DISTRIBUTION OF THIS DOCUMENT IS UNUM
Investerings-, drift- och underhållskostnader
Peter Herbert
ÅF-ENERGIKONSULT STOCKHOLM AB
MASTER
DISTRIBUTION OF THIS DOCUMENT IS UNLIMITED STIFTELSEN FÖR VÄRMETEKNISK FORSKNING
BOX 1765 - 111 87 STOCKHOLM - TEL. 08/790 06 00 Februari 1995
ISSN 0282-3772
investerings-, drift- och underhållskostnader
Economic consequences of extra by-passes in district heating networks
investment-, running- and maintenance costs
1995-01-26
ÅF-ENERGIKONSULT STOCKHOLM AB Distributionssystem
Peter Herbert
1 SUMMARY I 2 SAMMANFATTNING 3 3 INLEDNING 5 4 METOD 7 Flöden genom rundgångar med manuella ventiler 7 Flöden genom rundgångar med termostatventiler 7 Kostnads- och lönsamhetsberäkningar 7 5 RUNDGÅNGSINSTALLATIONER 9 6 VATTENFLÖDEN GENOM RUNDGÅNGAR 11 Vattenflöden under mätperioden 11 Vattenflöden under normalår. 16 7 KOSTNADER FÖR RUNDGÅNGAR SAMT LÖNSAMHET
FÖR SOMMARAVSTANGNING OCH ANVÄNDNING AV
TERMOSTATVENTILER 19 Allmänt 19 Val av tillvägagångssätt för bedömning av
rundgångskostnader 20 Lönsamhetsbedömning med beaktande av de faktorer
som enbart berör rundgångens installation och skötsel. 22 Lönsamhetsbedömning vid nyinstallation med
beaktande även av kostnader relaterade till effekt- och energiförluster samt vattenflöden
under normalår. 24
8 RUNDGÅNGAR I FJÄRRVÄRMENÄTET 36
Värmeförluster 36 Pumparbete 39 Värmeproduktion 42
FÖRHÅLLANDEN 45 Allmänt 45 Verkliga kostnader för en rundgång med manuell
ventil i Hammarby industriområde 45 10 EFFEKTBEHOV, ENERGIFÖRLUSTER SAMT VATTEN-
FLÖDEN VID ANDRA FÖRUTSÄTTNINGAR 50 Vattenflöden 50 Effektbehov och energiförlustcr 51 11 INSTÄLLNING AV TERMOSTATVENTILER 54 12 RESULTAT OCH DISKUSSION 55 Allmänt 55 Sparpotential vid sommaravstängning 56 Ekonomisk utvärdering av termostatventil 56 Börvärden för inställning av termostatventiler 58 Rundgångars påverkan på ekonomin beroende av
typen av värmeproduktion 59 Betydelsen av antalet rundgångar i nätet och
nätets utbredning 59 Övrigt 60
BILAGOR 1. Karta över installationsplatser samt dokumentation av rundgångar.
2. Flöde och temperatur ut från Hammarbyverket.
3. Kontroll av vattenmätare.
4. Effekt- och encrgiförluslberäkningar.
5. Stockholm Energis fjärrvärmetaxa.
6. Colcbroke's diagram och data för vatten
PHF/402668
For various reasons, extra by-passes are installed in district heating net- works to ensure a high flow temperature when the water circulation is insufficiant. By "extra by-pass" we here mean a connection between the distribution pipe and the return pipe. This study mainly deals with extra by- passes to prevent freezing.
Extra by-passes result in costs. Investment and running costs are obvious.
Normally the level of the return temperature is increased by extra by- passes. This can cause less efficiency and exchange of heat in the energy production plant, e.g. from heat-pumps, (»generation, flue gas condensing and heat accumulation. Also heat- and power-losses, pump work and limitations in the distribution network involve costs. General data about the influence of extra by-passes on the economy, with regard to the kind of heat production are not produced.
Measurements have been made at four extra by-passes in the Hammarby and Södermalm networks in Stockholm.
The estimation of the extra by-pass costs is based on the district heating rates. Our assumption is that an extra by-pass can be regarded as a sub- station in the district heating network, with regard to the demand for the water flow, heat and power. The reason is the difficulty to obtain available facts to estimate the real costs concerning extra by-passes. Therefore, the method can not claim that the information about the costs is exact but gives an indication of the size of them.
The valves in an extra by-pass can be set more or less open. We assume that manual valves in extra by-passes are wide open. Thermostatic valves are, however, assumed to be adjusted in order to cause a very small water flow.
Conclusions.
- Installation of thermostatic valves instead of manual valves considerably decreases the losses of heat and power. This is the case even if the manual valves are closed during the summer season. Extra by-passes with thermostatic valves have been compared to manual valves wide open all the year. If thermostatic valves are adjusted to 45 °C or 20 °C the losses compared with those of manual valves are estimated to 50 % and 20 %, respectively. This can probably be asserted as generally valid. However, during a period of one year, manual valves, closed during the summer season, cause less heat losses than thermostatic valves adjusted to 45 °C.
are estimated to about 40 % of those at a manual valve open the whole year. This can be asserted as generally valid.
For the four extra by-passes where measurements have been made, the cost saving is estimated to the amount of between 5,000 SEK and 18,000 SEK. The pay-off period is less than two months. Calculations have been made on a "typical" extra by-pass of nominal size of DN 15 at a double pipe of the length of 100 m and nominal size of DN 100. At an average water flow of nearly 500 mVmonth a number of district heating taxes result in yearly costs within the interval of 8,000 SEK to 18,000 SEK. Cost savings by removing extra by-passes or by installing thermostatic valves are so large that it might be interesting to at least investigate the status of the extra by-passes in every district heating network.
When installing thermostatic valves it is important to ensure that the thermal gauges react on the water temperature, not on the room tempe- rature. Therefore, if the purpose is to prevent freezing, it is recommen- ded that the thermostatic valves are placed in a cool environment. In this study, it has not been possible to establish the size of the adequate safety margin at the adjustment of thermostatic valves.
Real costs have been calculated of one of the extra by-passes where measurements were made. Heat losses, pump work, substitutes for less production from heat pumps and influence on heat storage have been taken into account. It is established that the main part of the costs is related to heat losses and substitutes for less production from the heat pumps. Regarding heat losses, calculations indicate that the increase of heat losses that sets in between the production plant and the pipe with the extra by-pass is insignificant. Further it has been noted that even the cost of increased pump work is insignificant, depending on the fact that the electric energy for pumping, finally is transformed into heat.
I fjärrvärmenät förekommer rundgångar för att av olika skäl hålla uppe framledningstemperaturen där vattencirkulationen av någon anledning är otillräcklig. Denna studie behandlar huvudsakligen rundgångar för att förhindra frysning.
Rundgångar är förenade med kostnader. Uppenbara är investeringskostnader och underhållskostnader. Rundgångar höjer vanligen returtemperatumivån i nätet. Detta kan medföra minskat värme- och effektutbyte i produktions- anläggningen t.ex vid värmepumpar, kraftvärme, rökgaskondensering och ackumulering. Även värme- och effektförluster, pumparbete och begräns- ningar i distributionsnätet är förenade med kostnader. Generella uppgifter om rundgångars påverkan på ekonomin beroende av värmeproduktionssätt har inte framtagits.
Mätningar har gjorts i fyra rundgångar i Hammarby- och Södcrmalmsnäten i Stockholm.
Bedömningen av mndgångskostnadcrna har gjorts utifrån fjärrvärmetaxan.
