering av kulvert, dimensioner på rör och markegenskaper.
Temperaturreglering
För att reglera inomhustemperaturen kan två åtgärder vidtas, reglera temperaturen på vattnet i radiatorerna eller temperaturen på vattnet som värmer tilluften. Om en högre inomhustemperatur önskas kan varmare vatten i radiatorer användas. Alternativt kan tilluften värmas ytterligare genom att öka temperaturen på det vatten som värmer tilluften, dock fungerar tilluften mest som komfortvärme och radiatorerna som primär värmekälla. Styrning sker genom ett svårmanövrerat manuellt styrsystem. Styrning och värmereglering av tilluften behandlas vidare i nästa underavsnitt 5.1.2 Ventilation.
5.1.2 Ventilation
Hus X och Y har ett tilluftsaggregat vardera vilka drivs av varsin elfläkt på 5,5 kW samt har ett luftflöde på maximalt 1,944 m3/s. Tilluftsaggregatet i hus X är igång dygnet runt, bortsett
från fyra veckor på sommaren under semester. Tilluftsaggregatet i hus Y har ett styrsystem inkopplat vilket styr driften, elfläkten är avstängd i snitt sex timmar per dygnsamt fyra veckor på sommaren under semester. Luft kan både värmas och kylas i tilluftsaggregatet i hus X, i tilluftsaggregatet i hus Y kan luft enbart värmas. I Figur 5 visualiseras hur luftflödet i tilluftsaggregaten fungerar.
20
Figur 5. Tilluftsaggregatens utformning och funktion.
Som visualiserat i Figur 5 tas luft utifrån, dras in i tilluftsaggregatet med hjälp av den eldrivna fläkten (3) och värms upp eller kyls beroende på om uteluften är varmare eller kallare än önskad inomhustemperatur. Det svenska klimatet gör att luft behöver värmas mer eller mindre året om, men under vissa dagar i maj till augusti krävs kylning. Luften blåses ut från tilluftsaggregatet via olika utblås i arbetslokalerna. Tilluftsaggregatet har tre manuellt manövrerade lägen: avstängd, halvfart eller helfart.
Värme
För att tilluften inte ska kyla lokalerna värms luften från utetemperatur till cirka 20 grader Celsius via ett värmebatteri (2) innan den blåses in i lokalen. Vilken vattentemperatur som krävs för att värma luften till önskad temperatur påverkas, utöver av luftens initiala temperatur, av tilluftsbatteriets storlek. På vintern håller vattnet oftast en temperatur på 40 grader Celsius vid uppvärmning av luften utifrån. Vid installation av tilluftsaggregaten antogs av Företaget att produktionen konstant skulle kräva cirka 100-gradigt vatten och därav installerades ett relativt litet tilluftsbatteri för värme. Detta leder till att en vattentemperatur på minst 40 grader Celsius ofta krävs för att värma luft till önskad temperatur.
Givet husens storlek, uppvärmningsmetod samt utetemperatur kan effektbehov för uppvärmning av lokalerna uppskattas. Hus X är 675 m2 stort och hus Y är 508 m2 stort. Enligt
branschpraxis (VVS) beräknas uppvärmning via radiatorer kräva cirka 70 W/m2, därtill
kommer uppvärmning av luft från utetemperatur till 20 grader Celsius. Effekten för att värma luft givet ett specifikt flöde kan beräknas med en modifikation av ekvation (1) presenterad i underavsnitt 3.5.4 Värmemängdsändring. För att göra om ekvationen för värmemängdsändring (1) till en effekt (P) kan volymflöde (q) användas istället för volym (V) enligt följande ekvation.
𝑃[𝑊] = 𝜌 ∗ 𝑞 ∗ 𝑐!∗ ∆𝑡 (2)
21
Vid beräkning antogs en initial lufttemperatur på 7 grader Celsius som sedan värms till 20 grader Celsius och flödar (q) med 1,944 m3/s. För densitet (𝜌) och specifik värmekapacitet (c
p)
användes 1,278 J/m3*°C från Alvarez [19, s. 266]. Genom att därefter multiplicera
effektbehovet med antal drifttimmar per dygn erhölls antal förbrukade kWh per dygn. Se Tabell 4 nedan för sammanställning av de totala effektbehoven för uppvärmning av hus X och Y under ett dygn. Observera att siffrorna är avrundade.
