Analyse av konsekvenser ved reduksjon av turtemperaturnivået i fjernvarmesystemer

Abstract

Sammendrag Av mange grunner er det gunstig å operere med et lavt temperaturnivå i fjernvarmesystem. Dette reduserer tapene i nettet, og kan forbedre ytelsen til de varmeproduserende enhetene i fjernvarmesystemet. Det er interessant å undersøke hvordan skjerpede krav til bygningers varmetap påvirker temperaturnivået på primær- og sekundærside. Behovet for varming av ventilasjonsluft og varmt tappevann forventes å endres relativt mindre enn romoppvarming, derfor er det en ide at dette vil påvirke det sekundære temperaturnivået. Det er gjort litteraturstudie av hvor mye redusert temperaturnivå i fjernvarmesystem påvirker kostnadene ved å produsere og distribuere varme og simulert hvilken innvirkning dette har på kapasitet, effektkostnad og temperaturdynamikk på sekundærsiden der varmen leveres. Resultatene viser bl.a. at varmeproduksjonskostnaden[kr/kWh] reduseres mest for varmepumper, men også mye for spillvarme og forbrenningsanlegg som benytter røykgasskondensering ved redusert temperaturnivå. Andre kostnadsposter er også studert, som økt pumpearbeid, dårligere kapasitetsutnyttelse med lavere avkjølning og mindre varmetap fra rørnett med lavere turtemperatur. Resultatet er at et redusert temperaturnivå gir små endringer i varmeproduksjonskostnaden grunnet økt pumpearbeid og mindre varmetap fra rørnett. Et redusert temperaturnivå på primærsiden må gjenspeiles i et redusert sekundært temperaturnivå, siden temperaturnivået på primær- og sekundærside gjensidig påvirker hverandre. Det er undersøkt teori knyttet til hvordan temperaturdynamikken fungerer i abonnentsentralen i forhold til å redusere temperaturnivået. Redusert turtemperatur gir lavere kapasitet på primærsiden og som en konsekvens av dette lavere kapasitet på sekundærsiden. Simuleringer i ChessWin for redusering av turtemperaturen på primærsiden fra 120 – 90 °C, viser at kapasiteten til radiatorsystemet og oppvarmingssystemet som helhet reduseres med ca 1 % per °C redusert turtemperatur. Kapasiteten til varmebatteriet påvirkes også siden den sekundære kapasiteten gjør det, men det viser seg at konstant kapasitet kan oppnås ved å øke varmegjenvinningsgraden til varmegjenvinneren med 5 – 10 %. Effektkostnadene øker omvendt proporsjonalt med kapasiteten, dvs. 1 % økning per °C redusert turtemperatur på primærsiden. Endringen av effektbehovene til oppvarming av rom og ventilasjonsluft gitt av kravene til passivhus og TEK 10 er simulert ChessWin for å avgjøre hvordan den sekundære dynamikken påvirker temperaturnivået på fjernvarmen. Resultatene viser at effektbehovene fra passivhuskravene gir 2 K lavere returtemperatur på sekundær- og primærsiden enn det kravene fra TEK 10 gir. Dette kommer av at returtemperaturen er lavere på varmebatteriet enn radiatorsystemet, og at det er relativt større effektbehov på varmebatteriet i forhold til radiatorene for passivhus i forhold til i TEK 10. Det er tydelig er at det relative forholdet mellom effektbehovet for rom- og ventilasjonsluftoppvarming har liten innflytelse på temperaturnivået både på sekundærsiden og primærsiden. Simuleringene viser at massestrømmen til radiatorsystemet er mye større enn den til varmebatteriet sett i forhold til effektbehovet. Dette kommer av at varmebatteriet utnytter returledningen, noe som påvirker innflytelsen av returtemperaturen fra varmebatteriet på sekundærsiden. Det er også analysert ved å simulere, hvordan et lavere temperaturnivå på radiatorsystemet(70/55 kontra 80/60 °C) påvirkes av et lavere temperaturnivå på fjernvarmen. Dette gir mye større effekt på avkjølningen på primærsiden enn endret effektbehov fra nye energikrav til bygg gir. Særlig ved lavere temperaturer på primærsiden, vil et lavere temperaturnivå på radiatorsystemet gi en mye større avkjølning på primærsiden. Dette verifiserer at et lavt temperaturnivå på primærsiden er avhengig av et lavt temperaturnivå på radiatorsystemet for å oppnå optima returtemperatur på primærsiden. Konklusjonen av simuleringer med litteratursøk er at for å kunne redusere temperaturnivået i fjernvarme må det fokuseres på radiatorsystemets temperaturnivå. Endringen av effektbehov med bakgrunn i nye byggforskrifter som begrenser energibruken vil påvirke temperaturnivået minimalt. Gevinsten av å redusere temperaturnivået er potensielt stor gitt at fjernvarmesystemet benytter varmekilder med stor følsomhet for temperaturnivået og en høy varmeproduksjonskostnad.