Antagandet har gjorts att en rundgång kan liknas vid en abonnent i fjärr- värmenätet med flödes-, effekt- och energibehov. Anledningen är svårig- heterna att erhålla användbara uppgifter för en bedömning av de verkliga rundgångskostnadema. Metoden kan därför inte göra anspråk på att ge exakta kostnadsuppgifter utan endast storleksordningen på kostnaderna.
Rundgångar kan vara olika mycket instrypta. I denna studie förutsätts att manuella ventiler i rundgångar är helt öppna. Termostatventiler förutsätts däremot vara inställda så att de släpper igenom ett mycket litet vattenflöde.
Slutsatserna är:
- Installation av termosiatventiler istället för manuella med eller utan sommaravstangning minskar energi- och effektförlusterna avsevärt. De årliga förlusterna för rundgångar med termostatventiler inställda på kulverttemperatur 45°C och 20°C uppgår till ca 50 % respektive ca 20 % av förlusterna för manuell venti! utan sommaravstangning vilket torde gälla generellt. Termostatventiler inställda på 45°C medför på årsbasis dock större energiförluster än vad manuella ventiler med sommaravstangning gör.
- De årliga energiförlusterna för rundgång med sommaravstangning uppgår till ca 40 % av de vid manuell ventil utan sommaravstangning, vilket torde gälla generellt.
För de fyra rundgångar där mätning utförts uppgår den årliga bespa- ringen vid utnyttjande av termostatventiler till mellan ca 5.000 kr och
Beräkningar har även gjorts för en "typrundgång" av dimension DN 15 på en ledning med längden 100 m och DN 100. Vid ett medelvatten- flöde på knappt 500 mVmånad ligger årskostnaden med ett antal energi- verks taxor mellan ca 8.000 kr och 18.000 kr. Kostnadsbesparingar vid slopande av rundgångar eller vid installation av termostatventiler är tillräckligt stora för att det borde vara intressant att skaffa sig en bild av rundgångssituationen i varje enskilt nät.
Vid inställning av termostatventiler bör man vara observant på omgiv- ningstemperaturen där installationen utförs, så att tcrmostatventilens känselkropp reagerar på vattentemperaturen och inte på omgivnings- temperaturen. Installation i kallt utrymme, ej i uppvärmt, rekommen- deras därför för att säkerställa termostatventilens funktion då rundgången ska förhindra frysning. Hur stor säkerhetsmarginal som är lämplig vid inställning av termostatventiler har inte varit möjligt att ange i denna studie.
Vid beräkning av verkliga rundgångskostnadcr för en av försöks- rundgångarna bedömdes värmeförluster, pumparbete, ersättning för bortfallen produktion i värmepumpar och inverkan på ackumulering. Det konstateras att de största kostnaderna i detta fall beror på värmeförluster och ersättning för värmepumpar. Beträffande värmeförluster tyder beräkningar på att ökningen av värmeförluster i ledningar mellan produktionsanläggning och outnyttjad ledning är marginell. Vidare framkommer att kostnaden för ökat pumparbete är marginell beroende på att pumparbetet slutligen blir värme i nätet och kommer abonnenterna tillcodo.
Rundgångar installeras i fjärrvarmenät av flera olika anledningar, nämligen:
för att förhindra frysning i markforlagda kulvcrtar som inte är i drift, för varmhållning under utbyggnadsskedet.
för att hålla samma temperatur i hela distributionsnätet i syfte att fjärrvärmetaxans flödesberoende element ska "drabba" abonnenten lika oberoende av var i nätet denne är belägen.
för att abonnenter belägna i delar av distributionsnät med otillräcklig cirkulation eller ojämnt värmebehov ska erhålla fjärrvärme av tillräckligt hög temperatur för att undcrccntralcrna ska fungera tillfredsställande.
for att öka vattcncirkulationcn och därmed kunna hålla en tillräckligt hög temperatur även långt ut i distributionsnätet utan att behöva höja framledningstcmperaturcn Detta gäller speciellt vid produktion i värmc- pumpanläggningar och kraftvärmcanläggningar där det är angeläget med höga värmefaktorer respektive elutbytcsfaktorcr.
Av ovanstående punkter kan de tre sista uppfattas som olika aspekter på samma sak. nämligen att hålla lika höga framlcdningstcmpcraturcr i alla delar av distributionsnätet.
Beträffande rundgångar kan vi även notera att det händer att dessa
oavsiktligt blir kvar t.cx efter en utbyggnad. Det händer även att rundgångar som under vissa tider av året ska vara stängda glöms bort.
De rundgångstypcr som behandlas är:
- Rundgångar med manuella ventiler
Rundgångar med manuella ventiler med sommaravstängning. Flödet stängs här av under sommarhalvåret vilket bl a medför att tempcra- turförlustcr, returtemperaturer och pumparbete minskar.
Rundgångar med tcrmostatvcntilcr, vilka begränsar flödet så att rcturtcmpcraturcn hålls konstant låg. Värmeförluster, returtempc- raturcr och pumparbetc minskar. Dessutom erhålls även lägre
temperatur i framlcdningcn innan tcrmostatvcntilcn i den outnyttjade ledningen.
Ovan har nämnts ett antal anledningar till att rundgångar installeras. Bakom ligger att man genom att installera rundgångar kan undvika kostnader.
de rimligen aldrig ha installerats. Hur stora besparingar som görs är starkt beroende av syftet med rundgången och de lokala förhållandena och beha- ndlas därför inte i denna studie.
Rundgångar medför även investerings- och driftkostnader. Driftkostnaderna varierar med hur rundgången används och utformningen av installationen. I denna studie behandlas investerings- och driftkostnader, med tyngdpunkten lagd på driftkostnader.
Speciellt för denna studie behandlas rundgångar installerade för att förhindra frysning i markförlagda kulvcrtar som ej är i drift.
Studiens syfte är att belysa:
vilken sparpotcntial som finns i sommaravstängning av rundgångar, ekonomin i användningen av tcrmostatvcntilcr i rundgångar,
val av lämpliga hörvärden för inställning av tcrmostatvcntilcr.
- hur rundgångar kan påverka näten ekonomiskt beroende på vilken typ av värmeproduktion som är aktuell.
betydelsen av antalet rundgångar i ett nät och nätets utbredning.
Angreppssättet har varit att genom mätningar i fyra rundgångar ta fram material för ati belysa storleksordningar på tekniska och ekonomiska kon- sekvenser av rundgångar. Detta ska sedan kunna tjäna som vägledning vid va] av utformning och funktionssätt hos rundgångar.
I studien jämförs rundgångar med flödesbegränsning genom termostatventil och rundgångar med helt öppna manuella ventiler. Ofta är även manuella ventiler instrypta varför de två fallen får tjäna som exempel på ytterligheter.
Eftersom tillgången på rundgångar, driftfall och resurser har varit begränsade innefattar tillvägagångssättet både praktiska försök och teoretiska beräk- ningar.
Flöden genom rundgångar med manuella ventiler
Grundläggande är att klargöra storleken på flödet samt temperaturen på vattnet som passerar genom en traditionell rundgång utan annan reglering än eventuellt en handmanövrerad strypventil.
Mätningar av vattenflöden och temperaturer har utförts i två rundgångar under en period av 12 månader, aug-92 till aug-93. Resultatet bygger på mätningar under de 8 sista månaderna. Under början av mätperioden var nämligen rundgångarna 'nställda på flöden vilka visade sig ej användbara under fortsättningen.
