Energieffektiva lösningar vid Trioplast Fjugesta AB: för minskat elbehov och bättre tillvaratagning av värme

EXAMENSARBETE

2006:029 HIP

DANIEL DAHLSTRÖM

HÖGSKOLEINGENJÖRSPROGRAMMET Maskinteknik

Luleå tekniska universitet

Institutionen för Tillämpad fysik • Maskin- och materialteknik Avdelningen för Energiteknik

Energieffektiva lösningar vid Trioplast Fjugesta AB

För minskat elbehov och bättre tillvaratagning av värme

F

F ^ÖRORD

Våren 2006, tiden för genomförandet av mitt examensarbete, har varit en lärorik period. Arbetet har varit mycket intressant och jag har fått erfarenheter som jag garanterat kommer att ha glädje av i arbetslivet. Målet med arbetet var att ta fram energieffektiva lösningar för att minska behovet av el och olja vid Trioplast Fjugesta AB.

Flera personer har varit ett stort stöd och bistått med sin tid och kunskap under arbetet och jag vill rikta ett varmt tack till dem alla:

- Personalen vid Trioplast Fjugesta AB

- Lars Westerlund, handledare och examinator, universitetslektor, LTU - Nils Fristedt, Fläkt Woods AB

- Torbjörn Jacobsson, Jacobssons Plåt

- Peter Åslund, ÖNET, Energikontoret Örebro län - Lotta, som alltid ställt upp

Daniel Dahlström

S

S AMMANFATTNING

Det här examensarbetet är det avslutande momentet på den treåriga utbildningen Maskiningenjör med inriktning mot Energiteknik vid Luleå tekniska universitet.

Arbetet är utfört mot Trioplast Fjugesta AB som tillverkar industrifilm. Hösten 2005 utförde Trioplast Fjugesta AB en energianalys i samarbete med ÖNET, Energikontoret Örebro län. Syftet med examensarbetet är att utifrån analysen arbeta fram förslag som kan minska behovet av el och olja. Arbetet ska resultera i en teknisk beskrivning av förslagen samt en kalkyl över lönsamheten.

Följande områden har studerats:

- Uppvärmning av kontor

- Uppvärmning av tappvarmvatten - Uppvärmning av produktionslokal - Belysning för granulatplan och lagertält

Uppvärmningen av kontorslokalen görs idag uteslutande med en elpanna. Det förslag som har studerats är att med hjälp av ett värmeåtervinningssystem tillvarata värmen från en befintlig kompressor. Den återvunna värmen kan sedan användas vid uppvärmning av kontoren. Det nya systemet kan reducera uppvärmningskostnaden för kontoren med 90% och har en återbetalningstid på drygt två år.

För att minska kostnaden för uppvärmning av tappvarmvatten har ett system där

värme återvinns från värmeåtervinningssystemet, kylvattnet i produktionen och

elpannan studerats. Systemet baseras på en ackumulatortank som ackumulerar den

S

Produktionslokalen är uppdelad i två delar med olika takhöjd. I den höga delen av lokalen framställs plastfilm i filmblåsningslinjer medan upprullning och bearbetning sker i den andra delen med lågt i tak. Filmblåsningen genererar en stor mängd värme som stiger upp i taket. För att minska användningen av olja, som idag används vid uppvärmning av den låga delen, har en lösning studerats där den varma luften tillvaratas genom att den sugs ner från taket i den höga delen och blåses in den i den lägre delen. Den nya ventilationsanläggningen reducerar användningen av olja med upp till 95 %. Anläggningen blir trots det inte lönsam men skulle skapa en bättre arbetsmiljö.

De befintliga lysrörsarmaturerna på granulatplanet är av äldre modell och för att minska elförbrukningen kan dessa bytas ut mot nya effektivare armaturer med HF- don. Installeras dessutom närvarostyrning blir resultatet ännu bättre. Tyvärr är kostnaden för byte av armaturer stor i förhållande till minskad elkostnad och förslaget är i dagsläget inte ekonomiskt försvarbart.

Närvarostyrd dynamisk belysning kan användas i lagertältet och skulle skapa bra

ljusförhållanden, men även här är investeringskostnaden stor i förhållande till

minskad elkostnad. Ett billigare alternativ som har studerats är ett dagsljusreglerat

system. En styrenhet känner av ljusinsläppet i tältet så att belysningen bara behöver

vara tänd när det är mörkt ute. Det här förslaget kan vara lönsamt efter fyra år.

A

A ^BSTRACT

This thesis is the final part of the Bachelor of Science program in energy engineering at Luleå University of Technology. The work was carried out at Trioplast Fjugesta AB, a company that produces industrial film. At the end of 2005 an energy analysis was made at the company in cooperation with ÖNET, the energy office in Örebro.

The purpose of the project is to find effective proposals to decrease the use of oil and electricity at the company. The result shall contain technical solutions and

calculations of the profit.

Following areas has been studied:

- Space heating of the office - Heating of hot tap water

- Space heating of the production premises

- Lighting at the granule area and the storage tent

An electric boiler is currently used for heating the office. With a heat recycling system heat from an existing tourniquet can be reused to heat the office. This system can reduce the use of electricity with 90% and will make a profit after two years.

In order to reduce the cost of the Heating of hot tap water a system that uses heat from the heat recycling system, the electric boiler and from the cooling water used in the production have been examined. The system is based on a storage tank that

accumulates the heat from the three different sources. The cost of the heating can be

reduced whit 90% but the system will not make a profit.

A

colder part of the building. This system can reduce the oil consumption with 95%. It would not make a profit but it would improve the work environment.

The lighting armatures at the granule area are of an older model. To decrease the use of electricity these could be exchanged to more modern and effective armatures. For further improvement a detecting system can be installed. Unfortunately, exchanging the old armatures is expensive and therefore not a profitable investment.

A detecting dynamic lighting system can be used in the storage tent, witch would

create a good lighting climate. Unfortunately this system too is expensive and would

not make a profit. Another, less expensive system that will make a profit after four

years is controlled by day light. A sensor feels the incoming light and switches off the

lamps if the day light is sufficient.

I

I ^NNEHÅLL

1 INLEDNING 1

1.1 Trioplast Fjugesta AB 1

1.1.1 Filmblåsning ...2 1.1.2 Produkter...3

1.2 BETTI 3

1.3 Mål 5

1.4 Avgränsningar 5

2 TEORI 7

2.1 Uppvärmning 7

2.1.1 Dimensionerande utomhustemperatur, DOT

...7 2.1.2 Fri Konvektion...7

2.2 Belysning 7

2.3 Ekonomi 8

3 METOD OCH GENOMFÖRANDE 9

3.1 Uppvärmning av kontor 10

3.1.1 Värmeåtervinningssystem ...10 3.1.2 Årlig besparing ...12

3.2 Tappvarmvatten 13

3.2.1 Alternativ lösning ...13

3.2.2 Årlig besparing ...15

I

3.3.3 Dimensionering av ventilationsanläggning ...20

3.3.4 Injustering ...21

3.3.5 Årlig besparing ...21

3.4 Belysning granulatplan 23 3.4.1 Nya armaturer ...23

3.4.2 Närvarostyrd belysning...25

3.4.3 Årlig besparing ...27

3.5 Belysning lagertält 28 3.5.1 Närvarostyrd dynamisk belysning ...28

3.5.2 Årlig besparing, närvarostyrd dynamisk belysning...30

3.5.3 Dagsljusrelaterad belysning...30

3.5.4 Årlig besparing, dagsljusrelaterad belysning ...30

4 RESULTAT 31 4.1 Uppvärmning av kontorslokal 31 4.2 Uppvärmning av tappvarmvatten 33 4.3 Uppvärmning av produktionslokal 34 4.4 Belysning granulatplan 35 4.5 Belysning lagertält 36 4.5.1 Närvarostyrd dynamisk belysning ...36

4.5.2 Dagsljusrelaterad belysning...37

5 DISKUSSION OCH SLUTSATS 39

5.1 Uppvärmning av kontor 39

5.2 Uppvärmning av tappvarmvatten 39

5.3 Uppvärmning av produktionsanläggning 39

5.4 Belysning granulatplan 40

5.5 Belysning lagertält, närvarostyrd dynamisk belysning 40 5.6 Belysning lagertält, dagsljusrelaterad belysning 40

5.7 Generellt 41

REFERENSER FEL! BOKMÄRKET ÄR INTE DEFINIERAT.

