Det här verket har digitaliserats vid Göteborgs universitetsbibliotek och är fritt att använda. Alla tryckta texter är OCR-tolkade till maskinläsbar text. Det betyder att du kan söka och kopiera texten från dokumentet. Vissa äldre dokument med dåligt tryck kan vara svåra att OCR-tolka korrekt vilket medför att den OCR-tolkade texten kan innehålla fel och därför bör man visuellt jämföra med verkets bilder för att avgöra vad som är riktigt. h is work has been digitized at Gothenburg University Library and is free to use. All printed texts have been OCR-processed and converted to machine readable text. h is means that you can search and copy text from the document. Some early printed books are hard to OCR-process correctly and the text may contain errors, so one should always visually compare it with the ima- ges to determine what is correct. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 CM Rapport R124:1982 Värmepump med uteluft som värmekälla Projektering av värmepumpsystem för befintligt flerbostadshus i Söderköping Lennart Jansson Ove Strindehag INSTITUTET FÖR BYGGDOKUÏVïh'N i A i ! QN Accnr K D. o R124 : 1 982 VÄRMEPUMP MED UTELUFT SOM VÄRMEKÄLLA Projektering av värmepumpsystem för befintligt flerbostadhus i Söderköping Lennart Jansson Ove Strindehag Denna rapport hänför sig till forskningsanslag 801446-4 från Statens råd för byggnadsforskning till Fläkt Evaporator AB, Jönköping. I Byggforskningsrådets rapportserie redovisar forskaren sitt anslagsprojekt. Publiceringen innebär inte att rådet tagit ställning till åsikter, slutsatser och resultat. R124 : 1982 ISBN 91-540-381,4-6 Statens råd för byggnadsforskning, Stockholm LiberTryck Stockholm 1982 INNEHÅLL 1 . INLEDNING ......................... 5 2. SYSTEMLÖSNING ..................... 7 2.1 Värmeanläggning ................... 7 2.2 Undercentraler .................... 11 2.3 Styrsystem ........................ 11 3. ENERGIBESPARING ................... 13 3.1 Tidigare energiförbrukning ....... 13 3.2 Energiförbrukning med värmepump .... 13 4. LÖNSAMHETSBERÄKNING .............. 15 4.1 Installationskostnader . .......... 15 4.2 Beräknad internränta .............. 16 5. SLUTSATSER ....................... 17 BILAGA 1 Uppdatering av rapporten R70 : 1 980 ........................ 19 BILAGA 2 Ljudberäkningar ............... 25 LITTERATUR .............................. 33 SAMMANFATTNING .......................... 35 1 INLEDNING De tekniska och ekonomiska förutsättningarna för in­ stallation av eldrivna uteluftsvärmepumpar i flerbo- stadshus med befintlig panncentral har tidigare be­ handlats i BFR-rapporten R70:1980 (Danielsson et al, 1980). I föreliggande rapport redovisas resultatet av projekteringsarbetet för en sådan installation i en fastighet i kvarteret Tor i Söderköping. Fastigheten ifråga förvaltas av Byggnads AB Henry Ståhl och den omfattar tre stycken flerbostadshus med sammanlagt 69 lägenheter och fyra mindre affärslokaler. Den systemlösning som beskrivits i den tidigare rap­ porten (Danielsson et al, 1980) förutsätter att tapp­ varmvattnet kan värmas centralt med hjälp av värme­ pumpens hetgaskylare. Eftersom värmningen av tapp­ varmvattnet till de tre husen i kvarteret Tor sker i undercentraler kan den nämnda systemlösningen ej till- lämpas i denna värmeanläggning. Detta medför att man är hänvisad till en systemlösning som ger något lägre energibesparing jämfört med de tidigare beräkningarna. Â andra sidan har framledningstemperaturen med R22 som köldmedium ökats från 45 till 50 °C, vilket leder till en något förbättrad energibesparing. Vid den tidigare utredningen beräknades lönsamheten för olika stora värmepumpsystem och för olika grader av överdimensionering hos radiatorsystemet. Valet av gränstemperatur, dvs den utetemperatur ned till vilken värmepumpen själv svarar för hela värmebehovet, visade sig härvid ha avgörande betydelse för lönsam­ heten. En kompletterande lönsamhetsberäkning med mer aktuella priser för olja och elenergi redovisas därför i föreliggande rapport (BILAGA 1). I denna rapport redovisas även den systemlösning som valts för värmepumpsystemet för kvarteret Tor och den energi- och oljebesparing som detta system beräknas ge. Vidare har installationskostnaden beräknats med utgångspunkt från lämnade offerter för byggnadsarbe­ ten, rör- och elinstallationer, värmepumpaggregat samt reglerutrustning. Likaså anges den beräknade lönsam­ heten för det projekterade värmepumpsystemet. De rit­ ningar, beskrivningar och anvisningar som legat till grund för offertarbetet redovisas däremot ej i denna rapport. Ett problem som ägnats stort intresse vid projekter­ ingen av värmepumpsystemet för kvarteret Tor är ljud­ problemet. Både värmepumpens kompressor och den utom­ hus placerade förångarenheten måste härvid noga be­ aktas. De ljudtekniska mätningar och beräkningar som genomförts i samband med projekteringsarbetet redo­ visas i denna rapport som separat bilaga. 