Ventilerna i dessa rundgångar har öppnats helt. Utifrån månadsvisa avläs- ningar samt driftstatisktik erhålls en bild av hur flödesförhållandena varierat under mätperioden. Även flödesförhållanden under normalår tas fram.
Flöden genom rundgångar med termostatventiler
Flödesmätningar genom två rundgångar har utförs under en period av
12 månader, aug-92 till aug-93. Resultatet bygger på mätningar under de de 8 sista månaderna. Under början av perioden fanns problem med inställning av termostatventiler i varma utrymmen samt igångkörningsproblem pga bla felkoppling av integreringsverk. Utifrån månadsvisa avläsningar erhålls en bild av hur flödesförhållandena varierat under mätperioden. Flödet genom rundgångarna är beroende av utgående temperatur från verk, förluster till mark samt inställd temperatur på termostatventil vid respektive rundgång.
Slutligen diskuteras utifrån ekonomiska och praktiska utgångspunkter lämp- liga börvärden för inställning av termostatventiler.
Kostnads- och lönsamhetsberäkningar
Utifrån framtagna uppgifter görs en bedömning av storleken på investerings- och driftkostnader för manuella ventiler med respektive utan sommar- avstängning april-november liksom för två olika inställningar av termostat- ventiler. Kostnadsbedömningarna avseende installation och underhåll bygger på prisuppgifter från leverantör samt uppskattningar av erforderlig arbets- insats. Till grund för kostnadsbedömning av effekt-, energi- och flödes-
Lönsamheten för de olika installationsalternativen jämförs med varandra och redovisas som pay-offtid och årlig besparing.
Vidare jämförs för en "typrundgång" kostnaderna beräknade utifrån de effekt-, energi- och flödesbeioende delarna i ett antal energiverks fjärr- värmetaxor.
Inkopplingarna har gjorts i Stockholm Energis fjärrvärmenät utgående från Hammarbyverket.
De fyra platser som valts för installationerna är:
Slutänden av den ledning som försörjer Hammarby industriområde (under Hammarbyverket). Ledningsdimension DN 200.
Ledningslängd efter sista abonnent är ca 70 m i mark.
Rundgång med termostatventil installeras, DN 15.
Kammare vid Hammarby backe.
Ledningsdinv.:nsion DN 500 från Hammarbyverket.
Rundgång utan temostatventil installerades, DN 15.
I bergtunneln under korsningen Ringvägen-Södermannagatan.
Ledningsdimension DN 700 från Hammarbyverket. Rundgång utan temostatventil installeras, DN 15.
Kammare vid Nytorget i slutänden av den ledning som försörjer området sydost om Nytorget. Ledningsdimension DN 150. Ledni- ngslängd efter sista abonnent är ca 120 m i mark. Rundgång med termostatventil installeras, DN 15.
Rundgångarna i änden av Hammarby industriområde och i Hammarby backe ligger i Hammarbynätet medan rundgångarna i tunneln och vid Nytorget ligger i Södermalmsnätet. De båda näten är tryckmässigt skiljda från var- andra. Alla fyra rundgångarna är konstruerade på så sätt att de för studien installerats på platser där inget rundgångsbehov förelåg i verkligheten. Vid användning av termostatventiler har även ledningar stängts av med befintliga ventiler för att erhålla en ledningssträcka i vilken vattnet kyls av innan det når termostatventilen. De två rundgångarna med termostatventiler har instal- lerats i förbindelseledningar vilkas ena ände stängts med befintliga avstäng- ningsventiler. De två rundgångarna med manuella ventiler har installerats mitt på huvudledningar.
Karta över hstallationsplatserna samt dokumentation av rundgångar i bilaga 1.
Inför valet av vattenmätare rådde oklarhet beträffande vilka vattenflöden som skulle bli aktuella under mätperioden. Att flödena skulle vara mindre vid användning av termostatventiler än vid manuella ventiler var helt klart. Hur små flödena skulle bli gick dock inte att säga. Vidare ansågs kravet på
"mycket hög" mätnoggrannhet inte befogat i denna studie vars syfte är att få en ungefärlig uppfattning om olika rundgångars betydelse för fjärrvärme- verksamheten.
Vattenmätama som valts är mekaniska mätare av vinghjulstyp med rullsif—
ferverk och pulsutgång. Mätområdet ligger mellan
9^=40 l/tim och qra«=2 mVtim. Mätarna är de minsta av sin typ för att erhålla så hög noggrannhet som möjligt. Eftersom mätarna varit i drift även då flödet varit lägre än q^, undersöktes mätnoggrannheten även för lägre flöden, se bilaga 3. Det visade sig vid mätarkontroll att mätarna vid termos- tatventilerna mätt tillfredsställande ner till 20 l/tim med ett fel på max ca 3 %. Felet vid 10 l/tim var max ca -13 % vilket också kan anses vara tillfredsställande.
6 VATTENFLÖDEN GENOM RUNDGÅNGAR Vattenflöden under mätperioden
Vattenflödets variation som funktion av utetemperaturen ut från Hammarby- verket framgår av bilaga 2. Vi kan se att vid temperaturer mellan ca 0 °C och +15 °C minskar flödet som funktion av utetemperaturen. Vid högre utetemperatur ändras flödet relativt lite. Detta eftersom värme av hög temp- eratur irån Högdalens sopförbränning utnyttjas. Även vid lägre tempe- raturer än 0 °C är flödets variation relativt liten då effekten huvudsakligen regleras med hjälp av framledningstemperaturen. Kurvformen och medelute- temperaturema då flödet är konstant (underO °C och över +15 °C) gäller enligt Stockholm Energi Hammarby- och Årstanäten samt Södermalmsnätet.
I Hammarby industriområde, termostatventil
Flödet genom rundgången ligger på en ganska konstant, låg nivå. Vid en inställning av termostatventilen på 2 2/3 vilket motsvarar ca 43 °C vid känselkroppen och 53 "C på röret erhålls ett flöde på ca 20-30 l/tim. Ingen tydlig variation på grund av varierande utetemperatur har noterats under mätperioden vilket framgår av figur 6.1 nedan. Det är troligt att större flöden erhållits om utetemperaturen varit lägre på grund av större kulvertförluster.
Medelflöde (l/tim)
35. ic/3-:6/4
30
—
20 15 10 5
n
17/2- ....10/3
17/2
16/12- 12/1
..
I -
Q/V 16/'
12/1-15/1
~ 1/10-6/11
2
.... _
27/5- .21/6 16/4-27/5 -
31
1/
- — -
• - -•
|
/ Q .
TO"
• • -• -
- - •-••
21/5- 2C/3
26/3- 31/3
-5 C 5 10 15 20 Medelutetemperatur (C)
Figur 6.1 Medelvattenflöde genom rundgången i Hammarby indu- striområde som funktion av medelutetemperaturen under mätperioden.
Average water flow through the extra by-pass at
Hammarby Industrial Area as a function of average out- door temperature during the measurement period.
Multipliceras det genomsnittliga flödet på 24,8 l/tim med 8760 tirn/år erhålls ett årligt vattenflöde av 217 m3/år eller 18,1 mVmånad.
Hammarby backe, helt öppen manuell ventil
Utifrån mätningar vid temperaturer mellan ca 0 °C och +15 °C erhålls ett samband mellan utetemperatur och flöde genom rundgången enligt figur 6.2.
Medelvattenflöde (l/tim) 1000
800 ,l
600
4 0 0 -
2 0 0 -
5 10 15 20 Medelutetemperatur (C)
Figur 6.2 Medelvattenflöde genom rundgången vid Hammarby backe som funktion av medelutetemperaruren under mätperioden.