Litteratur 43

Internt material på företaget 43

Besökta internetsidor 43

Använda datorprogram 44

B

Bilaga: 1 Uppvärmning av kontorslokal

Bilaga: 2 Utrustning vid installation av värmeåtervinningssystem

Bilaga: 3 Investeringskalkyl, uppvärmning av kontorslokal

I

Bilaga: 4 Kylvatten

Bilaga: 5 Utrustning för uppvärmning av tappvarmvatten med nytt system Bilaga: 6 Investeringskalkyl, uppvärmning av tappvarmvatten

Bilaga: 7 Uppvärmning av produktionslokal

Bilaga: 8 Avgiven värme från filmblåsningslinjerna Bilaga: 9 Tryckfallsdiagram

Bilaga: 10 Tryckfallsberäkningar för ventilationsanläggning Bilaga: 11 Utrustning för ny ventilationsanläggning

Bilaga: 12 Investeringskalkyl, uppvärmning av produktionslokal Bilaga: 13 Jämförelse av teori och datorprogram

Bilaga: 14 Ny belysning för granulatplan

Bilaga: 15 Reglerutrustning för närvarostyrd belysning till granulatplan Bilaga: 16 Investeringskalkyl, granulatplan

Bilaga: 17 Reglerutrustning för närvarostyrd dynamisk belysning i lagertält Bilaga: 18 Investeringskalkyl, närvarostyrd dynamisk belysning

Bilaga: 19 Reglerutrustning för dagsljusrelaterad belysning i lagertält Bilaga: 20 Investeringskalkyl, dagsljusrelaterad belysning

I

1 I ^NLEDNING

Det här är ett examensarbete på 10 poäng, vilket motsvarar 10 veckors heltidsstudier.

Arbetet är det avslutande momentet på den treåriga utbildningen till Maskiningenjör med inriktning mot Energi vid Luleå tekniska universitet. I examensarbetet tillämpas den kunskap och erfarenhet som införskaffats under studietiden.

Arbetet är utfört vid Trioplast Fjugesta AB, beläget i Fjugesta tätort ca 3 mil söder om Örebro. Företaget tillverkar polyetenfilmer såsom krympfilm, industrifilms- emballage samt typgodkänd byggfilm som används som fuktspärr vid byggnation.

Hösten 2005 genomförde företaget tillsammans med ÖNET, Energikontoret Örebro län, ett projekt kallat BETTI, vilket står för Bättre Energiråd Till Tillverkningsindustrin. Projektet syftar på att ge företag och energirådgivare praktiska kunskaper om hur de genomför en energikartläggning och analyserar ett företags energianvändning på ett systematiskt sätt, för att sedan kunna ge relevanta energiråd eller genomföra konkreta åtgärder. Projektet resulterade i en kartläggning av företagets energianvändning och ett antal potentiella åtgärder för att minska denna.

Syftet med examensarbetet är att utifrån rapporten arbeta fram förslag med tekniska lösningar som minskar dagens användning av el och olja och se om dessa är ekonomiskt genomförbara.

1.1 Trioplast Fjugesta AB

Trioplast Fjugesta AB är ursprungligen PEOPAC som bildades 1963. 1964 inriktade

företaget sig på polyetenfilmsproduktion och förpackningsverksamhet. Under årens

gång har företaget bytt ägare flera gånger och 1997 införlivades företaget i koncernen

I

säljkontor i Norge, Finland, Frankrike, Tyskland, Belgien, Polen och England.

Huvudkontoret är beläget i Smålandsstenar.

Trioplast Fjugesta AB är idag en av de mindre anläggningarna med 40 anställda varav ca 30 är kollektivanställda. Skiftarbete tillämpas varav företaget driver arbete dygnet runt, med undantag för julhelgen och tre semesterveckor, detta motsvarar ca 8200 arbetstimmar per år. Tillverkningen uppgår årligen till ca 8000 ton industrifilm och företaget omsätter ca 100 miljoner kronor.

Trioplast Fjugesta AB är kvalitetscertifierad enligt ISO 9000 sedan 1997 och miljöcertifierat enligt ISO 14001 sedan 2002. Företaget är också certifierad underleverantör till IKEA.

1.1.1 Filmblåsning

Industrifilm framställs i en filmblåsningslinje, se Figur 1. I matartratten blandas råvaran i form av granulat till önskat recept. Därefter matas den fram med en matarskruv, extruder som ökar trycket. På väg till filmblåsningsverktyget hettas plasten upp till 180 grader för att smälta. Den smälta plasten lämnar verktyget i form av en tunn cylinder vars diameter styrs med luft. Åtta meter upp sitter två nypvalsar som klämmer ihop cylindern samt drar upp plasten från verktyg. Hastigheten på valsarna styr den slutgiltiga tjockleken på plastfilmen. Efter nypvalsarna behandlas plastfilmen med ozon för att möjliggöra tryckning med till exempel olika företags logotyper. Efter tryckning rullas plasten upp på rullar och levereras vidare till kund.

Figur 1, schematisk bild av filmblåsning

I

För att förhindra att värmen från den smälta plasten vandrar bakåt och skapar problem med matarskruven är maskinerna utrustade med vattenkylning.

Filmblåsningsmaskinen på bilden kan bara göra film med ett lager plast, på företaget finns sju sådana maskiner och en COEX-linje som klarar av tre lager, vilket möjliggör en plastfilm med flera olika egenskaper. Figur 2 visar hur framställningen av plastfilmen ser ut.

1.1.2 Produkter

Trioplast Fjugesta AB framställer industrifilm till företag inom nästan alla branscher. Plastfilmen används till exempel som skydd över virke i skogsindustrin, i form av kassar i matvarukedjor, som skydd runt balkar för att undvika rost i stålindustrin och till inkapsling av elektronikprylar. Figur 3 visar några få av de applikationer plastfilmen används till.

1.2 BETTI

BETTI, Bättre Energi Till TillverkningsIndustrin, är ett projekt som drivs av ÖNET, Energikontoret Örebro län. Projektet syftar till att öka intresset för energi-

Figur 2, framställning av plastfilm

Figur 3, olika produkter som plastfilmen används till

I

möjligheterna till energibesparingar. Projektet vänder sig framförallt till små och medelstora företag. Under en till två dagar görs en energianalys på företaget, därefter lämnas en skriftlig rapport med övergripande effekt och energibalans samt förslag på förbättringar. Förhoppningarna är att företagen själva går vidare med förslagen och mer i detalj ser över hur dessa kan genomföras. I slutändan kan projektet leda till både företagsekonomiska och miljömässiga fördelar.

Trioplast Fjugesta AB är ett av de företag som tagit del i projektet. Resultatet av BETTI kan ses i Diagram 1 och Tabell 1 som visar fördelningen av elförbrukningen 2004. Totalt uppgick elanvändningen till 4892 MWh och dessutom användes även 30 MWh olja för uppvärmning av produktionslokalen.

