Advanced

Mot fjärde generationens fjärrvärme

Carlson, Sofia LU and Göransson Akhlaghi, Sofia LU (2016) MVK920 20161
Department of Energy Sciences
Abstract (Swedish)
Att använda råvaror och energi så effektivt som möjligt är en utvecklingsriktning som genomsyrar hela samhället. Ett resultat av detta är att nya regler och ny teknik har lett till att nya byggnader använder värme mer effektivt än tidigare. Då fjärrvärme står för drygt hälften av uppvärmningen i Sverige innebär en förändrad värmeanvändning nya förutsättningar för fjärrvärmens framtida utveckling. Effektivare värmeanvändning öppnar upp för fjärrvärme med lägre framtemperatur vilket möjliggör användandet av billigare material så som plaströr men även integrering av lågvärdig spillvärme i fjärrvärmenätet. Detta ligger i linje med fjärde generationens fjärrvärme (4GFV). Den här studiens syfte är att se hur 4GFV skulle kunna genomföras i... (More)
Att använda råvaror och energi så effektivt som möjligt är en utvecklingsriktning som genomsyrar hela samhället. Ett resultat av detta är att nya regler och ny teknik har lett till att nya byggnader använder värme mer effektivt än tidigare. Då fjärrvärme står för drygt hälften av uppvärmningen i Sverige innebär en förändrad värmeanvändning nya förutsättningar för fjärrvärmens framtida utveckling. Effektivare värmeanvändning öppnar upp för fjärrvärme med lägre framtemperatur vilket möjliggör användandet av billigare material så som plaströr men även integrering av lågvärdig spillvärme i fjärrvärmenätet. Detta ligger i linje med fjärde generationens fjärrvärme (4GFV). Den här studiens syfte är att se hur 4GFV skulle kunna genomföras i Malmö-Burlövs fjärrvärmenät med avseende på teknik, ekonomi och resurseffektivitet. Detta genomfördes genom en litteraturstudie samt att simulera två möjliga systemlösningar för 4GFV i ett område i Malmö och jämföra dessa med ett konventionellt fjärrvärmesystem.

De två systemlösningarna dimensionerades och simulerades med hänsyn taget till legionellasäkerhet i tappvarmvattnet och krav på byggnadsuppvärmning. Den ena systemlösningen var lågtempererad fjärrvärme (LTFV) med en fram- respektive returtemperatur på 65/35 °C. I detta system förekom både PEX- och stålledningar i fjärrvärmenätet. Den andra systemlösningen var ultralågtempererad fjärrvärme (ULTFV) med en fram- respektive returtemperatur på 41/20 °C i kombination med en värmepump eller elvärmare lokalt i varje byggnad för tappvarmvattenberedning. I ULTFV-nätet förekom endast PE-ledningar. Det konventionella fjärrvärmesystemet utformades som ett referenssystem och byggde på samma teknik och parametrar som Malmö-Burlövs fjärrvärmenät idag. Det undersökta området bestod av 35 kombihus och 15 villor. Värmebehovet för byggnaderna erhölls utifrån svenska bestämmelser för uppvärmningsbehov i lågenergihus samt tappvarmvatten-användningen som räknades ut från schabloner från Energimyndigheten. Simuleringarna gjordes i NetSim, ett kommersiellt simuleringsprogram som används för både fjärrvärme och fjärrkyla.

Resultaten från simuleringarna indikerade att de båda systemen var fullt implementerbara i området. LTFV-systemet minskade värmeförlusterna med 47 % på årsbasis i jämförelse med referenssystemet och ULTFV-systemet minskade värmeförlusterna med 63 %. LTFV- och ULTFV-systemet fordrade dock extra elenergibehov jämfört med referenssystemet motsvarande 50 MWh/år respektive 800 MWh/år. Denna elenergi står för extra pumpning och el till värmepumpar och elvärmare för ULTFV-systemet. Båda systemlösningarna var mindre ekonomiskt lönsamma än referenssystemet. Detta berodde främst på att systemlösningarna medförde högre kostnader, både för grundinvestering samt för drift och underhåll. Om marginalproduktionskostnaden minskades för systemlösningarna, vilket skulle kunna vara möjligt med exempelvis spillvärme, kunde de generera en lika hög som eller högre ekonomisk lönsamhet än referenssystemet. Primärenergianvändningen för systemlösningarna berodde till stor del av elens samt fjärrvärmens primärenergifaktorer. Med dagens primärenergi-faktorer skulle referenssystemet ha en lägre primärenergianvändning, men om spillvärme skulle integreras i systemlösningarna skulle resultatet vara det motsatta.