Average water flow through the extra by-pass at Hammarby Backe as a function of the average outdoor temperature during the measurement period.
De dagar då medelutetemperaturen ligger under 0 °C antas flödet vara lika stort som vid 0 °C. Vidare antas flödet vara konstant vid medeltemperaturer som är högre än +15°C. Vid temperaturer under 0 °C blir då flödet
ca 790 l/tim och vid temperaturer över +15 °C blir flödet ca 400 l/tim.
Om ovanstående mätningar och antaganden kombineras med dygnsmedel- temperaturer för mätperioden erhålls för årets månader vattenflöden enligt figur 6.3 nedan.
700
Flöde (m3)
600-| 576 569
i 522 ' 554 551 574
400 - j
300 -j i 200 -j
l
1 0 0 - !
| 506
i
i !
379 373 393 I
306 322
! I
i -! i
\
jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt ncv dec Månad
Figur 6.3 Vattenlöde genom rundgången vid Hammarby backe under årets månader.
Monthly water flow through the extra by-pass at Hammarby Backe during one year.
Tunneln, helt öppen manuell ventil
Utifrån mätningarna i rundgången i tunneln approximeras flödet vara rätlin- jigt beroende av utetemperaturen. Mätvärden och framtaget samband mellan
flöde och dygnsmedeltemperatur framgår av figur 6.4 nedan.
1000 iMedelflöde (l/tim)
800 r
600
400 r
17/2- 15/1- iG/3- 10/3 17/2 16/4
I
200
27/5
27/5- 21/6
-5 5 10
Medelutetemperatur (C)
15 20
Figur 6.4 Medelvattenflöde genom rundgången i tunneln som funk- tion av medelutetemperatur under mätperioden. Helt öppen ventil.
Average water flow through the extra by-pass in the tunnel as a function of average outdoor temperature during the measurement period. Fully open valve.
Om ovanstående mätningar samt att flödet är konstant över och under +15°C respektive 0°C kombineras med dygnsmedeltemperaturer för mätperioden erhålls för årets månader vattenflöden enligt figur 6.5 nedan.
700
Flöde (m3)
6 0 0 - 577 574
500-
4 0 0 -
300
200
100-1
524 537 564 553 576
5 0 9 493 493 496 498 I i
i i
i i |
i !
i ! ii i i
I
jan feb mar apr maj jun jul aug sep ok. nov dec Månad
Figur 6.5 Vattenlöde under årets månader genom rundgången i tunneln
Monthly water flow through the extra by-pass in the tunnel during one year.
Nytorget, termostatventil
Inget flöde har enligt vattenmätaren erhållits genom rundgången.
Termostatventilen har varit inställd på 2 2/3 vilket motsvarar ca 45 °C vid känselkroppen och ca 50°C till ca 55°C på röret.
Orsaken till att mätningen vid rundgången inte har givit något användbart resultat i form av flöde skulle kunna vara någon eller flera av följande anledningar:
- Rundgången är inte "naturlig" utan har åstadkommits genom att en ventil stängts i en ledningsförgrening. Värme kan därför ha överförts genom den stängda ventilen till vattnet som cirkulerar i rundgången.
Denna uppvärmning kan helt eller delvis ha eliminerat den nerkylning som vattnet har genomgått på grund av förluster till mark på väg till rundgången.
- Vattenmätaren har ett uppmätt startflöde på 8 l/tim vilket medför att ett litet flöde under hela tiden kan ha förekommit utan att registreras av vattenmätaren.
Lufttemperaturen i kammaren där rundgången installerats har varit relativt hög (26 °C till 38 °C vid avläsningstillfällena) vilket i kombi- nation med värmeledning genom den stängda ventilen kan ha bidragit till en förhöjd temperatur på termostatventilen.
Att ett flöde hela tiden förekommit är troligt eftersom framledningens temperatur alldeles innanför kammarvägg varit relativt hög (ca 50 °C till ca 75 °C vid avläsningstillfällena). Dessa höga framledningstemperatur skulle möjligen även kunna ha orsakats av egenkonvektion i den outnyttjade framledningen.
Kontroll av vattenmätare
Vattenmätarnas "q-min" är 40 l/tim. Under mätperioderna har genomsnitts- flödet i rundgången i Hammarby industriområde varierat mellan ca 20 l/tim och 30 l/tim. Vid Nytorget har mätaren huvudsakligen stått still. Eftersom genomsnittsflödet under mätperioderna låg under q-min i rundgångarna med termostatventiler har vattenmätama kontrollerats av Göteborgs Mätarservice AB. Se bilaga 3.
Kontrollen visar att vid 20 l/tim visar mätarna i Hammarby industriområde och Nytorget +2,9% resp +2,2% fel. Vid 10 l/tim är motsvarande värden -12,7% respektive -12,6%. Start- och stoppflöde är för mätaren i Ham- marby industriområde 7 l/tim resp. 6 lit/tim. För Nytorget är start- och stoppflöde 8 I/tim resp. 7 l/tim. Vi finner att vattenmätarnas mätnoggrannhet är tillräcklig för de bedömningar som görs i denna studie utom för rund- gången vid Nytorget där det kan vara så att vatten passerat trots att mätaren stått still.
Vattenflöden under normalår
Vattenflödena genom rundgången i Hammarby industriområde har under mätperioden varit konstant, oberoende av mätperiodernas medelutetemperatur då denna varierat mellan - 2 °C och 15 °C. Även under normalår antas därför vattenflödet uppgå till 18,1 nr/månad
Beträffande rundgångarna vid Hammarby backe och tunneln har flödena under mätperioden korrigerats till att gälla ett normalår. Tillvägagångssättet har varit detsamma som för framtagandet av data avseende mätperioden men med skillnaden att här har istället dygnsmedeltemperaturer för normalår använts. Redovisningen avser normalår i Stockholm enligt Stockholm Energi. Flöden under årets månader för rundgången i Hammarby backe respektive tunneln visas i figurerna 6.6 och 6.7 nedan.
700
600 -
[ i
500 - j !
400 7 j
I i
3 0 0 -jj
588 583
531 : 520 538
558 588
437 428
i i 200-i
100-iI ! I i i
302 298 318 |
r~i i
i i !
jan feb mar apr .naj jun jul aug sep okt nov Månad
d e c
Figur 6.6 Normalårskorrigerat vattenflöde under årets månader genom rundgången vid Hammarby backe
Monthly water flow through the extra by-pass at Hammarby Backe. Adjusted to an average year.
700 Flöde (m3)
6 0 0 -
5 0 0 -
4 0 0 -
3 0 0 -
2 0 0 -
100-
588 583
531 535 521
552 556 588
4 7 9 491 495 506
jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Månad
Figur 6.7 Normalårskorrigerat vattenflöde under årets månader genom rundgången i tunneln
Monthly water flow through the extra by-pass in the tunnel. Adjusted to an average year.
Påverkan av överföringsledningen från Högdalenverket till Hammarbynätet Under sommartid erhålls stora värmemängder från sopförbränning i
Högdalenverket. Värmen transporteras i en relativt klen överföringsledning till Hammarbynätet. För att möjliggöra transport av stora mängder värme är det har nödvändigt att ha en stor temperaturdifferens mellan fram- och returledning. Detta medför att
Hammarbynätet sommartid kan ha framledningstemperaturer på upp emot 100 °C.
I Södermalmsnätet uppnås inte lika höga temperaturer sommartid som i Hammarby- och Årstanäten. Eftersom vattnet i framledningen shuntas till ca 70 °C i Hammarbyverket.