72 SYSTEMLÖSNING 2.1 Värmeanläggning Den befintliga värmeanläggningen består av en pann­ central i källarplanet med två oljeeldade pannor samt tre undercentraler A, B och C (en undercentral för varje hus, se figur 1, 2 och 3). I huset med panncen­ tral (hus C) är undercentralen placerad i pannrummet. I pannrummet kommer även värmepumpens kompressor och kondensor samt tre seriekopplade ackumulatortankar om tillsammans 1600 liter för radiatorvatten att placeras. Värmepumpens förångare är placerad utomhus, ca 20 m från pannrummets yttervägg. Tre olika driftfall för värmeanläggningen kan särskiljas: 1. Enbart värmepump. 2. Samtidig drift av värmepump och panna. 3. Enbart panndrift. Omkopplingen mellan de olika driftfallen sker med hjälp av en trevägs styrventil på vattenkretsen vid utgången från kondensorn samt en trevägs reglerventil (förshunt med ändlägesbrytare) på utgående stamledning till undercentralerna. Då enbart värmepumpen är i drift är kondensorkretsen via styrventilen direkt kopplad till ackumulator- tankarna. Förshuntventilen är helt öppen så att vat­ ten med högsta möjliga temperatur leds fram till under­ centralerna. Värmepumpen körs intermittent och startas med en termostat på ackumulatortanken för utgående hetvatten. Både start- och stopptemperatur är ställ­ bara. Då värmepumpen är i drift är vattenflödet ge­ nom kondensorn ca 10 l/s, medan flödet i det övriga systemet är ca 5 l/s, varför en separat kondensor- vattenpump är nödvändig. Önskas värme till radiator­ kretsen eller tappvarmvattenvärmeväxlaren öppnas reg- lerventilen till respektive krets. Då både värmepump och panna körs samtidigt ställs den nämnda styrventilen om så att kondensorn blir inkopp­ lad på returledningen från undercentralerna. Förshunten styrs så att den släpper fram den erforderliga mängden hett pannvatten, varigenom tillräcklig framlednings- temperatur i radiatorkretsarna upprätthålls. Det är väsentligt att överskottet minimeras så att maximalt vattenflöde i returledningen till kondensorn erhålls. Då värmebehovet ökar stiger temperaturen hos retur­ vattnet. För att inte högsta tillåtna tryck (tempera­ tur) i kondensorn skall överskridas nedregleras kom­ pressoreffekten. Då effekten har nedreglerats till en ställbar nivå stoppas kompressorn. Återstart sker så snart returtemperaturen tillåter. För att undvika onödiga uppstarter av pannanläggningen sker styrningen med tidrelä. 8Framlednings- och returvattentemperaturerna har upp­ mätts vid shuntventilerna i undercentralerna för olika utetemperaturer. Mätningarna visar att den använda reglerkurvan ger anmärkningsvärt hög framlednings- temperatur vid litet värmebehov, medan 70 °C räcker vid DUT. Den höga framledningstemperaturen är nöd­ vändig beroende på att strypventiler på fördelnings- ledningarna saknas. I samband med värmepumpinstalla­ tionen kommer strypventiler att monteras och inregle- ringsventilerna på radiatorerna att bytas ut för att reducera framledningstemperaturen. Vid projekteringen har radiatorsystemet antagits dimen­ sionerat för 70 °C vid DUT. Efter injustering är det möjligt att framledningstemperaturen kan sänkas ytter­ ligare. HUS C HUS A HUS B Figur 1. Situationsplan för kvarteret Tor, Söderköping. 9Figur 2. Principschema för den centrala värmeanläggningen i kvarteret Tor med värmepump och be ­ fintliga oljepannor. 10 Figur 3. Principschema för undercentralerna i kvarteret Tor. 11 2.2 Undercentraler Den befintliga installationen i undercentralerna be­ står av en trevägs shuntventil med utetemperaturkom- pensering samt en tubvärmeväxlare för beredning av tappvarmvatten. Shuntventilen är kopplad så att den släpper fram erforderlig mängd pannvatten till husets radiatorsystem. överskottsvattnet blandas med retur­ vattnet från radiatorsystemet. Vattenflödet i kulvert- ledningarna till och från undercentralerna är således konstant oberoende av om husens radiatorsystem kallar på värme eller ej. Eftersom förshunt saknas erhålls den högsta returtemperaturen till huvudcentralen då värmebehovet är som minst. Vid uppvärmning med värmepump gäller att all blandning som resulterar i en förhöjd returtemperatur medför en försämrad värmefaktor. Trevägsventilen i det befint­ liga systemet kommer därför att ersättas med en två- vägsventil. För att upprätthålla vattenflödet i kul- vertledningarna vid parallelldrift