Diagram 1, fördelning av elanvändningen vid Trioplast Fjugesta AB 2004, BETTI

2004

Energianvändning El (MWh/år)

Belysning 440 Ventilation 119 Pumpning 139 Tryckluft 224 Lokalkomfort 76 Tappvarmvatten 17 Påläggning 44 Sönderdelning 338

Coex 539 Övrig produktion 2956

Totalt 4892

Tabell 1, elanvändingen vid Trioplast Fjugesta AB 2004, BETTI

I

1.3 Mål

Målet med examensarbetet är att upplysa Trioplast Fjugesta AB om förbättringar som kan göras i dag eller inom en snar framtid för att minska användningen av el och olja, och samtidigt göra en företagsekonomisk vinst.

1.4 Avgränsningar

Examensarbetet är en förstudie för att kontrollera om förslagen är ekonomiskt genomförbara. Endast den övergripande funktionen och de vitala delarna tas med i förslagen. Hänsyn till hur rör, kablar och ventilationstrummor exakt bör dras lämnas till eventuell ombyggnation.

Uppgifterna i rapporten från ÖNET kontrolleras inte utan används rakt av.

T

2 Teori

2.1 Uppvärmning

Vid uppvärmning av en byggnad kan ett flertal värmesystem användas. Vanligt är att ha ett separat system som använder någon form av bränsle för att förse byggnaden med värme, bränslena kan vara i form av el, fossila bränslen och biobränslen. Ett annat miljövänligare alternativ som även kan vara mer ekonomiskt är att ta tillvara på värme som alstras från olika applikationer, exempelvis tillverkningsmaskiner i

industrin.

2.1.1 Dimensionerande utomhustemperatur, DOT

DOT

, Design Outdoor Temperature, är den temperatur vid vilken en fastighets värmesystem dimensioneras för att klara av att hålla inomhustemperaturen vid en viss nivå. DOT

är beroende av byggnadens förmåga att lagra värme samt geografiska läge.

2.1.2 Fri Konvektion

Då ett medium, till exempel luft eller vatten, värms upp utvidgas det och densiteten minskar. Tillförs värme på ett ställe kommer densiteten att ändras just där och

gravitationskraften kommer att starta en strömning i mediet. Strömningen medför att ny ouppvärmd media strömmar förbi värmekällan och värms upp. Detta är så kallad fri eller naturlig konvektion

2.2 Belysning

Idag är de flesta lysrörsarmaturer utrustade med HF-don, High Frequency, som driver

T

Nya smala lysrör av typen T5 lanserades på marknaden 1995. De är effektivare än gamla och ger mer ljus per watt. Lysrören kan bara användas i armaturer utrustade med HF-don.

Viktigt att tänka på vid byte av ljuskällor är att belysningen står för en stor del av uppvärmningen, då den el som belysningen förbrukar i slutändan blir värme. Minskas antalet armaturer och användningen av dessa kan den vanliga uppvärmningen av lokalen att behöva ökas.

2.3 Ekonomi

Vid åtgärder för minskad eller bättre tillvaratagning av energi är alltid ekonomin en av de störst avgörande faktorerna, detta gäller speciellt i en företagsverksamhet.

Därför är ekonomin ett av de viktigare momenten i en undersökning som denna.

Vid en tänkt nyinvestering sätts vanligtvis en investeringskalkyl upp, den kontrollerar om den tänkta lösningen kommer att gå med vinst eller förlust. Nedan förklaras vissa grundbegrepp som investeringskalkylen tar hänsyn till.

- Internränta, motsvarar förväntad ränteökning på satsat kapital.

- Återbetalningstid, även kallat ”Pay back”, är den tid det tar innan investeringen lönar sig. Det finns två varianter av återbetalningstid, en rak som inte tar hänsyn till någon ränta samt en som tar hänsyn till internränta. Den sistnämnda är den verkliga och tar alltid längre tid än den första.

- Ekonomisk livslängd, den tid då investeringen är lönsam. En dator till exempel håller kanske tio år medan den snabba utvecklingen medför att den är obrukbar om 5 år, den har då en ekonomisk livslängd på 5 år. För maskiner i en produktion beräknas den ekonomiska livslängden ofta till 10 år medan fastighetsrelaterade investeringar, till exempel belysning, ofta har 20 år enligt Energimyndigheten (2005).

LCC, Life Cycle Cost, motsvarar den förtjänt/förlust investeringen gjort under den

ekonomiska livslängden mätt i dagens värde.

M

3 M ETOD OCH GENOMFÖRANDE

I detta kapitel beskrivs de metoder som använts samt genomförandet av dessa. Det som studeras är uppvärmning av kontorslokal, tappvarmvatten och produktionslokal samt belysning för granulatplan och lagertält.

Arbetet inleds med en grundläggande informationsinsamling där rapporten från projektet BETTI analyseras i detalj. Därefter fortgår informationsinsamling under hela projektet i form av litteratur, samtal med personal vid Trioplast Fjugesta AB samt företag med kunskap inom energitekniska områden.

Kostnader för investering av utrustning samt installation tas fram via offerter, uppskattningar, i samråd med företag, och utdrag ur prislistor. För att täcka eventuella oförutsagda utgifter läggs till sist 10 % på av investeringskostnaden. I företagsvärden är alla priser exklusive moms, rapporten utgår också ifrån det i alla ekonomiska beräkningar.

På el och olja har följande priser använts:

El: 38öre/kWh Olja: 78öre/kWh

När investeringskostnad och minskad kostnad är känt görs en investeringskalkyl där

återbetalningstiden både med och utan internränta beräknas.

M

3.1 Uppvärmning av kontor

Idag används en elpanna för att tillgodose uppvärmningen av företagets kontorsdel.

För att minska elförbrukningen bör denna ersättas eller kompletteras med ett bättre system. För att ett nytt uppvärmningssystem inte ska bli över- eller underdimensionerat bestäms först värmebehovet. Uppgifter om den årliga värmeförbrukningen fås från BETTI och för uppgifter om den maximala effekt värmesystemet behöver görs mätningar över elpannans elförbrukning. Dessa mätningar görs med några dagars mellanrum under en tvåmånadersperiod, efter ytterligare två månader görs ännu en mätning, se bilaga 1. Utifrån detta beräknas en medeleffekt för respektive tidsperiod, se Diagram 2.

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

30 -d ec 06- jan

13- jan 20- jan

27 -ja n 03- feb

10- feb 17- feb

24- feb 03- ma r

10- mar 17- ma r

24- mar 31- ma r

07 -ap r Datum

Elpanna

Diagram 2, medeleffekten hos elpannan från december 2005 till april 2006

När värmebehovet är undersökt är det möjligt att välja ut en lämplig värmekälla för att tillgodose önskat ändamål. Då en elpanna redan är installerad kan den vara kvar och fungera som stödåtgärd för att täcka eventuella effekttoppar som det nya systemet inte klarar av.

3.1.1 Värmeåtervinningssystem

I produktionen finns en oljeinsprutande skruvkompressor av typen ”GA37 VSD” som tillgodoser maskinerna med tryckluft. Den energi som erfordras i kompressionsprocessen omvandlas till stor del till värme vilken måste kylas bort för att undvika överhettning, idag görs det med hjälp av fläktar som leder värmen ut ur byggnaden. Dagens fläktar räcker inte till och därför ska ytterligare två frånluftsfläktar på vardera 1,5 kW installeras i kompressorrummet. I stället för att vädra bort värmen kan en värmeväxlare installeras som överför värmen i luften till ett vattenburet system. Med ett vattenburet system kan värmen transporteras längre sträckor utan stora värmeförluster. Det varma vattnet kan användas till att värma upp kontorslokalen. Ett sådant system som återvinner värmen finns hos Atlas Copco som även är tillverkare av den befintliga kompressorn.

kW

M

För att på bästa sätt ta till vara på värmen och minimera elförbrukningen bör återvinningssystemet kopplas in på returen från radiatorkretsen innan den passerar igenom elpannan, se Figur 4. På så sätt är vattnet i slingan redan uppvärmt när det når elpannan och den behöver bara stödvärma vid de tillfällen då värmeåtervinningssystemet inte uppnår önskad temperatur. Viktigt är att ställa in samma önskade utgående temperatur från både värmeväxlare och elpanna, lämpligen 55°C. Värmeväxlaren är ställbar upp till 90°C och elpannan till 120°C. För att minska värmeförlusterna används kopparrör med armaflex isolering mellan elpannan och det nya värmeåtervinningssystemet, uppskattad längd och dimension på rören kan ses i bilaga 2.