Man skulle kunna misstänka att vattenflödena sommartid vid höga framled- ningstemperaturer (upp emot 100 °C) skiljer sig från de vid lägre framled- ningstemperaturer (ca 70 °C). Enligt Stockholm Energi är dock flödena ungefär lika stora varför ingen korrigering av flödeskurvan görs. Framled- ningstemperaturer och flöden visas i figur 6.8 nedan. Beträffande flödena visas enbart kurvans form, inte några storlekar på flöden, vilken gäller alla nätets delar.
120
Framledningstemperatur (C)
"rma'-y o en FRAMIEDNINGSTEMPERATUR
-20
Figur 6.8
Utetemperatur (C)
Framledningstemperaturer och^flöden som funktion av utetemperatur i Hammarby-, Årsta- och Södermalmsnäten The distribution networks at Hammarby, Arsta and
Södermalm. Flow temperatures and volume flows as a Junction of outdoor temperature.
7 KOSTNADER FÖR RUNDGÅNGAR SAMT LÖNSAMHET FÖR SOMMARAVSTÄNGMNG OCH ANVÄNDNING AV TERMO- STATVENTILER
Allmänt
Vid bedömningen av lönsamhet beträffande olika typer och inställningar av rundgångar inverkar ett flertal olika faktorer enligt följande:
a) Kostnader för manuell justering av traditionella rundgångar b) Kostnader för kontroll av termostatventiler
c) Merkostnad för investering i termostatventiler
d) Kostnader för ökade värme- och effektförluster i distributionsnät vid högre fram- och returtemperaturer
c) Kostnader för lägre verkningsgrad vid rökgaskondensering vid högre returtemperaturer
0 Kostnader för lägre värmefaktor och effektutnyttjande vid värmepump- drift vid högre fram- och rcturlcdningstcmperaturer
g) Kostnader för lägre elutbytesfaktor, a-värde, vid kraftvärmeproduktion vid högre fram- och returledningstemperaturer
h) Kostnader för ökat pumparbete vid större flöde
i) Kostnader för distributionsbegränsningar, alternativt större lednings- dimensioner vid otillräcklig levcranskapacitct
j) Kostnader för lägre ackumulatoreffekt på grund av minskad temperaturdifferens mellan fram- och returledning
Vidare kan tekniska begränsningar specifika för det aktuella fjärrvärmeverket ha betydelse såsom tex.
k) Att produktionssättet är beroende av erforderlig effekt vilket är fallet i Hammarbynätet då man under sommaren enbart utnyttjar avfallsförb- ränning i Högdalen. Överföringsledningen är den svaga länken, varför så stor temperaturskillnad som möjligt önskas mellan fram- och retur- ledning.
Val av tillvägagångssätt for bedömning av rundgångskostnader
Bedömning av nindgångskostnader genom att titta på varje kostnads- påverkande faktor för sig
Det vore naturligtvis önskvärt om kostnadsberäkningen byggde på verkliga kostnader för värmeförluster, pumparbete och inverkan på värmeprod- uktionen enligt punkterna a-k.
Vid detta tillvägagångssätt stöter man omedelbart på frågor som.
Hur påverkar rundgången energi- och effektförlusterna mellan produk- tionsanläggningcn och den outnyttjade ledningen med rundgång? Svaret är beroende av var i nätet rundgången är installerad, hur nätet är
utformat och vilka strömnings- och tcmperaturförhållanden som råder i övriga delar av nätet, uppgifter som är svåra att erhålla och kräver omfattande bearbetning.
Hur påverkar rundgången pumparbetet mellan produktionsanläggningen och den outnyttjade ledningen med rundgång? Även här är svaret
beroende av strömningsförhållandcna i övriga delar av nätet samt av var rundgången installerats.
Hur påverkar rundgången driftförutsättningarna för produktionsanl- äggningen? Fram- och rcturlcdningstcmpcraturcrna är avgörande vid värmepumpar, kraftvärmc, rökgaskondenscring och ackumulatortankar.
Även här är temperaturerna beroende av nätstorlek och utformning.
Ovanstående punkter behandlas utförligare i avsnitt 8.
Man kan fråga sig om det i praktiken är befogat att lägga ner arbete på att ta fram uppgifter vilka det är osäkert om man kan erhålla.
Vid kontakter med ett antal energiverk har det även visat sig svårt att få fram uppgifter om de ekonomiska konsekvenserna av en höjning av retur- temperaturen för värmeproduktionen i specifika fjärrvärmenät.
Det faktum att alla fjärrvärmenät och prodvktionsanläggningar är olika samt att alla har sina speciella driftbetingelser medför att stor försiktighet måste tillämpas vid generalisering av erhållna resultat om deMa överhuvudtaget är meningsfullt.
Bedömning av rundgångskostnader utifrån fjärrvärmetaxan
Vi har valt att bedöma rundgångars driftkostnader utifrån fjärrvärmetaxan.
Detta på grund av svårigheterna att erhålla användbara uppgifter för en bedömning av rundgångskostnader, både i det studerade systemet men även generellt. Metoden gör därför inte anspråk på att ge exakta kostnads- uppgifter.
Metoden utgår ifrån antagandet att en rundgång kan betraktas som en abonnent i fjärrvärmenätet. Resonemanget förutsätter att fjärrvärmetaxans olika delar speglar de verkliga kostnader som respektive taxedel avses täcka.
Att beräkna rundgångskostnader med hjälp av fjärrvärmetaxan kan natur- ligtvis ifrågasättas. En anledning till detta är att taxekonstruktionen inte har till uppgift att exakt spegla de verkliga kostnaderna. Fjärrvärmetaxan blir en kompr- liss pga att man med en taxekonstruktion vill uppnå ett flertal syfter Oessa kan vara att:
den ska vara lätt att förstå och smidig att tillämpa
den ska ge tillräckliga intäkter för verksamhetens fortbestånd på lång sikt
- spegla verkliga kostnader för kapital och energiråvaror för en ekonomiskt optimal resursanvändning för företaget och samhället - den ska vara ett ekonomiskt fördelaktigt alternativ
På grund av svårigheterna att utforma en taxa vilken uppfyller alla önskemål kan kostnader läggas in i taxeelement där de egentligen inte hör hemma.
Vidare kan fasta kostnader läggas in i rörliga taxeclement och vice versa.
Trots sina brister anser vi metoden acceptabel för ändamålet att bedöma den ungefärliga storleksordningen på kostnader vid nindgångsinstallationer.
Några vanliga komponenter i fjärrvärmetaxor har traditionellt varit:
abonnemangsavgift vilken speglar fasta kostnader.
effektavgift vilken speglar investeringskostnader för pro- duktionsanläggningen.
-• cnergiavgift vilken speglar kostnaden för använt energislag.
distributionsavgift vilken speglar kostnader för pumpning av vatten samt förluster på grund av varmhållning av distributionsnätet.
reduktion. Om energiavgiften grundas på kortsiktig marginalkostnad kan intäkter utöver vad som motsvarar medelenergikostnaden betalas tillbaka till abonnenterna.
- mervärdesskatt tillkommer på alla ovanstående avgifter.
I denna studie räknas inte mervärdesskatt in i kostnaderna. Inte heller abonnemangsavgiften medräknas då den inte anses vara relevant för rundg- ångskostnaderna. Abonnemangsavgiften förekommer ofta som en fast del i effektavgiften.