installeras en för­ shunt i huvudcentralen. Ackumulatorer för tappvarmvatten saknas i det befint­ liga systemet. Vid enbart värmepumpdrift är högsta framledningstemperaturen till undercentralerna 50 °C, men de befintliga värmeväxlarna är inte dimensionerade för att upprätthålla tappvarmvattentemperaturen vid störttappningar vid så låg värmebärartemperatur. Under­ centralerna kommer därför att kompletteras med ackumu­ latorer som laddas via den befintliga värmeväxlaren. I en separat beredare kommer tappvarmvattnet att efter- värmas med en elpanna. Förvärmt och eftervärmt tapp­ varmvatten blandas sedan till förbrukartemperatur. Mängden hetvatten till värmeväxlaren styrs av en reg- lercentral som avkänner temperaturen hos utgående färskvatten från värmeväxlaren. En viss behovsstyrd fördelning av värmetillförseln mellan tappvarmvatten- och radiatorsystem erhålls därigenom. 2.3 Styrsystem Styrutrustningen består av ett centralt system för styrning av värmepumpen och de befintliga oljepannorna samt tre separata system för styrning av undercentral­ erna i de olika husen. All styrutrustning för hus C, där pannor och värmepump är belägna, har samlats till ett apparatskåp med driftomkopplare, indikeringar m m. Detta för att driftpersonalen enkelt skall kunna styra och överblicka anläggningens drifttillstånd. Konven­ tionell teknik med driftomkopplare och fördröjnings- reläer samt kontaktorer och hjälpreläer har valts. För reglering av utgående vattentemperatur utnyttjas en modern elektronisk utetemperaturstyrd shuntregula- tor, som även har minbegränsningsfunktion på framled- ningstemperaturen. Därmed underskrids ej den framled- ningstemperatur som behövs för tappvarmvattenbered- ningen. Styrningen av pannorna sker via lägesgivare 12 på förshuntventilens ställmotor. Eftersom starten av pannor och värmepump är tidsfördröjd måste ett visst varaktigt värmebehov finnas innan dessa tas i drift. Regulatorn har reglerverkan proportionellt integrer­ ande samt krökt justerbar reglerkurva. Genom för- shuntning erhålls god hydraulisk balans i hela syste­ met. Radiatorvattentemperaturen till respektive hus regleras även den av utetemperaturen med viss kompen- sering för vindbelastning. Ett kvartsur ger möjlig­ het till nattsänkningsprogram. Uppladdning och urladdning av ackumulatorn styrs av temperaturgivare i tillopp respektive utlopp från ackumulatortankarna. Startimpuls till värmepumpen resulterar i att värmepumpens automatik tar över och håller önskad temperatur på vattnet från kondensorn. Då pannorna går styrs brännarna av den befintliga interna reglerutrustningen och av givare på ackumula­ tortankarna . Tappvarmvatten bereds via värmeväxlare i respektive hus. Varmvattenackumulatorns temperatur hålls på rätt nivå av en Pl-regulator som styr hetvattenmängden via en tvåvägsventil. 13 3 ENERGIBESPARING 3.1 Tidigare energiförbrukning Elerbostadshusen i kvarteret Tor uppfördes 1959 och uppgifter om oljeförbrukningen finns tillgängliga sedan lång tid tillbaka. Registreringar av pannvattnets framledningstemperatur vid olika utetemperaturer, vind- och molnförhållanden har även utförts vid ett stort an­ tal mättillfällen, som ovan framhållits. Även upp­ gifter om den årliga vattenförbrukningen i husen finns tillgängliga, medan separata mätningar av varmvatten­ förbrukningen ej utförts. Med utgångspunkt från den faktiska oljeförbrukningen under de senaste tre åren har den ursprungliga för­ brukningen av eldningsolja E01 beräknats till 117 m3 under ett normalår. Pannverkningsgraden har antagits till 75 % som ett medelvärde under året för de båda pannorna. Under dessa förutsättningar uppgår den to­ tala energiförbrukningen under ett normalår till 865 MWh. Vid beräkningen av hur mycket energi som åtgår för tappvarmvattenberedningen har det antagits att varm­ vattenförbrukningen utgör 40 % av den totalt uppmätta vattenförbrukningen. Detta ger en energiförbrukning av 180 MWh per år för tappvarmvattenberedning. Energi­ förbrukningen för uppvärmning via radiatorsystemet blir då 685 MWh under ett normalår. 