Figur 4, inkoppling av värmeåtervinningssystem till befintlig anläggning

Under perioder då värmebehovet för kontoret är lågt eller obefintligt återvinns lite eller ingen värme med återvinningssystemet. Kompressorn måste då kyla bort överskottsvärme genom en separat olje/luft kylare för att undvika överhettning. För att bli av med den varma luften som bildas i kylaren används de två nya fläktarna, vilka inte behöver vara i drift när värme tas ut från återvinningssystemet.

Uppskattningsvis utvinns värme från återvinningssystemet under en tredjedel av drifttiden hos kompressorn. Vid eventuella driftstopp kan elpannan ta över hela uppvärmningen likt idag.

Enligt tillverkaren är möjligt värmeuttag ur energiåtervinningssystemet 70% av tillförd effekt i kompressorn.. Med den medeleffekt på 27kW som kompressorn har, BETTI, resulterar detta i en avgiven värmeeffekt på 19kW och en maximal återvinning med 155MWh per år. Uppskattningsvis klarar det nya systemet ca 90%

av det årliga värmebehovet, se Diagram 3.

M

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

30 -d ec 06 -jan

13 -jan 20 -jan

27 -ja n 03 -fe b

10 -fe b 17 -fe b

24 -fe b 03 -mar

10 -m ar 17 -m ar

24 -mar

31 -mar 07- ap r Datum

Elpanna

Energiåtervinningsystem

Diagram 3, effektbehov för kontorsvärme jämfört med utgående effekt från energiåtervinningssystem

3.1.2 Årlig besparing

Utifrån att värmeåtervinningssystemet täcker 90 % av det totala värmebehovet på 76MWh och att de två fläktarna på1,5kW får en minskad drifttid med 2700 timmar per år beräknas den minskade elförbrukningen. Med hänsyn till investeringskostnaden och den minskade elkostnaden sätts sedan en investeringskalkyl upp för att beräkna systemets lönsamhet, se bilaga 3.

kW

M

3.2 Tappvarmvatten

Istället för de elektriska varmvattenberedarna som används idag skulle tappvarmvatten i likhet med kontorslokalerna kunna värmas upp med spillvärme från produktionen. Med tappvarmvatten menas vanligt varmvatten som tas direkt ur kranen. De värmekällor som är intressanta för detta ändamål är kylvattnet från de åtta filmblåsningslinjerna, värmen från kompressorn samt den befintliga elpannan.

3.2.1 Alternativ lösning

Ett system som kan ta tillvara på värme från flera system kan ses i Figur 5.

Figur 5, system för uppvärmning av kontor samt tappvarmvatten

Ackumulatortanken fungerar som hjärtat i systemet. Tanken är fylld med vatten och är till för att lagra värme under en längre tid för att sedan snabbt kunna leverera vid behov. Till tanken är det möjligt att koppla flera värmekällor som för över värmen till tanken med hjälp av kamflänsrör, även kallade kopparslingor. Kamflänsrören fungerar som värmeväxlare där rören håller en högre temperatur än vattnet i tanken, därför kommer omgivande vattnen att värmas upp och sakta stiga uppåt i tanken på grund av fri konvektion. Det är viktigt att placera det kallaste tillskottet längst ner, därefter det näst kallaste osv. Om en kallare värmekälla placeras högre än en varm resulterar det i att den kalla tar värme från tanken istället för att avge. Kylvattnet som är kallast placeras därför i botten, därefter värmen från återvinningsaggregatet och längst upp placeras elpannan för att vid behov spetsa med värme. Elpannan behöver inte ett eget kamflänsrör utan cirkulerar samma vatten som finns i ackumulatortanken.

1 2

3 4

5

M

Högst upp i tanken sitter ett shuntpaket, 1 i Figur 5, som förser kontorets radiatorkrets med varmt vatten och returnerar tillbaka returvattnet i önskad del av tanken. Varifrån det varma vattnet tas respektive återförs är ställbart med ett avkapningsbart stigrör respektive returrör. Det varma vattnet bör tas där temperaturen är 55°C och returen som är 45°C återförs i tanken där temperatur är densamma.

Tappvarmvattnet har två kopparslingor i serie, 3 och 4 i Figur 5, en förvärmnings- slinga i botten och en varmvattenslinga i toppen. Varmvattenslingan sitter högre upp i tanken än radiatorkretsens stigrör för att säkerställa att det alltid finns varmt tappvatten. När varmvatten används fylls nytt kallt vattnet på i slingan vid botten på ackumulatortanken och värms upp via de två slingorna varefter det kommer ut i toppen av tanken med en temperatur på 55°C.

Avståndet från ackumulatortanken till användaren av tappvarmvatten är ibland långt och därför behöver systemet ha ett cirkulerande varmvattensystem, ett sådant system säkerställer att väntetiden på varmvatten blir kort. Tappvarmvattnet cirkulerar i en krets med kortare avstick till avtappningsställena, när någon använder varmvatten fylls nytt vatten på i kretsen, i form av kallvatten som värms upp via ackumulatortanken. Ifall temperaturen på varmvattnet ut från ackumulatortanken blir för hög kompenseras detta genom att kallt vatten blandas in i kretsen, 2 i Figur 5.

Eftersom det redan finns varmvattenberedare kopplas dessa in på systemet i stället för att dra nya rör till varje kran. De befintliga varmvattenberedarna fungerar som en extra back up ifall vattentemperaturen inte uppnår den önskade temperaturen på 55°C, vid temperaturer under 50°C finns risk att legionellabakterier förökar sig i vattnet. Systemet behöver då inte heller dimensioneras mot maximal last, det vill säga att alla varmvattenkranar står öppna samtidigt, vilket skulle resultera i ett onödigt dyrt och överdimensionerat system.

För att säkerställa att kallt vatten från återvinningssystemet inte cirkuleras genom tanken och kyler ner den när kompressorn inte är igång, monteras en ventil med temperaturreglering, 5 i Figur 5, på inkommande vatten från värmeåtervinnings- systemet. Detta möjliggör en återcirkulation innan vattnet når tanken.

Vid dimensionering av kamflänsrören behöver flöden och temperaturer vara kända.

Temperaturerna ut från värmeåtervinningssystemet och elpannan är ställbara och

väljs till 70°C respektive 65°C. Utgående tappvatten har en temperatur på 55°C och

det inkommande antas till 10°C. Flödet och temperaturen från kylvattnet mäts under

ett par dagar för att beräkna totalt energiinnehåll samt för att få ut en

medeltemperatur, 616 MWh/år och 40°C, se bilaga 4. Längden på kamflänsrören

bestäms därefter med hjälp av, Gert Åkerman, på Outokumpu Copper Products AB,

tillverkare av kamflänsrör. Tabell 2 visar vilka slinglängder som valts för respektive

värmekälla samt in och utgående temperaturer. Dessa ger därefter följande

M

temperaturer i tanken: 20 grader i botten, 40 grader i mitten och 65 grader i toppen.