Effektavgiften har medräknats vilket kan diskuteras. För effektavgiftens medräknande talar att rundgångarna tar en viss produktionseffekt i anspråk vilken skulle kunna användas till att försörja ytterligare fjärrvärmeab- onnenter. Vidare medräknas effektförluster för rundgångar indirekt vid projektering av ny produktionskapacitet genom att erfarenhetsvärden och nyckeltal för effektbehov även inkluderar rundgångar (även om rundg- ångarna står för en liten andel).
Mot effektavgiftens medräknande talar att någon brist i produktionskapacitet ofta inte föreligger. Erforderlig produktionskapacitet är byggd för över- skådlig tid och några problem med anslutning av nya abonnenter finns inte.
Den i studien medräknade effektavgiften har särredovisats liksom övriga kostnader. Detta gör att om det så önskas kan beräkningar göras utan med- räknande av effektavgift.
Lönsamhetsbedömning med beaktande av de faktorer som enbart berör rundgångens installation och skötsel
Av ovan nämnda faktorer väljer vi här att enbart ta upp punkterna a-c.
Beträffande övriga punkter (d-k)spelar utformningen av den lokala produktionsanläggningen och det lokala distributionsnätet en stor roll.
Eftersom de lokala förhållandena skiljer sig mycket mellan olika fjärrvärme- system görs här ingen generell bedömning av punkterna d-k. Här hänvisas istället till den jämförelse av rundgångskostnaderna beräknade utifrån fjärr- värmetaxor längre fram i detta avsnitt.
Justering av manuella ventiler i traditionella rundgångar (a)
Justering av ventilernas inställning görs 2 gånger per år, vår och höst.
Tidsåtgången ansätts till 1 timme för 2 personer 2 gånger per år. Med timkostnaden 300 kr/person ger detta en kostnad av
1.200 kr/år.
Kontroll av termostatventiler (b)
Kontroll av termostat ventiler görs en gång varje år. Tidsåtgången ansätts till 1 timme för 2 personer 1 gång per år. Med timkostnaden 300 kr/person ger detta en kostnad av 600 kr/år.
Investeringskostnad för termostatventiler respektive manuella ventiler (c) Förutsatt att ventilerna håller dimension DN 15 bedöms inves-
teringskostnaden uppgå till följande:
- Termostatventil (Danfoss FJV) 1.200 kr Manuell ventil (Ballomax) 330 lo-
Installationskostnaden antas vara lika i de båda fallen varför den ej med- räknats. 1 de fall manuell ventil bytes mot termostatventil eller termos- tatventil nyinstalleras antas detta kunna ske inom ramen för justering respe- ktive kontroll av ventiler.
Lönsamhetsbedömning av byte till, respektive nyinstallation av termostat- ventil utan beaktande av kostnader relaterade till effekt- och energiförluster samt vattenflöden
Investeringskostnaden är ca 870 kr högre för termostatventil än för manuell ventil.
Den årliga driftkostnaden för termostatventilen (kontroll) är emellertid 600 kr lägre än för den manuella (justering).
Pay-offtiden för nyinstallation av termostatventil istället för manuell ventil blir då (870 kr)/(600 ki/år) = 1,45 år.
Pay-offtiden för utbyte av manuell ventil mot termostatventil blir (1.200 kr)/(600 kr/år) = 2 år.
Lönsamhetsbedömning vid nyinstallation med beaktande även av kost- nader relaterade till effekt- och energiförluster samt vattenflöden under normalår.
För att kunna räkna fram kostnaderna för rundgången enligt fjärrvärme- taxorna tas underlag fram i form av:
abonnerad effekt värmebehov vattenflöde
Värmebehov
Vid en kortslutning i distributionsnätet mellan fram- och returledning höjs returledningens temperatur vilket resulterar i högre värmeförluster till mark.
Värmeförlusten i den outnyttjade ledningen närmast rundgången är lättast att beräkna eftersom rör-, förläggnings- och temperaturdata i huvudsak ar kända. Att beräkna den ökade värmeförlusten i nätet mellan produktions- anläggningen och den outnyttjade ledningen är betydligt svårare. Detta eftersom mycket mer data krävs, både beträffande distributionsnätets upp- byggnad och temperatur- och flödesförhållandena i detta. Returtemperaturen höjs endast marginellt på grund av blandning med rundgångsvatten och övrigt leturvattcn. I gengäld är ledningarna tillbaka till produktionsanl- äggningen vanligtvis mycket längre än den outnyttjade ledningen i vilken rundgången är installerad varför värmeförlusterna här inte utan vidare bör avfärdas. Enligt resonemang under "värmeförluster", "rundgång med manuell ventil" i avsnitt 8 kan man dock bortse från förlusterna tillbaka till produk- tionsanläggningen.
I denna studie begränsar vi oss till att göra en bedömning av kostnaden för värmeförluster enbart i den outnyttjade ledningen i vilken rundgången är installerad. Värmeförlusten under respektive månad blir produkten av medeleffektförlusten och tiden (se bilaga 4).
Abonnerad effekt
Ingen värmeeffekt uttas i själva rundgången. Däremot finns ett effektbehov på grund av värmeförlusterna från distributionsledningarna. Denna studie begränsas till att en bedömning görs av kostnader för effektförluster enbart i den outnyttjade ledningen i vilken rundgången är installerad. Se resonemang under "värmebehov"(föregående rubrik) samt under "värmeförluster",
"rundgång med manuell ventil" i kapitel 8.
Effektbehovet antas till medeleffekten under den månad då effektbehovet är som störst. I detta fall är det februari. Temperaturskillnaden mellan kulvert-
medeltemperaturen och omgivningsmedeltemperaturen i mark är då som störst. Kulverttemperaturen sätts lika med framledningstemperaturen vid rundgångar med manuella ventiler och till 45 °C respektive 20 °C vid rundgångar med termostatventiler. Med kulverttemperatur avses här medel- värdet av fram- och returledningarnas medeltemperaturer.
Fallet att kulverttemperaturen är 45 °C antas gälla mätperioden och här- stammar från mätningar i rundgången i Hammarby industriområde. Tempe- raturen är en grov uppskattning utifrån fram-
(ca 60 °C) och returtemperaturen(ca 35 °C) vid rundgången. Fallet att returtemperaturen är 20 °C antas representera en lämplig temperaturnivå vid användning av termostatventiler.
Omgivningstemperaturen för kulverten har beräknats enligt Werner [ref. 1].
to = t» + (0, + U / 2 - U * 0 3 (7.1)
där
tro = Arsmedeltemperatur i mark (°C) = 6 °C.
t, = Månadsmedeltemperatur innevarande månad (°C).
t,., = Månadsmedeltemperatur föregående månad (°C).
t0 = Omgivningstemperatur i mark för kulverten (°C).
Förläggningsdjup förutsätts vara 0,7 m.
Tabell 7.1 Temperaturförhållanden under normalår Temperatures during an average year.
jan feb mars april maj
juni juli
aug sept okt nov dec
ro
-2,6 -2,6 0,4 5,5 10,5 15,1 17,4 14,9 10,3 5,6 2,0 -1
ro
0 - i
0 4 8 11 14 14 11 8 4 2
t
ro
89 89 82 73 70 70 70 70 70 72 80 85
At
ro
89 90 82 69 62 59 56 56 59 64 76 83
At -in 'c t
ro
20 21 20 16 12 9 6 6 9 12 16 18
At .,,=45 "C
ro
45 46 45 41 37 34 31 31 34 37 41 43
Effektbehovet eller effektförlusten beräknas enligt Värmekulverthandbok [ref. 2].