3.2 Energiförbrukning med värmepump Värmepumpsystemet har dimensionerats för en gräns­ temperatur av +3 °C och en avställningstemperatur av -12 °C. Den från värmepumpens kompressor avgivna energin uppgår då under ett normalår till 606 MWh, medan värmepumpsystemets totala förbrukning av elenergi uppgår till 224 MWh, fördelat enligt: Kompressor 209 MWh Avfrostning 4 MWh Hjälpapparater 11 MWh Vidare åtgår 9 MWh elenergi per år för eftervärmning av tappvarmvatten. Värmepumpens årsvärmefaktor blir med ovan angivna värden 2,90, medan den totala årsvärmefaktorn för hela värmepumpsystemet blir 2,71. Vid de i en tidigare rapport redovisade beräkningarna erhölls något högre värden, vilket i första hand sammanhänger med att vär­ mepumpens kapacitetsreglering förutsattes ske på ett optimalt sätt (Danielsson et al, 1980). I värmeanlägg­ ningar med undercentraler är man emellertid hänvisad till reglermetoder som ur energisynpunkt är mindre gynnsamma. Den beräknade energibesparingen uppgår till 382 MWh per år, medan oljeförbrukningen beräknas minska från 117 till 32 m3 per år. Pannornas inkopplingstid har efter värmepumpinstallationen beräknats uppgå till 3 700 h per år och deras medelverkningsgrad till 80 %. Av den totala energiproduktionen kommer 70,1 % från värmepumpen, 28,9 % från oljepannorna och 1,0 % från elpannorna för eftervärmning av tappvarmvatten. Inkoppling av värmepumpen medför ökade elkostnader även i form av förhöjd abonnemangsavgift. Mätarsäk- ringarna i hus C behöver med hänsyn till anslutnings- effekten för kompressor, hjälpapparater och elpanna ökas från 25A till 160A. Det bör i detta sammanhang observeras att kompressorn alltid startar från ned- reglerat läge, varför startströmmen är lägre än märk­ strömmen. I husen A och B behöver mätarsäkringarna efter installationen av elpannan ökas från 35 till 50A, respektive från 25 till 35A. 4 LÖNSAMHETSBERÄKNING 4.1 Installationskostnader Projekteringen av värmepumpsystemet för kvarterat Tor har genomförts med utgångspunkt från att projektet kommer att genomföras som ett experimentbyggnadspro­ jekt. Stor vikt kommer härvid att läggas på utvär­ deringen av projektet. Vid beräkningen av installa­ tionskostnaden har därför kostnader medtagits för in­ monterade mätinstrument och för speciella injusterings- arbeten i samband med mätprogrammet. Som jämförelse har installationskostnaderna även framräknats för en typisk installation av ett värmepumpsystem i en värme­ anläggning av samma storlek som den i kvarteret Tor. De nedan angivna kostnaderna grundar sig på avgivna offerter beträffande värmepumpaggregat, byggnadsar­ beten, rör- och elinstallationer samt reglerutrust- ning. Dessutom ingår uppskattade kostnader för ar­ betsledning. De nämnda kostnaderna fördelar sig en­ ligt följande: 1 . 2. 3. 4. 5. 6. Summa 832.000 kr Moms 11,88% 98.800 kr Summa 930.800 kr Arbetsledning Byggnadsarbeten Rörinstallation Eiinstallation Värmepumpaggregat Reglerutrustning 75.000 kr 81.500 kr 235.000 kr 88.000 kr 295.000 kr 57.500 kr De angivna kostnaderna gäller februari 1982. Ett in­ dextillägg av 1 procent per månad tillkommer. Pro­ jektet väntas pågå under tiden april tom september 1982, varför ett genomsnittligt tillägg av 5 % till­ kommer. Den totala installationskostnaden blir således 977.000 kr. Arbetet med injustering av anläggningen i samband med att mätprogrammet startas har uppskat­ tats till 70.000 kr (inkl. moms). Den totala pro­ jektkostnaden blir således 1047 kkr. Kostnaderna för rörinstallationen omfattar en delpost om ca 30.000 kr för installation av ackumulatortankar. För närvarande finns nämligen ej någon ackumulator­ tank i den aktuella värmeanläggningen, vilket är ovan­ ligt i sådana anläggningar. I kostnaderna för regler- utrustningen ingår även regulatorer för undercentral­ erna, eftersom de befintliga regulatorerna ej är av sådant utförande att de kan användas vid värmepump­ drift. Extrakostnader för dessa regulatorer uppgår till ca 18.000 kr. Eftersom serviceledningen för el är framdragen till hus A måste en extra kabel dras till hus C, vilket medför en kostnad av ca 30.000 kr. Vidare har för- 16 ångarenheten dimensionerats med hänsyn till att till- låtna ljudnivåer skall kunna underskridas med viss marginal, vilket medför en extra kostnad av uppskatt­ ningsvis 25.000 kr. De för denna värmeanläggning speciella kostnaderna uppgår således till sammanlagt 103.000 kr. Om denna summa samt kostnaderna för den installerade mätutrustningen (ca 16.000 kr) och för injusterings- arbetet i samband med mätprogrammet frånräknas erhål- les en total kostnad (inkl. moms) av ca 800.000 kr för en typisk värmepumpinstallation i en gynnsamt ut­ formad värmeanläggning av den aktuella storleken. I ett hus med ett separat system för tappvarmvattenbe- redning, dvs utan undercentraler, torde installa­ tionskostnaden reduceras ytterligare. 