Tabell 4. Sammanställning av totalt effektbehov per dygn för uppvärmning via radiatorer och tilluft i hus X och Y. Hus X Hus Y Radiatorer 47 kW 36 kW Tilluft 32 kW 32 kW Totalt 79 kW 68 kW kWh/dygn 1900 kWh 1400 kWh
Totala effektbehovet är nödvändigt att veta vid framtagning av ny alternativ värmelösning, utan information om behov finns risk för felaktig dimensionering av ny utrustning.
Kyla
Under de sommardagar när det istället är nödvändigt att kyla tilluften används kylaggregat (1) till att kyla luften innan den förs in i lokalerna. Kylningen fungerar på samma sätt som uppvärmningen av luft men istället för varmvatten används ett köldmedium. Eftersom styrningen är komplicerad finns det osäkerhet vad gäller hur effektiv styrning av kylaggregat ska genomföras. Dessutom är kylaggregaten ineffektiva på grund av ålder vilket också bidrar till att kylning inte sker som önskat. Vidare finns enbart kylaggregat i hus X, hus Y har inga kylaggregat. Konsekvensen av detta blir att lokalerna vissa dagar blir varma och att arbetsmiljön därav försämras. Ytterligare leder det till att de anställda vidtar åtgärder som strider mot säkerhetsföreskrifter för att försöka sänka inomhustemperaturen.
Styrning
Manövrering av temperaturen på tilluften i lokalerna sker manuellt via ett vridreglage. Det sitter en temperaturgivare (4) i tilluftsaggregatet vilken kontinuerligt mäter temperaturen på den uppvärmda luften och återkopplar till styrsystemet. Om uppmätt temperatur avviker från inställd temperatur, alltså att ärvärde avviker från börvärde, korrigeras det med hjälp av en shuntventil som höjer eller sänker temperaturen på det vatten som värmer tilluften. Styrsystemet är föråldrat och reglerar med hjälp av både el och luft vilket gör att det upplevs svårt att manövrera samt reagerar långsamt. Vidare är inställning av börvärdet en stor osäkerhetsfaktor, en inställd temperatur på vridreglaget garanterar inte att det blir systemets börvärde. Detta kan betyda att systemet reglerar luftens temperatur till en felaktig temperatur. Luftflöde
När tilluften är igång är även viss frånluft det, denna styrs alltså av tilluftsaggregatets drift men kan inte regleras på samma sätt som tilluften. Tidigare produktion har krävt att tilluft och frånluft kalibrerats för att säkerställa en produktionslokal med lika stort in- och utflöde av luft. Detta betyder att till- och frånluft ska vara synkroniserade men då ett antal olika
22
nyinstallationer, reparationer och förändringar utförts under åren har det lett till att det inte finns någon tydlig information om hur driften av frånluft fungerar. Detta visas tydligt i hus Y där frånluften står still trots att tilluften går på halvfart, först när tilluften är på helfart startar frånluften. Vidare går det att starta viss frånluft manuellt om produktion kräver exempelvis dragskåp men detta bidrar till ytterligare osäkerhet vad gäller lika in- och utflöde av luft. Frånluften drivs, till skillnad från tilluften, av flera frånluftsfläktar med varierande effekt utspridda över lokalerna. I hus X finns fem stycken aktiva frånluftsfläktar kopplade till olika rum i huset och i hus Y finns tre stycken. I Tabell 5 ges en överblick av de olika tilluftsaggregatens fläktar och frånluftsfläktarna samt deras effekt, energiförbrukning och energiförbrukningskostnader. Observera att siffrorna i kolumnen kostnad per år är avrundade till 100-tal.