Q = 2 • (AT / I R ) = 2 * AT / ( R ^ + R ^ + R ^ ) (7.2) där
Q (W/m)= Effektförlust
AT (°C)= Ledningens övertemperatur i förhållande till
omgivningen, dvs differensen mellan månadsmedelvärdena av ledningens temperatur och temperaturen i ur temperatur- synpunkt ostörd mark i rörets nivå.
ZR (mK/W)= Summan av värmemotstånden pga isolering,
omgivande mark och förläggning av 2 rör bredvid varandra.
Det maximala effektbehovet (medelvärde under februari) för rundgångarna i Hammarby indusriomride och vid Nytorget skulle då bli enligt tabell 7.2.
Beräkningar i bilaga 4. Beträffande "Nytorget med temostatventil" antas här att rundgången fungerat som avsett. Se avsnitt 6 under rubriken Nytorget, termostatventil.
Tabell 7.2 Effektbehov i de olika fallen.
Power demand in the two different cases.
Effektbehov(kW)
Hammarby industriområde Nytorget
(70 m ledn. DN 200) (120 m ledn. DN 150)
Rundgång med
manuell ventil 4,7 7,6 Rundgång med
termostatventil.
Kulverttcmp 45 °C 2,4 3,8 Rundgång med
termostatventil.
Kulverttemp 20 °C 1,1 1,8
Vattenflöde
Använt vattenflöde grundas på mätningar och korrigeringar enligt avsnitt 6.
Beträffande fallet vid termostatventil att kulverttemperaturcn är 20 °C antas att flödet är av samma storleksordning som under mätningarna då kulvert- temperaturen var i storleksordningen 45 °C, dvs ca 18 m3/månad. Differens- trycket mellan fram- och returledning är ungefär lika vid Hammarby backe som vid Hammarby industriområde. Detsamma gäller tunneln och Ny- torget. Aktuella kulvertars kapacitet förutsätts klara rundgångarnas flöden utan nämnvärda tryckförluster. Rundgångarna med manuella reglerventiler vid Hammarby backe och tunneln antas därför kunna jämföras med rund- gångarna med termostatventiler vid Hammarby industriområde och vid Nytorget för att se skillnaden i flöde vid manuella- respektive termostat- ventiler. Differenstrycken vid rundgången redovisas i tabell 7.3.
Tabcll 7.3 Differenstryck vid rundgångarna under mätperioden. Värden inom parentes avser att de manuella ventilerna var kraftigt strypta. Mätningar vid Nytorget och Hammarby industriområde har skett i underccntraler nära rundgången.
Difference pressure at the extra by-passes during the meas- urement period. Numbers within brackets relate to cases where manual valves were nearly closed. Measurements at Nytorget and Hammarby Industrial Area were taken in substations located close to the extra by-pass.
Datum
29/9 1/10 6/11 16/12 15/1 17/2 10/3 16/4 27/5 21/6
UCi Hammarby ind.omr.
(bar)
_ 3,6 4,0 3,6 4,0 4,3 4,2 2,6 2,3 1,8
Rundgång Hammarby backe (bar)
_ (3,6) (4,0) (3,5) (4,1)3,8 4,6 4,5 2,8 2,3
Rundgång Tunneln (bar)
(2,3) - (2,6) (3,0) (2,9)3,1 3,2 3,1 2,1 2,5 2,4
UCvid Nytorget (bar)
2,4 - 2,6 2,6 2,9 2,9 2,6 2,4 3,3
Beräkning av rundgångars driftkostnader med utgångspunkt från Stockholm Energis fjärrvärmetaxa (bilaga 5)
Årskostnaden för rundgångar med, respektive utan termostatventil har beräknats för rundgångarna vid Hammarby industriområde och Nytorget.
Flöden vid termostatventiler har antagits till 18 mVmånad vilket uppmätts vid Hammarby backe. Flöden vid manuella ventiler har erhållits från mät- ningar vid Hammarby backe och i tunneln. Beräkning av årskostnaden har även gjorts för alternativet sommaravstängning(april-nov) av rundgång med manuell ventil.
Tabell 7.4 Sammanställning av vattenflöden, effektbehov och värme- behov
List of water flows, power- and heat demand
Effektbehov Värmebehov Vatten- flöde
okt-apr maj-sep dec-mar okt-apr (kW) (MWh) (MWh) (MWh) (mJ)
21,0 11,1 - 3.900
11,2 6,3 - 130
4,7 1,6 - 130
0 13,1 2.300
33,8 17,8 - 3.900
18,2 103 - 130
7,6 2,5 - 130
0 21,0 2.300
a) b)
c)
d)
e)
0
g)
h)
Hammarby ind.omr.
med manuell ventil Hammarby ind.omr.
med termostat vent il Kulverttemp. 45 °C Hammarby ind.omr.
med termostatventil Kulverttemp. 20 °C Hammarby ind.omr.
med man. ventil och sommaravstängning Nytorget med manuell ventil Nytorget med termostatventil.
Kulverttemp. 45 °C Nytorget med termostatventil.
Kulverttemp 20 "C Nytorget med manuell ventil och sommaravstängning
4,7
2,4
1,1
4,7
7,6
3,8
1,8
7,6
Kostnaden för de åtta alternativen sammanställs i tabell 7.5. Observera att abonnemangsavgiftens ej effektberoende del inte medtagits eftersom en rundgång inte berörs av administration och avläsning etc.
Tabell 7.5 Kostnader för olika fall.
Costs in different cases.
Hammarby a) b) man. t.v.
45°
ind.omr.
c) t.v C 20'C
d) man.
s.a.
Nytorget e)
man. 0
t.v.
45''C g) t.v.
20°C h) man s.a.
Investering
Investering t.ventil (kr) - Invest, man. ventil (kr) 330
1200 1200 -
- 330 330
1200 1200
330
Summa investering (kr) 330 1200 1200 330 330 1200 1200 330
Driftkostnad for kontroll nch justering
Just. man. ventil (kr/år) -
Kontroll t.ventil (kr/år) - 600
1200 -
600 600 600
1200
Summa drift (kr/ir) 600
Driftkostnad enligt Stockholm Frteroi*
fjärrvärmetaxa Effektavgift (kr/är) Distiibutionsavg. (kr/är) Energiavgift (kr/år) Summa drift (kr/är)
1558 796 7605 254 7113 3842 16276 4892
600
365 254 1475 2094
1200
1558 4485 3526 9569
-
2519 7605 11439 21563
600
1260 254 6253 7767
600
597 254 2375 3226
1200
2519 4485 5651 12655
Total investering (kr) 330 1200 1200 330 330 1200 1200 330 Totalt drift (kr/år) 16276 5492 2694 10769 21563 8367 3826 13855
Instalfationsalternauv a) Manuell b) T-ventil, 45 grad c) T-ventil, 20 grad d) Manuell, s-avst.
e) Manuell f) T-ventil, 45 grad g) T-ventil, 20 grad h) Manuell, s-avst.
Hammaroy Hammarby Hammaroy Hammaroy
Nytorc Nytorget
Nytorget Nytorget
5 10 15 20 Driftkostnad (kr/år) (Tusental)
25
En. okt-april D En. maj-sept 1 H En. dac-mars Effektavgift • Distr.avgift • DoU
Figur 7.1 Årliga driftkostnader för olika fall enligt tabell 7.5.
Yearly running costs in different cases according to table 7.5.
Lönsamhetsbedömning av installation av termostatventil istället för manuell ventil
Tabell 7.6 Lönsamhet för termostatventil istället för manuell ventil öppen hela året.
Profitability of thermostatic valve instead of manual valve open all the year.