4.2 Beräknad internränta Lönsamheten för värmepumpinstallationen redovisas nedan med utgångspunkt från de priser som rådde i feb­ ruari 1982. Vid beräkningen har följande förutsätt­ ningar antagits gälla. Oljepris Elenergipris Förhöjt abonnemang Servicekostnader Total installationskostnad Brukstid = 15 år = 1.948 kr/m3 = 23 öre/kWh (inkl.skatt) = 5.400 kr/år = 4.100 kr/år j 800 kkr (typisk in- :( stallation) '( 1.001 kkr (demonstra- ( tionsprojektet) Med ovan angivna^priser leder den minskade oljeför­ brukningen, 85 m3/år, till en minskad oljekostnad av 165,6 kkr/år, medan en kostnad för service, elenergi och förhöjt abonnemang om tillsammans 63,1 kkr/år tillkommer. Den årliga kostnadsbesparingen blir således 102,5 kkr. Om priset för olja och elenergi antas följa den all­ männa prisutvecklingen blir internräntan 5,9 % för demonstrationsprojektet och 9,6 % för en typisk in­ stallation i en gynnsamt utformad värmeanläggning av samma storlek. Som framgår av BILAGA 1 ökar lönsamheten betydligt med värmeanläggningens storlek. För en installation i en anläggning avsedd för 200 lägenheter skulle in­ ternräntan bli ca 10 procentenheter högre än vad som ovan angetts vid den prisnivå som rådde i februari 1 982 . 17 5 SLUTSATSER Vid installation av värmepumpar i flerbostadshus med befintlig panncentral ökar lönsamheten med värmean­ läggningens storlek och i viss mån med graden av över­ dimensionering hos radiatorsystemet, som framgår av BILAGA 1 och en tidigare rapport (Danielsson et al, 1980). Flerfamiljshusen i kvarteret Tor har ett i detta sammanhang relativt litet värmebehov, ca 280 kW radiatoreffekt vid DUT, och radiatorsystemet är endast måttligt överdimensionerat, dvs framledningstempera- turen är ca 70 °C vid DUT. Med hänsyn till dessa för­ hållanden överensstämmer den vid projekteringsarbetet beräknade lönsamheten i stort sett med de resultat som framkom under den tidigare utredningen. Eftersom tappvarmvattenberedningen i kvarteret Tor sker i undercentraler kan man ej utnyttja möjligheten att värma tappvarmvattnet med hjälp av en separat het- gaskylare i värmepumpaggregatet. Detta innebär att det ej är möjligt att uppnå lika hög energibesparing och lönsamhet som för det tidigare beskrivna värme­ pumpsystemet (Danielsson et al, 1980). Lönsamheten vid installation av värmepumpar i befint­ liga värmeanläggningar påverkas även av värmeanlägg­ ningens uppbyggnad i övrigt, t ex om tillräckligt stora ackumulatortankar finns och om den befintliga styrutrustningen kan utnyttjas vid värmepumpdrift. I båda dessa avseenden behöver värmeanläggningen i kvar­ teret Tor kompletteras. Värmepumpsystemet för kvarteret Tor har med tanke på lönsamheten dimensionerats för så hög gränstemperatur som +3 °C. Trots detta beräknas värmepumpen svara för 70 % av husets totala värmebehov under året och ge en energibesparing av 382 MWh/år. Energibespar­ ingen kan sannolikt ökas ytterligare genom att in­ stallera ett mer avancerat styrsystem än det projek­ terade, men denna frågeställning kräver ytterligare utredning. Värmepumpinstallationer i befintliga flerbostadshus är ur ljudsynpunkt mycket känsliga. Den utredning som genomförts i samband med projekteringsarbetet tyder emellertid på att ljudproblemen skall kunna be­ mästras genom olika åtgärder i samband med installa­ tionen av kompressor och förångarenhet. Kostnaderna för att lösa ljudproblemen påverkar dock den totala installationskostnaden märkbart. BILAGA 1: Uppdatering av rapporten R70:1980 De i BFR-rapporten R70:1980 redovisade beräkningarna av lönsamheten vid installation av värmepumpar i flerbostadshus grundar sig på den prisnivå som gällde i mitten av december 1979. En uppdatering av dessa beräkningar till prisnivån den 15 augusti 1981 presen­ teras nedan. Dessutom har för vissa driftfall (se ta­ bell B1 :1) en komplettering skett med beräkningar för R500 som köldmedium, och vidare har den övre gränsen för utgående vattentemperatur från värmepumpaggrega­ tet höjts från 45 till 50 °C då R22 används som köld­ medium. Den beräknade energibesparingen för de olika driftfallen framgår av tabell B1:2. Vid lönsamhetsberäkningarna har ett oljepris av 1.771 kr/m3 antagits för E01 och 1.676 kr/m3 för lågsvavlig E04. Vid beräkningen av oljeförbrukningen har pan­ nans medelverkningsgrad under året satts = 75 %. El­ energipriset har antagits vara 0,27 kr/kWh under hela dygnet. Abonnemangsavgiften har beräknats enligt Stockholms Energiverks taxa. Exempel: 100 A mätar- säkring innebär en avgift av 3.180 kr/år. Installationskostnaderna innefattande Bygg, El och WS har i husen med radiatoreffektbehoven 250, 500 och 1 000 kW beräknats uppgå till 322, 404 respektive 600 kkr. Priset på värmepumpaggregat av typ VMQ, STAL Refrigeration AB, har för storlek 4, 6 och 8 upp- givits vara 215, 250 respektive 280 kkr (10 % rabatt vid köp av tre aggregat). För hus med effektbehovet 250 kW används ett aggregat VMQ-6 och för effektbe­ hovet 500 kW två stycken VMQ-6. Tre stycken aggregat