En sammanställning av utrustningen kan ses i bilaga 5.

Kopparslingor för ackumulatortank

Längd (m) Diameter (mm) Temp in (°C) Temp ut (°C)

Kylvatten 15 22 40 30

Värmeåtervinningssystem 15 22 70 60 Tappvarmvatten förvärmning 10 22 10 25 Tappvarmvatten

varmvattenslinga 15 22 25 55

Elpanna - - 65 65

Radiatorkrets - - 45 55

Tabell 2, lämpliga kamflänsrör vid installation av ackumulatortank

3.2.2 Årlig besparing

Den besparing som beräknas förutsätter att värmeåtervinningssystemet redan är införskaffat och tar bara med behovet för tappvarmvatten, då ett avancerat system som detta inte behövs för att enbart förse kontoret med värme. Priserna på den utrustning som behövs är hämtade från BoRö Pannan. Kostnaden för rördragning är inte medtagen då den är svår att uppskatta och kan till stor del göras av personal på företaget.

Ett rimligt antagande är att systemet klarar 90% av dagens varmvattenbehov på 17

MWh. Utifrån det görs en investeringskalkyl, se bilaga 6.

M

3.3 Uppvärmning av produktionslokal

Figur 6 visar den lokal där framställningen av plastfilm äger rum. I den höga delen av lokalen pågår filmblåsningen medan upprullning och bearbetning sker i den låga delen. För att tillgodose värmebehovet i den låga delen används idag en oljepanna medan den höga delen värms upp av filmblåsningsmaskinerna som genererar en stor mängd värme, temperaturen närmast taket uppgår till ca 35°C under vintern och sommartid kan den stiga till över 50°C.

Figur 6, produktionslokal, till vänster sker filmblåsning medan upprullning och hantering sker i den låga delen

För att bli av med den varma luften närmast taket finns frånluftsfläktar samt öppningsbara takluckor.

3.3.1 Återcirkulation av varm luft

I stället för att vädra bort värmen från maskinerna skulle den kunna användas till att värma upp den lägre delen av lokalen och därmed ersätta delar av den olja som används idag. Enligt information från företaget är den varma luften fri från eventuella

gifter och föroreningar bortsett från damm. Det är därför möjligt att använda en ventilationsanläggning för att suga ner den varma luften och blåsa in den i den låga delen.

Viktigt att tänka på med en ventilations- anläggning som cirkulerar runt samma luft är att fortfarande ha samma till- och frånluftsflöden i lokalen. Byts inte luften ut i lokalen kommer den till slut att bli otjänlig.

Ett alternativ är att placera ut floormaster don, se Figur 7, i den låga delen och blåsa ut den varma luften vid golvet.

Figur 7, tilluftsdon av typen floormaster

M

Nackdelen med floormaster don är att den mycket varma luften snabbt stiger upp till taket och risken finns att det blir för varmt närmast donen. För att kontrollera att luften inte överstiger 35°C, vilket kan skapa obehag, måste en inblandning av kall luft finnas. Ett rör som tar varm luft inifrån taket och ett som tar kall luft utifrån sammankopplas för att med hjälp av spjäll och en temperaturgivare styra flödet till en önskad tilluftstemperatur. Det skapas då ett övertryck i lokalen eftersom mer luft tas in än tidigare vilket kan leda till negativa konsekvenser. En möjlighet för att undvika detta övertryck är att utnyttja den svalare rumsluften med 20°C, vilken kan blandas in i stället för utomhusluft.

En möjlighet för att undvika övertryck vid kylningen av den varma luften är att utnyttja den kallare inomhusluften på 20°C istället för utomhusluft. På det sättet behöver ingen extra luft tas in och trycket hålls konstant.

En bättre lösning än att använda floormaster don är konluftspridare med smal spridningsbild, se Figur 8. Donen placeras i taket och luften får en jämn spridning över lokalen, se Figur 9, de blåmarkerade fälten har en temperatur på 35°C medan resterande del av rummet håller en temperatur på 20°C.

Figur 8, tilluftsdon av typ konluftspridare KHD-400, smal spridningsbild

Figur 9, fördelning av tilluft med konluftspridare,WinDon 2.80

Risken för att varm luft blåser direkt på personalen minimeras på grund av att luften

kommer in högt. Systemet blir därför inte lika beroende av att hålla en maximal

temperatur på 35°C och ingen kall tilluft behöver blandas in. Figur 10 visar hur en

sådan anläggning kan se ut, 1 visar var luften tas in, 2 är ventilationsaggregatet och 3

visar konluftspridarna.

M

Figur 10, ventilationsanläggning för produktionslokal

För dimensionering av anläggningen bestäms det önskade luftflödet. För att bestämma flödet beräknas först den maximala effekten för värmebehovet i den låga delen av lokalen med ekvation 1.

(ekvation 1)

Q

är den effekt som behövs för att bibehålla önskad temperatur. U är

värmeledningsförmågan samt värmemotståndet hos olika material, till exempel en vägg, och ρ är densiteten för luft. Båda kortsidorna av lokalen ansluter mot andra byggnader och räknas därför inte som ytterväggar. V

är ofrivillig infiltration samt otätheter, det vill säga den luft som kommer in via dörrar och fönster. Samtliga värden och antaganden angående värmeledningsförmågan och infiltrationen kan ses i bilaga 7. Den dimensionerande utomhustemperaturen för den här lokalen belägen utanför Örebro är ca -18°C och inomhustemperaturen har valts till 20°C. När värmebehovet är känt beräknas erforderligt luftflöde, V

, ut med ekvation 2.

(ekvation 2)

( ) ( )

) ( )

( ) , / (

) / ( ) / (

) (

) , / (

) (

20

3 3 2

2

20

C peratur utomhustem

nde mensionera di

DOT

C peratur inomhustem

T

C kg J itet värmekapac C

s m filtration in

V

m kg densitet

m area A

C m W gångstal värmegenom

U

W öring värmeöverf Q

DOT T

C V

A U Q

in P

filtration in

värme

in P filtration in j

j Värme

°

=

°

=

°

=

=

=

=

°

=

=

−

⋅

⋅ +

⋅

= ∑

&

&

&

&

ρ

ρ

(

)

P värme

luft

C T T

V Q

−

⋅

= ⋅ ρ

&

&

1

2

3

M

Beräkningarna visar att värmebehovet är som max 37kW vilket resulterar i att den 35 grader varma luften måste tillföras lokalen med ett flöde av 2,1m

/s, se bilaga 7. Det ger upphov till en total hastighet av luften i rummet till ca 0,02m/s.

3.3.2 Avgiven värme från produktionen

När värmebehovet är beräknat görs en kontroll för att verifiera att filmblåsningsmaskinerna alstrar tillräckligt med värme för att värma upp lokalen.

Maskinerna avger värme med strålning och fri konvektion. För att beräkna dessa två måste dimensionerna och temperaturen på olika ställen av maskinerna vara bekanta.

En termometer baserad på infrarött ljus används för att mäta temperaturen på tre ställen, extrudern, verktyget och plastfilmen. Efter mätningar på flera maskiner tas ett medelvärde för respektive del fram. Värmeöverföringen är även beroende av omgivande temperatur, vilken mäts vid golvet, 4 meter upp och vid taket. Plastfilmen som är 8 meter hög är varmast längst ner och kallast högst upp, vid beräkning av den avgivande värmen från filmen används medeltemperaturen över hela cylindern och omgivande temperatur på 4 meters höjd. För beräkning av konvektion används ekvation 3 till 6.