Simuleringarna visade att låga returtemperaturer är avgörande för ett välfungerande system. Problem med detta hör ofta ihop med kundernas låga incitament att underhålla sina fjärrvärme-centraler för ett erhålla en god avkylning. Skulle fjärrvärmebolaget äga fjärrvärmecentralerna skulle det finnas större möjligheter att bibehålla en god avkylning. LTFV-systemet uppfyller inte 4GFV som definierad i denna studie eftersom framtemperaturen är för hög på grund av den svenska lagstiftningen om legionella. En annan lagstiftning som skulle tillåta lägre tappvarmvattentemperatur förutsatt att legionellasäkerhet kan garanteras skulle underlätta för införandet av 4GFV i framtiden. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Carlson, Sofia LU and Göransson Akhlaghi, Sofia LU
supervisor
organization
course
MVK920 20161
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Fjärde generationens fjärrvärme, lågtempererad fjärrvärme, värmeförluster, spillvärme, returtemperatur
report number
ISRN LUTMDN/TMHP-16/5365-SE
ISSN
0282-1990
language
Swedish
id
8885945
date added to LUP
2016-06-30 15:41:18
date last changed
2016-06-30 15:41:18
@misc{8885945,
  abstract     = {Att använda råvaror och energi så effektivt som möjligt är en utvecklingsriktning som genomsyrar hela samhället. Ett resultat av detta är att nya regler och ny teknik har lett till att nya byggnader använder värme mer effektivt än tidigare. Då fjärrvärme står för drygt hälften av uppvärmningen i Sverige innebär en förändrad värmeanvändning nya förutsättningar för fjärrvärmens framtida utveckling. Effektivare värmeanvändning öppnar upp för fjärrvärme med lägre framtemperatur vilket möjliggör användandet av billigare material så som plaströr men även integrering av lågvärdig spillvärme i fjärrvärmenätet. Detta ligger i linje med fjärde generationens fjärrvärme (4GFV). Den här studiens syfte är att se hur 4GFV skulle kunna genomföras i Malmö-Burlövs fjärrvärmenät med avseende på teknik, ekonomi och resurseffektivitet. Detta genomfördes genom en litteraturstudie samt att simulera två möjliga systemlösningar för 4GFV i ett område i Malmö och jämföra dessa med ett konventionellt fjärrvärmesystem.

De två systemlösningarna dimensionerades och simulerades med hänsyn taget till legionellasäkerhet i tappvarmvattnet och krav på byggnadsuppvärmning. Den ena systemlösningen var lågtempererad fjärrvärme (LTFV) med en fram- respektive returtemperatur på 65/35 °C. I detta system förekom både PEX- och stålledningar i fjärrvärmenätet. Den andra systemlösningen var ultralågtempererad fjärrvärme (ULTFV) med en fram- respektive returtemperatur på 41/20 °C i kombination med en värmepump eller elvärmare lokalt i varje byggnad för tappvarmvattenberedning. I ULTFV-nätet förekom endast PE-ledningar. Det konventionella fjärrvärmesystemet utformades som ett referenssystem och byggde på samma teknik och parametrar som Malmö-Burlövs fjärrvärmenät idag. Det undersökta området bestod av 35 kombihus och 15 villor. Värmebehovet för byggnaderna erhölls utifrån svenska bestämmelser för uppvärmningsbehov i lågenergihus samt tappvarmvatten-användningen som räknades ut från schabloner från Energimyndigheten. Simuleringarna gjordes i NetSim, ett kommersiellt simuleringsprogram som används för både fjärrvärme och fjärrkyla.

Resultaten från simuleringarna indikerade att de båda systemen var fullt implementerbara i området. LTFV-systemet minskade värmeförlusterna med 47 % på årsbasis i jämförelse med referenssystemet och ULTFV-systemet minskade värmeförlusterna med 63 %. LTFV- och ULTFV-systemet fordrade dock extra elenergibehov jämfört med referenssystemet motsvarande 50 MWh/år respektive 800 MWh/år. Denna elenergi står för extra pumpning och el till värmepumpar och elvärmare för ULTFV-systemet. Båda systemlösningarna var mindre ekonomiskt lönsamma än referenssystemet. Detta berodde främst på att systemlösningarna medförde högre kostnader, både för grundinvestering samt för drift och underhåll. Om marginalproduktionskostnaden minskades för systemlösningarna, vilket skulle kunna vara möjligt med exempelvis spillvärme, kunde de generera en lika hög som eller högre ekonomisk lönsamhet än referenssystemet. Primärenergianvändningen för systemlösningarna berodde till stor del av elens samt fjärrvärmens primärenergifaktorer. Med dagens primärenergi-faktorer skulle referenssystemet ha en lägre primärenergianvändning, men om spillvärme skulle integreras i systemlösningarna skulle resultatet vara det motsatta.

Simuleringarna visade att låga returtemperaturer är avgörande för ett välfungerande system. Problem med detta hör ofta ihop med kundernas låga incitament att underhålla sina fjärrvärme-centraler för ett erhålla en god avkylning. Skulle fjärrvärmebolaget äga fjärrvärmecentralerna skulle det finnas större möjligheter att bibehålla en god avkylning. LTFV-systemet uppfyller inte 4GFV som definierad i denna studie eftersom framtemperaturen är för hög på grund av den svenska lagstiftningen om legionella. En annan lagstiftning som skulle tillåta lägre tappvarmvattentemperatur förutsatt att legionellasäkerhet kan garanteras skulle underlätta för införandet av 4GFV i framtiden.},
  author       = {Carlson, Sofia and Göransson Akhlaghi, Sofia},
  issn         = {0282-1990},
  keyword      = {Fjärde generationens fjärrvärme,lågtempererad fjärrvärme,värmeförluster,spillvärme,returtemperatur},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Mot fjärde generationens fjärrvärme},
  year         = {2016},
}