VMQ-8 används för hus som har ett effektbehov av 1 000 kW. Servicekostnaderna för ett aggregat VMQ-4 har av tillverkaren uppgetts uppgå till 4.000 kr/år och för tre aggregat VMQ-8 till 13.000 kr/år. Resultatet av lönsamhetsberäkningarna framgår av ta­ bell B1:3 och figurerna B1:1 och B1:2. (Jämför ta­ bell 9 och figurerna 18 och 19 i rapporten R70:1980.) Vid beräkningarna har som tidigare en brukstid av 15 år antagits. I figur B1:1 visas internräntans varia­ tion med gränstemperaturen, dels när energipriset an­ tas följa den allmänna prisutvecklingen, dels när energipriset (för olja och elenergi) antas stiga med 4 % per år utöver inflation. Som framgår av figur B1:2 ökar lönsamheten betydligt med värmeanläggningens storlek. Den erforderliga framledningstemperaturen vid dimensionerande utetemperatur inverkar också. Klart är dock att god lönsamhet kan uppnås utan att radiatorsystemet är kraftigt överdimensionerat. De i figurerna B1:1 och B1:2 redovisade lönsamhetsbe­ räkningarna avser värmeanläggningar med pannor som eldas med E01. Motsvarande beräkningar har även ut­ förts för lågsvavlig E04. För anläggningar där denna billigare oljekvalitet används sjunker den beräknade internräntan med 4-6 % jämfört med de värden som anges i figurerna B1:1 och B1:2. 20 Tabell B1:1. Kombinationer av husstorlekar, värmeanläggningar och köldmedier som studerats. Hus nr Värme­ effekt vid DUT Radiator­ system PC ] Gräns­ temperatur PC] Köld­ medium Slag­ volym [m3/ s ] Avstängn. temp. PC] 1 a 250 70/54 5 R22 0,0329 -13 1b 250 70/54 5 R500 0,0446 -17 2a 250 70/54 0 R22 0,0569 -1 1 2b 250 70/54 0 R5 00 0,0787 -17 3a 250 70/54 -5 R5 00 0,128 -17 3b 250 70/54 -5 R12 0,147 -17 4 250 60/48 5 R22 0,0321 -17 5 250 60/48 0 R22 0,0548 -17 6 250 60/48 -5 R22 0,0860 -17 7 250 50/41 5 R22 0,0315 -20 8 250 50/41 0 R22 0,0532 -20 9 250 50/41 -5 R22 0,0830 -20 1 Oa 500 70/54 0 R22 0,114 -1 1 1 0b 500 70/54 0 R500 0,157 -17 1 1 500 60/48 0 R22 0,110 -17 12 500 50/41 0 R2 2 0,106 -20 1 3a 1 000 70/54 0 R22 0,227 -1 1 1 3b 1 000 70/54 0 R500 0,315 -17 1 4 1000 60/48 0 R2 2 0,219 -17 15 1000 50/41 0 R22 0,213 -20 21 Tabell B1:2. Beräknad energiförbrukning under ett normalår. W = elenergi till kompressor vp = elenergi till hjälpapparater Wav = elenergi för avfrostning W^. = total elenergi till värme- ,VP pumpaggregat Wj^ = avgiven energi från kondensor Wj_ie = energibesparing W = tillsatsenergi från värmepanna 0 = värmefaktor för värme- pump exkl. hjälpappa­ rater 0tot = värmefaktor för värme­ pump inkl. hjälpappa­ rater Hus nr W vp [ MWh] Wü­hl [MWh ] W av [ MWh] W.t,vp [MWh ] Wk [MWh ] W,be [MWh] 0vp ^tot Wpa [ MWh] 1 a 159 26 ,7 3,2 1 89 524 335 3,30 2,77 283 1b 153 27,0 3,1 183 524 341 3,42 2,86 283 2a 216 36 ,2 4,9 257 678 421 3,14 2,64 129 2b 21 3 37,2 4,8 255 690 435 3,25 2,71 117 3a 243 41 ,3 6,1 290 760 470 3,13 2,62 47 3b 242 41,3 6,1 289 760 471 3,14 2,63 47 4 153 26 ,5 3,1 1 83 529 346 3,46 2,89 278 5 210 36,4 4,7 251 694 443 3,31 2,77 114 6 236 41 ,3 5,9 283 760 477 3,22 2,68 47 7 147 26,4 3,0 177 5 33 356 3,63 3,01 274 8 1 98 35,7 4,5 238 697 45 9 3,52 2,92 110 9 222 40,6 5,6 268 764 500 3,44 2,85 43 1 Oa 432 72,4 9,7 514 1 355 841 3,14 2,64 259 1 Ob 425 74,3 9,6 509 1 381 872 3,25 2,71 233 1 1 419 72,8 9,4 501 1 387 886 3,31 2,77 227 12 396 71 ,4 9,0 477 1 394 917 3,52 2,92 220 1 3a 863 145 19,4 1 027 2711 1684 3,14 2,64 518 1 3b 851 149 19,1 101 9 2762 1743 3,25 2,71 467 1 4 838 146 18,9 1003 2774 1771 3,31 2,77 455 15 792 143 18,0 953 2788 1835 3,52 2,92 441 22 Tabell B1:3. Kostnader och besparingar vid installation av värme­ pump. Hus Investering Service Förhöjt Elenergi- Minskad oljekostn. nr (kkr ) (kkr/år) abonnemang (kkr/år) kostnad (kkr/år) E01 (kkr/år) E04 lågs. (kkr/år) 1a 450 3,6 2,2 51,0 124,7 109,5 1b 545 4,3 2,1 49,4 124,7 109,5 2a 630 5,1 3,8 69,4 161,4 141,7 2b 770 6,4 3,6 68,9 164,2 144,2 3a 1 020 9,3 5,8 78,3 180,9 158,8 3b 1 1 30 10,7 5,7 78,0 180,9 158,8 4 445 3,6 1 ,9 49,4 125,9 110,6 5 615 4,9 3,4 67,8 165,2 145,0 6 810 6,9 5,4 76,4 180,9 158,8 7 440 3,5 1,9 47,8 126,9 111,4 8 605 4,8 3,2 64,3 165,9 145,7 9 795 6,6 4,8 72,4 181,8 159,7 10a 970 8,5 8,6 138,8 322,5 283,2 1 0b 1 1 80 11,5 8,3 137,4 328,7 288,6 1 1 945 8,2 8,0 135,3 330,1 289,9 12 930 7,9 7,3 128,8 331 ,8 291,3 1 3a 1510 14,4 18,2 277,3 645 ,2 566,6 1 3b 1 930 17,8 17,5 275,1 657,4 577,3 14 1 475 14,0 16,8 270,8 660,2 579,8 15 1445 13,6 15,5 257,3 663,5 582,7 23 q = 0 q = 4 Gränstemperatur (°C) Figur B1:1. Internräntan som funktion av gränstempera­ turen för hus med radiatoreffektbehovet 250 kW vid DUT. (q = årlig energiprishöjning utöver inflation, tT^ = framledningstemperatur