Vertikala ytor

(ekvation 3) Horisontella cylindrar

(ekvation 4)

Nu är ett dimensionslöst tal uppkallat efter Nusselt. Gr·Pr fås ur tabell med hjälp av medeltemperaturen mellan den varma ytan och omgivande medium, här är det maskinen och omgivande luft. För att få verkligt Gr·Pr ska denna faktor multipliceras med ΔT·d

där d är höjden för vertikala ytor och diametern för horisontella cylindrar.

(ekvation 5)

λ fås ur tabell och α fås via ekvation 5 ovan. Den överförda värmeeffekten ges av ekvation 6.

(ekvation 6)

( Pr )

, 10

Pr 10

13

,

0 ⋅ ⋅ < ⋅ <

= Gr Gr

Nu

( Pr )

, 10

Pr 10

11

,

0 ⋅ ⋅ < ⋅ <

= Gr Gr

Nu

( )

(

)

ktivitet värmekondu

C m W t koefficien örings

värmeöverf Nu d

°

=

°

=

= ⋅

, /

, / ²

λ

α

λ α

( T

T

)

A

Q ^& = α ⋅ ⋅ −

M

Den överförda värmeeffekten via konvektion adderas sen med effekten från strålningen vilken fås av ekvation 7.

(ekvation 7)

Dessa beräkningar görs för en maskin och multipliceras därefter med antalet maskiner, åtta stycken. De värden som använts och resultat vid uträkningarna kan ses i bilaga 8. I Tabell 3 har uppvärmningskraven för ventilationsanläggningen samt den värme som maskinerna alstrar sammanställts. Detta visar tydligt att värmen som alstras i den höga delen räcker till för att värma upp den låga delen.

Värmebehov 37 kW Luftflöde 35°C 2,1 m

/s

Värme från 1 maskin 11 kW Alla maskiner, 8st 89 kW

Tabell 3, värmebehovet ventilationsanläggningen måste klara av, samt genererad värme från produktionen

3.3.3 Dimensionering av ventilationsanläggning

Vid dimensionering av ventilationsanläggningen bestäms först diametern på kanalen.

Eftersom detta är en fabrikslokal med hög ljudnivå är kravet på låg hastighet i kanalerna inte lika viktig som vid dimensionering av en anläggning avsedd för bostad eller kontor. Hög hastighet ger nämligen upphov till buller i kanalerna, för ett bostadshus är högsta hastighet 4 m/s. Fram till fläktarna används ett rör med diametern 630mm som med ett flöde på 2,1 m

/s ger en hastighet på 7 m/s vilket är godkänt. Samma rör används ut från fläkten eftersom här går samma flöde. Därefter fördelar luften sig på sex konluftspridare med ett flöde på vardera 0,35 m

/s, till dessa kanaler används rör med diametern 400mm. Hastigheten i dessa kanaler varierar mellan 3 och 8,5 m/s beroende på hur många tilluftsdon som har passerats, se Figur 1 i bilaga 10.

Vid val av fläkt måste tryckfallet i systemet vara bekant. Då flöden och hastigheter är kända kan tryckfallet per meter i raka rör och engångsförluster i avgreningar och tillufstdon läsas ut från diagram, se bilaga 9. Största tryckfallet från inlopp till utlopp beräknas till 151 Pa, se bilaga 10, vilket bestämmer den minsta tryckökningen från fläkten. Eftersom luften innehåller damm och andra partiklar används ett fläktaggregat med inbyggt filter, tryckfallet över filtret inkluderas i tryckökningen från fläkten. Värmebehovet kommer inte alltid att vara så stort som det dimensionerande behovet och därför bör fläkten vara frekvensstyrd, dvs uteffekten ska gå att styra. På så sätt kan den användas bättre och hålla en jämnare temperatur i lokalen. Den styrs emot en temperaturgivare i rummet som känner av temperaturen

( )

(

)

8 4

4

/ 10

67 ,

5 W m K

nt konsta Boltzmanns

Stefan al emissionst

T T A

Q _{yta omgivandeytor}

⋅ −

=

−

=

=

−

⋅

⋅

⋅

=

σ ε

σ ε

&

M

och ökar respektive minskar fläktens kapacitet beroende på hur temperaturen ändras.

Ett aggregat som uppfyller detta är ”Luftbehandlingsaggregat EU” storlek 22 från Fläkt Woods, aggregatet har en tryckökning med 200 Pa vid önskat flöde.

Ett alternativ till det dyra luftbehandlingsaggregatet som inkluderar fläkt med frekvensstyrning, styrutrustning och inbyggt filter är att använda en separat fläkt från Fläkt Woods, frekvensstyrning från Siemens och filterskåp med filter ifrån Ekonomifilter vilket reducerar kostnaden från 45000 till 25000. Nackdelen är att med flera olika detaljer som inte överensstämmer exakt måste modifieringar göras vilket kan ge upphov till stora oförutsedda kostnader i form av extra arbete och material.

Därför rekommenderas alternativet med ett komplett aggregat. En annan fördel med det kompletta aggregatet är att det har mer finesser och styrningsmöjligheter vilket medför en möjlighet att koppla in uteluft som sommartid kan användas för att kyla lokalen.

3.3.4 Injustering

För att få samma luftflöde ut ur alla konluftspridare med vald fläkt måste tryckfallet från inlopp till utlopp vara lika med tryckökningen från fläkten. För till exempel konluftspridare 3 och 4, se Figur 1 i bilaga 10, är tryckfallet 151 Pa, det måste ökas med 49 Pa för att flödet ska bli 0,35 m

/s vid en tryckökning från fläkten med 200 Pa.

Justering av tryckfallet görs med ett reglerspjäll, se Figur 11, som installeras före varje don. Hur injusteringsspjället ska ställas in för önskat tryckfall kan ses i bilaga 9.

De inställningar som bör göras är införda i bilaga 10.

Utseendet av rördragningen kan komma att ändras, vilket medför att även tryckfallen ändras. För att slippa räkna om tryckfallen installeras flödesmätare innan tilluftsdonen, på så sätt är det lätt att se om luftflödet är det önskade eller om det behöver justeras. Utrustningen för

ventilationsanläggningen är sammanställd i bilaga 11.

3.3.5 Årlig besparing

Vid beräkning av minskad oljeförbrukning antas att ventilationsanläggningen kan

ersätta 95 % av dagens behov av olja. Allt går inte att ersätta eftersom produktionen

står stilla under julhelgen och då genereras ingen värme från maskinerna. Eftersom

Figur 11, injusteringsspjäll modell BDEP-1-400

M

Kostnad för installation av anläggningen, det vill säga hänga upp och dra alla rör har erhållits via offert från Jacobssons Plåt. Priset på offerten är ett ca pris och förutsätter att det finns plats för skylift. Hyra av skylift ingår i offerten.

Priset på luftbehandlingsaggregatet har erhållits av Fläkt Woods och priset på

kanalsystemet har tagits fram med listpriser varpå Fläkt Woods erbjuder en rabatt på

50 %. Eventuellt behöver ett nytt golv byggas där fläktaggregatet ska stå, vilket också

tas med i investeringsberäkningarna. Slutligen görs en investeringskalkyl för att

kontrollera lönsamheten av förslaget, se bilaga 12.

M

3.4 Belysning granulatplan

Belysningen är en av de största energiförbrukarna bortsett från maskiner i produktionen. Det finns därför mycket el att spara med en ny effektiv belysning. Två lokaler studeras för att kontrollera hur mycket en omkonstruktion av belysningen kan reducera elförbrukningen. Den första lokalen, granulatplanet, har gammal befintlig belysning medan den andra, lagertältet, är under byggnation och kommer utrustas med ny effektiv belysning med HF-don.