Tabell 5. Effekt, energiförbrukning och energiförbrukningskostnader för till- och frånluftsfläktar i hus X och Y. Effekt [W] Drifttid [h/dygn] Förbrukning [kWh/dygn] Kostnad per dygn Kostnad per år Hus X Tilluftsfläkt 5 500 24 132 155 kr 52 200 kr Frånluftsfläkt 1 833 24 20 23 kr 7 900 kr Frånluftsfläkt 2 777 24 19 22 kr 7 400 kr Frånluftsfläkt 3 550 24 13 15 kr 5 200 kr Frånluftsfläkt 4 1 500 24 36 42 kr 14 200 kr Frånluftsfläkt 5 833 24 20 23 kr 7 900 kr Totalt Hus X 240 282 kr 94 800 kr Hus Y Tilluftsfläkt 5 500 18 99 116 kr 39 200 kr Frånluftsfläkt 1 2 300 18 41 49 kr 16 400 kr Frånluftsfläkt 2 2 300 18 41 49 kr 16 400 kr Frånluftsfläkt 3 238 18 4 5 kr 1 700 kr Totalt Hus Y 186 218 kr 73 700 kr Totalt 426 500 kr 168 500 kr
För att beräkna kostnad per dygn i Tabell 5 för respektive tilluftsfläkt och frånluftsfläkt har antalet förbrukade kilowattimmar per dygn multiplicerats med priset per kilowattimme. Kostnaden för en kilowattimme inklusive elöverföringsavgift, skatter och moms beräknades till 1,17 kr genom att beräkna ett snittpris för Företagets inköpta el under år 2020. Viktigt att poängtera är att elpriset inte är fast utan att det är rörligt. Vid beräkning av kostnad per år har drift antagits bedrivas varje dag bortsett från fyra veckor på sommaren under semestern, alltså 337 dagar per år.
Ljud
Aktuell produktion i husen kräver inte lika stort luftflöde som tidigare produktion har gjort vilket gör att ventilationsutrustningen, som tidigare nämnts i 2.1 Överdimensionerad och
23
föråldrad värme-, ventilations- och belysningsutrustning, är överdimensionerad. Konsekvensen av denna överdimensionerade utrustning är att den, enligt medarbetare i produktionen, skapar för höga ljudnivåer när den körs på full effekt och bidrar till en försämrad arbetsmiljö.
5.1.3 Belysning
Vid en observation av hus X och Y fastställdes att lokalerna upplyses av lysrör med effekt på 36 W vardera. Totalt finns 197 stycken i hus X och 164 stycken i hus Y i par om två lysrör per armatur. Under arbetsskiften lyser alla lampor i alla rum oavsett om någon arbetar i rummet eller inte. Enligt operatörer i produktionen är lamporna enbart påslagna under arbetsskiften och därmed släckta på nätterna. Alla lampor styrs manuellt och slås på eller av med hjälp av en vanlig strömbrytare. Om ett lysrör av en händelse går sönder ersätts hela lysrörsarmaturen med en helt ny LED-armatur à 40 W. I Tabell 6 presenteras den energiförbrukning samt den kostnad belysningen idag ger upphov till. Observera att siffrorna i kolumnen kostnad per år är avrundade till 100-tal.
Tabell 6. Effekt, energiförbrukning och energiförbrukningskostnad för belysning i hus X och Y.
Effekt [W] Antal lysrör [st] Drifttid [h/dygn] Förbrukning [kWh/dygn] Kostnad per dygn Kostnad per år Hus X 36 197 17 121 142 kr 33 000 kr Hus Y 36 164 17 100 118 kr 27 500 kr Totalt 221 259 kr 60 500 kr
För att beräkna kostnad per dygn i Tabell 6 för belysningen i respektive hus har antalet förbrukade kilowattimmar per dygn för alla lampor multiplicerats med priset 1,17 per kilowattimme, likt beräkningarna till Tabell 5. Vid beräkning av kostnad per år har drift antagits, baserat på arbetsskiften, bedrivas 17 timmar per dag varje vardag bortsett från fyra veckor på sommaren under semester, alltså 233 dagar per år.
Den presenterade nulägesbeskrivningen har behandlat Företagets befintliga system för värme, ventilation och belysning och det finns flera möjligheter till förbättring i hus X och Y. Fortsatt, i avsnitt 5.2 Nulägesanalys, identifieras dessa förbättringspunkter.
5.2 Nulägesanalys
Med utgångspunkt i föregående avsnitt 5.1 Presentation av nuläget kan nedan förbättringspunkter identifieras. Förbättringspunkterna presenteras i samma ordning som tidigare; värme, ventilation och belysning. Det finns faktorer som gör att det inte är möjligt att ta fram förbättringsförslag för alla förbättringspunkter, exempelvis brist på tillgängliga och mätbara data. I slutet av följande avsnitt presenteras och motiveras till vilka förbättringspunkter, förbättringsförslag ska tas fram.
Värme
1. Värmeförluster