i radiatorsystem vid DUT.) In te rn rä nt a (% ) 24 q = 0 1000500 Värmeeffekt (kW) Figur B1:2. Internräntan som funktion av radiatoreffektbehovet vid DUT. Gränstemperatur = 0 °C. (q = årlig energiprishöjning utöver inflation, trp = framledningstemperatur i radiatorsystem vid DUT.) 25 BILAGA 2: Ljudberäkningar Med hänsyn till ljudalstringen måste man i första hand beakta värmepumpens kompressor och förångarenhet. Förångarenheten kommer att placeras utomhus på gården intill ett av bostadshusen, medan kompressorn placeras i husets pannrum, se figur B2:1. Beroende på den ur ljudsynpunkt mycket känsliga installationen har ljud­ frågorna noga studerats. Resultatet av utförda beräk­ ningar och mätningar redovisas nedan. Utförda beräkningar och mätningar Ljudtekniska beräkningar och mätningar har utförts enligt följande: a. Val av fläkttyp och ljudalstring för förångaren­ heten. b. Val av kompressortyp och ljudalstring. c. Bestämning av reduktionstal för luftljud i bjälk­ lag mellan pannrum och ovanliggande bostadslägen­ het. d. Grundbullermätning i lägenhet, dvs den nivå som idag erhålls med pannorna i drift. e. Grundbuller utomhus vid den plats där förångaren­ heten kommer att placeras. f. Bestämning av målsättningsvärden för extern- och internbuller med avseende på värmepumpanläggning­ ens driftcykel. g. Dimensionering av erforderligt dämpningsarrange- mang för förångarenheten med avseende på målsätt­ ningsvärden enligt punkt f. h. Dimensionering av erforderligt dämpningsarrange- mang för kompressor med avseende på målsättnings­ värden enligt punkt f. i. Utarbetande av förslag till stomljudsisolerande åtgärder för kompressor och tillhörande rörsystem. Resultat och förslag till åtgärder De utförda beräkningarna och mätningarna har givit följande resultat: a. Den valda fläkttypen är en axialfläkt med åtta skövlar och med fläkthjulsdiametern 1780 mm. Luft­ flödet uppgår till 12,5 m-Vs. Fläktens avgivna ljudeffektnivå, dB rel 10“”'2 W, är: Oktavband 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Ljudeffektnivå 77 76 76 74 71 65 60 55 b. Den valda kompressorn är en kolvkompressor, STALs typ VMQ-6, som vid +5 °C utomhustemperatur och värmebärartemperaturen 40 °C ger en värmeeffekt av 126 kW då R22 används som köldmedium. Kompressorns avgivna ljudeffektnivå vid ovanstående driftpunkt är : Oktavband 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Ljudeffektnivå 70 82 87 90 87 90 82 81 76 c. Bestämning av reduktionstal för luftljud i bjälklag mellan pannrum och ovanliggande bostadslägenhet har utförts. Resultatet framgår av figur B2: 2, där också bjälklagets konstruktion visas. Bjälklagets reduktionstal är Ia-54, vilket uppfyller kraven en­ ligt Svensk Byggnorm som kräver I&-52. d. Grundbullermätning i lägenhet gav som resultat de nivåer som visas i figur B2:3. Nivåerna är upp­ mätta i sovrum då en panna är i drift. Registrer­ ing av grundbuller har också utförts, d v s då pan­ nan var avstängd. Ljudnivån med panna i drift var 29 dB(A) och av­ stängd 28 dB(A). Dessa nivåer får ses som approxi­ mativa, bl a beroende på variationer i trafikinten­ siteten . e. Resultat av grundbullermätning utomhus vid den plats där förångaren skall placeras visas i figur B2:4. Vid mättillfället kl. 14.00 var ljudnivån ca 40 dB (A) utan förbipasserande trafik. f. Målsättningsvärden med hänsyn till värmepumpanlägg­ ningens driftcykel har fastställts enligt följande: Externbuller. Enligt Statens Naturvårdsverk, Rikt­ linjer för externt industribuller 1978:5, är krav­ nivåerna enligt följande: Dag, 07-18 = 50 dB(A) Kväll, 18-22 = 45 dB(A) Natt, 22-07 = 40 dB(A) Momentana nivåer nattetid = 55 dB(A). Nivåerna an­ ses gälla vid fasad för kringliggande hus. Ovan­ stående kravnivåer är ekvivalentnivåer, dvs hän­ syn skall tagas till nivå och exponeringstid. Internbuller. Enligt Svensk Byggnorm skall ljudni­ vån^ 30 dB(A), ej överskridas i sovrum och vardags­ rum under kvälls- och nattetid, 20-07. Dagtid, 07-20, får nivån vara 35 dB (A). g. Dämpningsarrangemang för förångarenheten har dimen­ sionerats för externa och interna ljudkrav enligt ovanstående punkt f. Kraven avses gälla för intilliggande trevåningshus, hus C, och vid villor på andra sidan gatan, östra Rydsvägen. h. Vid beräkning av bullerutstrålning från kompressor har denna utförts med utgångspunkt från erhållna ljuddata av STAL Refrigeration AB. Med givna ljudeffektnivåer ger beräkningarna att nivån, orsakad av luftburet ljud, i lägenhet ovan­ för pannrum ej överskrider kravet 30 dB(A). Enligt uppgift från STAL finns det en möjlighet att förse kompressorn med en ljudisolerande huv. Huven 27 är ett standardtillbehör