Figur 12 nedan visar granulatplanet där vissa sorters granulat, råvara i form av plastkulor, förvaras. Granulatet blandas in med den råvara som fungerar som bas vid framställning av plastfilmen. Basråvaran förvaras i stora silors utanför fabriken. I den främre delen av granulatplanet förvaras granulatet antingen i säckar packade på pall eller i större åttkantiga behållare. I den bortre delen av lokalen sker blandning av olika material för att få önskat recept på plastblandningen. Blandningen sker till och från under hela dygnet.

Figur 12, granulatplan med befintlig belysning

Den befintliga belysningen sitter monterad som Figur 12 visar. För att hålla ner kostnaden vid en ombyggnation av belysningen med nya effektiva armaturer med HF-don och T5rör används existerande armaturlinor. Det resulterar i lika många rader men färre armaturer per rad.

3.4.1 Nya armaturer

Vid en jämförelse mellan gammal och ny belysning måste ljusstyrkan vara lika för att

få ett rättvist resultat. Den befintliga ljusstyrkan kontrolleras med hjälp av en lux-

mätare, ett flertal punkter mäts i rummet och därefter beräknas ett medelvärde fram

till 380 lux. När ljusstyrkan är känd beräknas hur många lysrörsarmaturer som behövs

M

hur ljuset ändras om bländskydd installeras. Programmet som har använts är DIALux 4.1 från Thorn Lighting AB. En teoretisk kontroll med ekvation 8 och 9 har gjorts för att kontrollera trovärdigheten i programmet.

(ekvation 8)

Ljusflödet, Φ, beror av vilka lysrör som installeras och bibehållningsfaktorn, β, motsvarar hur mycket ljus armaturen ger efter en längre tid då den har blivit utsatt för damm och smuts. Belysningsverkningsgraden, η, fås ur tabell när rumsindex, k, och rummets reflektioner är bestämda. Rumsindex fås med följande ekvation:

(ekvation 9)

Bibehållningsfaktorn och de reflektionsvärden som går bra att tillämpa på dessa lokaler kan ses i Tabell 4. Jämförelsen mellan teoretiska beräkningar och beräkningarna från programmet överensstämmer vilket visar att det kan användas, se bilaga 13.

β 0,9 Reflektionsfaktorer

Tak 0,7 Vägg 0,5 Golv 0,2

Tabell 4, använda värden vid beräkning av ljusstyrka

På marknaden finns idag ett stort utbud av olika lysrörsarmaturer. En vanlig, populär armatur för industriändamål är ”Indus RDx 2*49W bred” från Thorn Lighting AB.

Denna modell har använts vid beräkningar för ny belysning. Tabell 5 visar hur många r

ningsfakto l

bibehål

umentation armaturdok

från tabell ur rad verkningsg belysnings

lumen armatur

per ljusflöde

m area rummets A

lux an ningsstyrk medelbelys

E

armaturer antal

N

A N E

med med

=

=

=

=

=

=

⋅

⋅

= ⋅

β η φ

β η φ

, , ,

,

2

( )

ing längdriktn as

armaturern tvärs

vägen på längden t

ing längdriktn as

armaturern med

parallell vägen

på längden l

et arbetsplan över

gshöjd upphängnin as

armaturern h

index rums k

t l h

t k l

m m

=

=

=

=

+

⋅

= ⋅

M

armaturer som behövs av den nya sorten för att uppnå samma belysningsnivå som tidigare.

Armatur typ 2*38 Indus RDx 2*49 bred

Antal 66 37

Installerad effekt, kW 6 4 Ljusstyrka, Lux 380 480

Tabell 5, jämförelse mellan befintlig och alternativ belysning

Den installerade effekten fås genom att addera effekten från lysrören och sedan multiplicera med en korrektionsfaktor beroende på sort av armatur. En gammal armatur utan HF-don har faktorn 1,25 medan nya med HF-don har 1,1, Ljuskultur.

Medelljusstyrkan blir högre än den gamla men det är bättre än att ta bort en rad armaturer vilket skulle leda till sämre ljusfördelning. En annan fördel är att det är möjligt att sätta in bländskydd i armaturerna för ett mer behagligt ljus, vilket medför att medelljusstyrkan hamnar på 380 lux. En industrilokal med vanligt arbete utan speciella ljuskrav bör ha en ljusstyrka på 300-500 lux, Månson och Schönbeck (2003).

Figur 13 visar ljusfördelningen i rummet med den nya belysningen. Mer information om ljusfördelningen och placeringen av lysrörs- armaturerna kan ses i bilaga 14.

3.4.2 Närvarostyrd belysning

För att göra belysningen mer effektiv kontrolleras möjligheten att närvarostyra vissa armaturer. I den smala delen av rummet pågår som tidigare nämnts arbete till och från hela dygnet. I den andra delen, som fungerar som lager, är det endast några få transporter fram och tillbaka med råvarumaterial samt en del förbipassage dagtid.

Den delen är möjlig att närvarostyra. En armatur som är placerad i den gång där förbipassage brukar ske lämnas utanför styrningen för att fungera som stödbelysning.

På så sätt finns det alltid ljus även om systemet skulle fallera och inte tänder upp. I Figur 14 visas med rött vilka armaturer som ingår i systemet med närvarostyrning och med gult vilka som lyser konstant.

Figur 13, ljusfördelning med ny belysning

M

Figur 14, placering av ny belysning, röd markering för närvarostyrda armaturer, gul för de som alltid lyser

Den närvarostyrda belysningen styrs med rörelse- detektorer. Detektorerna känner av värmeförändringar i rummet med hjälp av infrarött ljus. En människo- kropp avger hela tiden värme, när en person kommer in i lokalen kommer därför en lokal värmeförändring att ske. Vid en värmeförändring i rummet skickas en impuls från detektorn till ett relä som slår på belysningen. När aktiviteten upphör i rummet väntar detektorn upp till 15 minuter innan den skickar en ny impuls för att slå av belysningen. Väntetiden för att slå av belysningen är ställbar och kompenserar ytor som eventuellt inte täcks av detektorn. Det är viktigt då placeringen av pallar och material kan variera.

Detektorerna kan utrustas med olika linser för att täcka olika fält, ett exempel är lins nummer 41 från Extronic, se Figur 15.

Figur 15, exempel på lins till

rörelsedetektor

M

I den här lokalen är det lagom med en detektor i varje hörn. Figur 16 visar hur belysningsområdet blir för detektorerna, det gula motsvarar ett närområde med 90° medan det röda är ett smalare fält som känner av längre bort.

Vi placering av detektorer är det viktigt att placera dem så att de som går in i lokalen passerar förbi detektorn istället för att gå emot eller ifrån den. Vid passage förbi en detektor passeras flera ljusstrålar och den har då lättare att detektera en värmeförändring till skillnad mot när någon går emot eller ifrån detektorn varpå de befinner sig i samma ljusstråle hela tiden. Utrustningen för att styra den nya belysningen samt hur den ska kopplas kan ses i bilaga 15.

3.4.3 Årlig besparing

Investeringskostnaden för den nya belysningen innefattar allt material samt arbete.

Arbetstiden för uppsättning och inkoppling av varje ny armatur antas vara 1 timme, inklusive rivning av gammal belysning samt kabeldragning för ny. För minskad elförbrukning jämförs installerad effekt för ny belysning med dagens samt en tidsreducering med 5000h för den närvarostyrda belysningen, se bilaga 14.

Eftersom lystiden minskar för den närvarostyrda belysningen blir intervallen för byte av lysrör längre vilket reducerar den årliga kostnaden i form av arbete och nya lysrör.

Den minskade arbetskostnaden är svår att uppskatta och tas därför inte med i den ekonomiska beräkningen. Lysrören antas bli utbytta efter 8200 timmar. Utifrån detta görs en investeringskalkyl, se bilaga 16.

Figur 16, placering av detektorer

och deras avkänningsområde

M

3.5 Belysning lagertält

Lagertältet är den andra byggnaden som studeras för effektivare belysning.