Högre inv.kostn.för termostatventil (kr) Lägre driftkostnad för termostatventil 45 °C Lägre driftkostnad för termostatventil 20 °C Pay-off, termostat- ventil 45 °C (år) Pay-off, termostat- ventil 20 °C (år)
Hammarby ind.omr.
870
(kr) 10.784
(kr) 13.582
0,08
0,06
Nytorget
870
13.196
17.737
0,07
0,05
Lönsamhetsbedömning av installation av termostatventil istället för manuell ventil med sommaravstängning.
Tabell 7.7 Lönsamhet för termostatventil istället för manuell ventil med sommaravstängning.
Profitability of thermostatic valve instead of manual valve which is closed during the summer period.
Hammarby ind.omr. Nytorget
Högre mv.kostn.för termostatventil (kr) Lägre driftkostnad för termostatventil 45 °C (kr) Lägre driftkostnad för termostatventil 20 °C (kr) Pay-off, termostat- ventil 45 °C (år) Pay-off, termostat- ventil 20 °C (år)
870
5.277
8.075
0,16
0,11
870
5.488
10.029
0,16
0,09
Lönsamhetsbedömning av införande av sommaravstängning (april-nov) i rundgång med manuell ventil i Hammarby industriområde
Driftkostnaden enligt Stockholm Energis fjärrvärmetaxa blir 6.707 kr lägre per år vid sommaravstängning.
Driftkostnaden för stängning och öppning av ventiler med sommar- avstängning 1 april respektive 1 december uppskattas till
1.200 kr/år.
Sammantaget blir årskostnaden 5.507 kr lägre per år vid sommaravstängning än om rundgången är helt öppen året om.
Lönsamhetsbedömning av införande av sommaravstängning (april-nov) i rundgång med manuell ventil vid Nytorget
Driftkostnaden enligt Stockholm Energis fjärrvärmetaxa blir 8.908 kr lägre per år vid sommaravstängning.
Kostnaden för stängning och öppning av ventiler med sommaravstängning 1 april respektive 1 december uppskattas till
1.200 kr/år.
Sammantaget blir årskostnaden 7.708 kr lägre per år vid sommaravstängning än om rundgången är helt öppen året om.
Sammanställning av lönsamhetsbedömningar för Hammarby industriområde
Tabell 7.8 Lönsamhet för olika fall i Hammarby industriområde Profitability in different cases at Hammarby industrial area.
Alternativ Årlig besparing Pay-off (kr) (år)
Tcrmostatventil 20 °C
mot manuell 13582 0,06 Termostatventil 45°C
mot manuell 10.784 0,08 Termostatventil 20 °C
mot man. med s.avst. 8.075 0,11 Termostatventil 45 °C
mot man. med s.avst. 5.277 0,16 Manuell med s.avst
mot manuell 5.507
Sammanställning av lönsamhetsbedömningar för Nytorget Tabell 7.9 Lönsamhet för olika fall vid Nytorget.
Profitability in different cases at Nytorget.
Alternativ Årlig besparing Pay-off (kr) (år)
Termostatventil 20 °C
mot manuell 17.737 0,05 Termostatventil 45 °C
mot manuell 13.196 0,07 Termostatventil 20°C
mot man. med s.avst. 10.029 0,09 Termostatventil 45 °C
mot man. med s.avst. 5.488 0,16 Manuell med s.avst
mot manuell. 7.708
Jämförelse av kostnader enligt olika energiverks fjärrvärmetaxor
För att få en känsla för i vilken grad betraktelsesättet att jämföra en rund- gång med en abonnent ger liknande resultat oberoende av fjärrvärmetaxa har kostnader för en "typrundgång" framtagits Kostnaderna är hämtade från fjärrvärmetaxor avseende år 1993 för de energiverk som enligt Svenska Värmevcrksförcningcn tillämpade flödesavgift år 1992.
"Typrundgången" DN 15 har en manuell reglerventil som är helt öppen.
Vidare gäller följande:
- Kulvcrtlängd 100 m, DN 100.
Vattenflöde enligt normalår för rundgången vid Hammarby backe.
Övriga parametrar för beräkning av värme- och effektbehov enligt bilaga 4.
Borlänge Borås • Hudiksvall Jämtsraft
Järfälla Jönköping Luleå Malmö Nora Norrenergi Piteå Sala-Heby Skellefteå Stockholm Växjö ö-vik
• • • • .^>>AV,\\\\\\\\\\v>\^\\\\\\v^.^;^vroA"^V^
•I:\\WSS\\\\V»\\\%\\\N
•••"\N\\\\\\\\\\\\m
•^•Avm\\\\\\\M\\m\\w ta^^Ä\\\\\\\\\\\\\\\\\^\\\\\\\\\\^^^^
^:\\mm\\\\\\\\\\\\\\\\\\\m\\\^
•WÄ\\\\»\\\\\\\\\\\\\\^^^
•KlllÄiiåll
•i Mfawi ,
i
!
1
Si i
1
i
I
i
10 15 Kostnad (kr) (Tusental)
20 25
Effektavg. Energiavg. i I Flödesavg.
• Fast anargiavg. ittlltat lör allaktavg
Figur 7.2 Årlig rundgångskostnad enligt ett antal energiverks fjärr- värmetaxor. Fast ej effekt- eller energiberoende del av abonnemangsavgift är inte medräknad.
Annual cost of extra by-passes according to district heating rates of some heat distributors. Fixed elements which are not depending of heat or power, are not taken into account.
VT figur 7.2 kan utläsas att summan av effekt-, energi- och flödesavgift för energiverk som tillämpar flödesavgift ligger mellan 7.600 kr/år och
18.000kr/år. En jämförelse mellan kostnaderna för Stockholm och övriga energiverk visar att det finns flera andra energiverk vilkas fjärrvärmetaxor ger rundgångskostnader i samma storleksordning som vid tillämpning av Stockholms fjärrvärmetaxa.
8 RUNDGÅNGAR I FJÄRRVÄRMENÄTET Värmeförluster
Ökade värmeförluster på grund av rundgångar förekommer längs hela ledningen mellan produktionsanläggningen och rundgången. Värme- förlusterna medför naturligtvis ökade bränslekostnader, men tar även produktionseffekt i anspråk. I den outnyttjade ledningen med rundgången kan en uppskattning av förlusternas storlek göras relativt enkelt eftersom förhållandena är kända. I nätet mellan produktionsanläggningen och den outnyttjade ledningen blir det betydligt svårare. Detta pga att förlusterna bland annat är beroende av rundgångens läge i nätet, ledningsdimensioner samt flöden och temperaturnivåer i nätet.
Temperaturhöjning i returledning på grund av rundgångar
För att beräkna de ökade förlusterna på grund av rundgången/rundgångarna måste temperaturen tas fram för vattnet efter varje punkt i nätet där retur- vatten blandas på väg tillbaka till produktionsanläggniongen.
Returtemperaturen efter en blandningspunkt är medeltemperaturen av alla inkommande returflöden viktade med avseende på respektive massflöde. För att kunna specialstudera en eller flera rundgångar skiljer vi på flöden och temperaturer i rundgångsledningar som ska studeras, respektive övriga ledningar Vi erhåller då:
(tR*m)blimJad = ( t ^ m X ^ t / m L , (8.1)
vilket ger:
(8.2)
Förändringen av returtemperaturen blir:
^blandad = 'R blandad:"^ blandadl = l ( ( * R m)rg2"*'(^R m/ d v r 2 / /mb l a o d a d 2 J ~
(8.3)