och har en dämpning av ca 15 dB(A). Möjligheten till att använda en ljud­ isolerande huv får tills vidare ses som en reserv­ åtgärd. Beträffande ljudutstrålning via pannrumsdörr och ut till trapphus måste befintlig dörrkonstruktion kompletteras. Kompletteringen kan förslagsvis ut­ göras av en extra dörr utanför den befintliga. Dörrens reduktionstal mot luftburet ljud skall va­ ra ^ Ia-35. Ljudutstrålning från pannrum och ut via pannrummets luftintag till omgivningen dämpas lämpligen med en baffelljuddämpare, som ansluts invändigt till luft­ intaget. i. Kompressorn, som utrustas med vibrationsdämpare av stålfjädertyp, placeras på golvförstärkt betongpå- gjutning. Den kompletterande pågjutningen på golvet görs för att öka styvheten under kompressorn och därmed få en god isolationseffekt av vibrations- dämparna. Villaområde 28 O O < u Figur B2:1. Situationsplan över område där värmepumpanläggningen kommer att placeras. 29 I -54 a Lägenhet \ 4'; V> • V; K >.4 S-'.'-i-'- 4 •. . ■ k •> ■ ■ V .'.'? eltäckningsmatta Betong 16 cm iifimiiiiiimiiiHiiinimmii! Pannrum -8 cm Rockwool 9 = 70 kg/m^ R dB o^niOi-^otsiio^ocDooocooLnooomoooo Centerfrekvens (l/3-oktav) Hz Figur B2:2. Reduktationstal mot luftljud mellan pann­ rum och sovrum i lägenhet. 30 Mätning i sovrum, en panna i drift " - pannan avstängd777777777" i 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Medelfrekvens Hz inom oktavband enligt ISOVägda kurvor Figur B2:3. Grundbullermätning i lägenhet. 31 Grundbuller kl. 14.00. 2000 4000 8000 Vägda kurvor Medelfrekvens Hz inom oktavband enligt ISO Figur B2: 4. Grundbullermätning utomhus vid projekterad plats för f örångarenhet. 33 LITTERATUR Danielsson, G, Jansson, L & Strindehag, O, 1980, Värme­ pumpsystem för flerbostadshus med befintlig panncentral. (Statens råd för byggnadsforskning.) Rapport 70. Stockholm. Gustavsson, A, Olsson, O & Wahlman, E, 1978, Lågtem- peratursystem i existerande byggnader. (Statens råd för byggnadsforskning.) Rapport 29, p. 14-20. Stockholm. 35 SAMMANFATTNING I denna rapport redovisas resultatet av projekteringen av ett värmepumpsystem för kvarteret Tor i Söderköping. Fastigheten ifråga förvaltas av Byggnads AB Henry Ståhl och den omfattar tre stycken flerbostadshus med sam­ manlagt 69 lägenheter och fyra mindre affärslokaler. Det projekterade värmepumpsystemet har dimensionerats så att värmepumpen svarar för 70 % av husets värmebe­ hov under året. Den befintliga värmeanläggningen består av två stycken oljeeldade pannor samt undercentraler för tappvarmvat- tenberedning i vart och ett av de tre husen. Efter installationen av värmepumpen kommer denna att svara för uppvärmning och beredning av tappvarmvatten ned till en utetemperatur av +3 °C. Värmepumpen arbetar sedan parallellt med den ena av oljepannorna ned till utetemperaturen -12 °C då värmepumpen stängs av. Värmepumpen beräknas ge en energibesparing av 382 MWh under ett normalår och oljeförbrukningen beräknas minska från 117 till 32 ith E01 . Värmepumpsystemets totala förbrukning av elenergi uppgår till 224 MWh/år, medan 9 MWh elenergi åtgår per år för eftervärmning av tappvarmvatten i undercentralernas elpannor. Värme­ pumpens årsvärmefaktor har beräknats till 2,90, och den totala årsvärrftefaktorn för hela värmepumpsystemet till 2,71. Installationskostnaden för värmepumpsystemet har beräk­ nats med utgångspunkt från lämnade offerter beträff­ ande värmepumpaggregat, byggnadsarbeten, rör- och el- installationer samt reglerutrustning. Eftersom en noggrann uppföljning av projektet planeras har även kostnaden för inmonterade mätinstrument medtagits. Med den prisnivå som rådde i februari 1982 har den totala installationskostnaden beräknats uppgå till 931.000 kr. För speciella injusteringsarbeten i sam­ band med att mätprogrammet startas tillkommer ytter­ ligare ca 70.000 kr. Lönsamheten för projektet, uttryckt som internränta, har beräknats till 5,9 %. För en typisk inatallation i en gynnsamt utformad värmeanläggning av samma stor­ lek har internräntan beräknats till 9,6 %. I detta senare fall har kostnaderna för den installerade mät­ utrustningen och injusteringsarbetet i samband med mätprogrammet frånräknats, liksom de kostnader som sammanhänger med den speciella utformningen av värme­ anläggningen i kvarteret Tor. Mg .1 Denna rapport hänför sig till forskningsanslag 801446-4 frän Statens råd för byggnadsforskning till Fläkt Evaporator AB, Jönköping. R124:1982 ISBN 91-540-3814-6 Statens räd för byggnadsforskning, Stockholm Art.nr: 6700624 Abonnemangsgrupp: W. Installationer Distribution: Svensk Byggtjänst, Box 7853 103 99 Stockholm Cirkapris: 25 kr exki moms