Lagertältet kommer att bli ett nytt färdigvarulager, men står inte färdigt ännu. I och med byggnationen ingår nya effektiva armaturer med HF-don. Belysningen som ingår är planerad för konstant drift, dvs ingen annan styrning än en vanlig strömbrytare.

Med sådan belysning och kontinuerlig transport med truck in och ut kommer belysningen alltid att vara tänd. Lagertältet kommer att ha tre portar, två för utlastning och en från produktionen. Armaturerna hängs upp på tre stålvajrar med sju armaturer i varje. Figur 17 visar tältet och hur belysningen är placerad.

Figur 17, lagertält med tillhörande belysning

3.5.1 Närvarostyrd dynamisk belysning

För att minska elanvändningen kan närvarostyrning installeras även i lagertältet, men i en lokal där truckar transporterar stora, tunga pallar är det väldigt viktigt att det alltid finns ljus. En helt nedsläckt lokal kan orsaka olyckor samt skapa obehag för dem som befinner sig där. Därför behöver ett antal av lysrörsarmaturerna fungera som stödbelysning som alltid är tänd. Ett jämnt fördelat ljus med stödbelysningen erhålls om två armaturer från vardera armaturlina används, de är markerade med gult i Figur 18. De resterande rödmärkta är aktuella för styrning.

Figur 18, lagertält, gulmarkerade armaturer är stödbelysning, och röda är styrd

M

För att minska elförbrukningen så mycket som möjligt bör belysningen endast vara tänd när någon vistas i lokalen, förutom stödbelysningen som alltid lyser. Då är ett närvarostyrt dynamisk belysningssystem det bästa.

Med hjälp av personalen uppskattas att en truck kör in och lämnar en pall ca 3 gånger per timme. Lagertältet är gjort av en ljus tältduk vilket medför ljusinsläpp dagtid. Då belysningen tänds så ofta som tre gånger i timmen är närvarostyrd dynamisk belysning att föredra. För att möjliggöra denna funktion måste lysrörsarmaturerna förses med dimbara HF-don. Dynamisk belysning fungerar så att den styr ljusstyrkan efter behov. En separat fotocell kopplas till styrenheten som kan känna av om det är natt eller dag, på så sätt går det att ställa in önskad effekt på belysningen vid olika ljusinsläpp. Styrenheten klarar av fyra olika ljuslägen. När någon kliver in i rummet tänds belysningen upp till önskad nivå beroende på övrigt ljusinsläpp. Även i detektorerna finns inbyggda fotoceller som känner av ljusinsläppet från tältet. Är ljuset tillräckligt förhindrar detektorerna att belysningen tänds upp.

När sista personen lämnar rummet sänks belysningen till 2-4% av total effekt, om aktivitet i rummet uteblir under 1-2 timmar släcks belysningen ner helt. Fördelen med att gå ner till en låg effekt i stället för att slå av helt är att belysningen kan tändas upp till önskad effekt utan någon fördröjning, eftersom lysrören inte behöver förvärmas.

Livslängden på lysrören ökar också då de har ett begränsat antal tänd och släckningar.

Eftersom belysningen tänds upp så fort kan fördröjningen i närvarodetektorerna minskas från 15minuter till 5minuter och kanske ännu lägre, beroende på hur pass bra detektorerna täcker lokalen.

Figur 21, placering av rörelsedetektorer i lagertält

För att täcka så stor yta som möjligt används både vägg- och takmonterade detektorer, se Figur 19 och Figur 20.

Figur 19, takmonterad detektor

M

när någon kliver in. Takdetektorerna täcker en rund yta vars diameter motsvarar 3 gånger upphängningshöjden. I lagertältet sitter belysningen och detektorerna på 5 meters höjd och täcker då en radie av 15 meter. De väggmonterade detektorerna förses med olika linser för bästa detekteringsförmåga. I bilaga 17 finns uppgifter på de komponenter som behövs samt en beskrivning över hur inkoppling sker.

3.5.2 Årlig besparing, närvarostyrd dynamisk belysning

Dagtid när ljusinsläppet är tillräckligt stor kan belysningen vara nedsläckt och kvällstid är den bara igång när någon befinner sig i rummet. Uppskattningsvis kan ett sådant här system halvera belysningstiden för den närvarostyrda belysningen. Utifrån detta beräknas minskad elanvändning, minskade kostnader för nya lysrör samt byte av dessa antas minska med minskat antal drifttimmar.

Installation av det nya systemet antas till tre arbetsdagar för en person. Därefter görs en investeringskalkyl, se bilaga 18.

3.5.3 Dagsljusrelaterad belysning

Ett alternativ till närvarostyrd dynamisk belysning är en enkel styrning med ett ljusrelä som känner av ljusinsläppet i tältet. Likt den närvarostyrda dynamiska belysningen får samma armaturer fungera som stödbelysning varpå de övriga regleras.

Det är en enkel styrning som endast känner av ljusinsläppet i tältet. Ett ljusrelä placeras ovanför armaturerna för att inte störas av dem. När ljusinsläppet blir tillräckligt skickas en signal som släcker ned belysningen. Mot kvällen då det börjar skymma känner ljusrelät av detta och tänder upp belysningen igen. För att fotocellen inte ska få problem med eventuellt månsken sätts ett tidsstyrt relä in. Med hjälp av det kommer signalen från ljusrelät att blockeras nattetid och enbart fungera under dagen. De komponenter som behövs kan ses i bilaga 19.

3.5.4 Årlig besparing, dagsljusrelaterad belysning

Drifttiden antas minska med ca en tredjedel för den styrda belysningen vilket motsvarar den ljusaste delen av dagen. Utifrån det beräknas minskad elförbrukning.

Minskade kostnader i form av minskat byte av lysrör görs på samma sätt som för den närvarostyrda dynamiska belysningen.

Installationen av styrningen antas ta en arbetsdag då inga nya HF-don behöver

inmonteras i lysrörsarmaturerna. Därefter görs en investeringskalkyl, se bilaga 20.

R

4 R ^ESULTAT

I detta kapitel redogörs för ekonomiska vinster/förluster som uppkommer vid genomförande av de förslag som tagits fram i tidigare kapitel.

4.1 Uppvärmning av kontorslokal

Resultatet av att installera ett Värmeåtervinningssystem till kompressorn för att förse kontorslokalen med värme kan reducera elanvändningen för uppvärmning av kontoren med 90 %. Övriga resultat kan ses i Tabell 6.

Befintlig anläggning Alternativ lösning

Elpanna ”EP 42E” 42 kW Elpanna ”EP 42E” 42 kW Värmebehov 76 MWh

Värme från

Värmeåtervinningssystem 68,4 MWh Kylfläktar till

kompressorrum 3 kW Värmebehov el 7,6 MWh Drifttid kylfläktar, 8200h 24,6 MWh Kylfläktar till kompressorrum 3 kW

Drifttid kylfläktar, 5500h 16,5 MWh

Totalt elbehov 100,6 MWh 24,1 MWh

Minskat elbehov per år 76,5 MWh

Minskad elkostnad 29 000 kr

Investeringskostnad 47 000 kr

Återbetalningstid 1,6 år

Återbetalningstid med 20% internränta 2,2 år

Ekonomisk livslängd 10 år

R

Den summerade kostnaden år för år med det gamla och det nya systemet kan ses i Diagram 4. Där finns även en jämförelse med hur totala kostnaden ökar med en ökning på 4 % av elpriset.

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 År

Återvinningssystem, ökande elpris El, ökande elpris

El

Energiåtervinningssystem

Diagram 4, jämförelse av totalkostnad för nytt respektive befintligt värmesystem

Total kostn a d Tkr