Månad Steg 1 2 3 4 5 6
Titel Litteratur Katgorisera Nyckeltal Metodik Intervall Utbildning
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
Metod och guidelines för fastställande av nyckeltal för energieffektivitet vid fältmätning av värmepumpar och luftkonditioneringsaggregat Sökande: SP, Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Sammanfattning Med stigande priser på energi skapas incitament och därmed intresse att påverka de egna energikostnaderna för fastighetsägare. För att kunna minimera kostnaderna finns det dels ett intresse att upprätthålla den ursprungliga effektiviteten, men även att bestämma om den egna anläggningen kan förbättras genom jämförelser med andra liknande applikationer. Detta projekt syftar till att ta fram en mät- och uppföljningsmetod som bygger på fastighetens behov av värme och kyla och kan stödja energioptimering av kyl- och värmepumpsystem. Med moderna mät- och styrsystem kan mätning göras till rimlig kostnad, men kunskapen om hur uppmätta data skall omformas till nyttig och användbar information för kyltekniker och beslutsfattare är dålig eller i många fall obefintlig. Att manuellt utvärdera de stora mängder data som idag kan produceras är mycket tidsödande. Med enkla nyckeltal kan driften i ett system studeras över tid och förändringar identifieras långt innan de får stora ekonomiska konsekvenser. Detta är nödvändigt för att systemen ska uppnå projekterad effektivitetsnivå och bibehålla den under en lång tid. När installerade system följs upp i fält påverkas anläggningens prestanda av den valda systemlösningen och de unika förutsättningarna som gäller den dag mätningen genomförs. Med jämförbara nyckeltal för många anläggningar kan jämförelser mellan olika system, benchmarking, ge svar på frågan om behovet av och lönsamheten i investeringar, injusteringar och regelbunden driftsuppföljning för att öka energieffektiviteten.
Motivering Koppling till tidigare genomförda projekt Det pågående effsys+ projektet inom ”drift och underhåll” visar att det finns behov av förbättrad energiuppföljning på kyl- och värmepumpsystem. Detta projekt kan bidra med förbättrade indata till det pågående projektet samt bidra till en ökad energieffektivitet på kyloch värmepumpssystem i drift. Marknad och drivkrafter Med stigande energipriser blir energieffektiva och driftsäkra system en allt viktigare faktor för fastighetsägare i arbetet med att sänka de direkta kostnaderna och öka sin konkurrenskraft. En metodik för att följa upp systemets effektivitet och utvärdera potentialen för åtgärder som ökar energieffektiviteten och driftsäkerheten skulle göra det lättare för fastighetsägare att ta beslut om nyinvesteringar och hur snabbt de kan räknas hem. Förutom detta skärps kraven på byggnaders energieffektivitet och kommer ytterligare att skärpas genom EU-lagstiftning. Dessutom ställs allt större krav på uppföljning av EU´s uppsatta energi- och miljömål. Dessa framtidsutsikter innebär ett ökande intresse för att förbättra drift i befintliga system och att investera i bättre verkningsgrader för både kyl- och värmeproduktion. Energi och miljörelevans
Behovet av energioptimering i kylsystem är stort då 15-20 % av all el som produceras förbrukas av kylprocesser enligt IIR. Enligt IEA kommer detta behov att öka med 44 % om systemen inte blir betydligt effektivare. Tidigare studier visar att energieffektiviteten kan avvika från 10 % till 40 % från optimal drift, vilket innebär att det finns en stor potential till energibesparing på både nationell och global nivå. Dessutom visar Riksrevisionsverket att 48 % av energideklarationerna helt saknade förslag till åtgärder.
Bakgrund Att mäta är att veta, men det är först när resultaten bearbetats och analyserats som de kan komma till nytta. Mätningar i laboratorium under kontrollerade förhållanden innebär att det är möjligt att få fram resultat som är repeterbara, reproducerbara och jämförbara genom att inverkan av yttre faktorer kontrolleras och styrs enligt en given provningsmetod. Exempel på yttre faktorer är variationer i utomhusklimat, olika typer av systemlösningar/installationer, olika typer av byggnader och variationer i brukarbeteendet. Det är viktigt att komplettera med mätningar i fält för att Säkerställa att luftkonditioneringssystem och värmepumpar fungerar med de prestanda de är dimensionerade för. Dessutom krävs det en återkommande uppföljning för att säkerhetsställa en långsiktigt energieffektiv drift. I det senare fallet är det ur ett kostnadsperspektiv intressant att genomföra kostnadseffektiva momentana mätningar under förutsättning att man kan analysera resultat, dra slutsatser och fatta beslut om eventuella åtgärder som behöver genomföras för att öka energieffektivitet och driftsäkerhet. På fältet kan inte önskat driftsfall ställas in och anläggningens prestanda påverkas av den valda systemlösningen och de unika förutsättningarna som gäller den dag mätningen genomförs. Med denna vetskap finns det behov att kunna genomföra kostnadseffektiva återkommande momentana och/eller kontinuerliga mätningar för att kontinuerligt arbeta med att öka energieffektiviteten i befintliga anläggningar som påverkas av ändringar i kringliggande system, förändrat brukarbeteende/laster osv. Tidigare studier visar att energianvändningen kan vara 10-40 % högre än den borde vara och att det finns en stor potential att minska energianvändningen med injustering och mindre investeringar. Det innebär att mätningar och analyser måste ske med kunskap om de förutsättningar, begränsningar och möjligheter som finns vid analys av en momentan fältmätning. Ett sätt att arbeta med kontinuerlig energiuppföljning är att använda nyckeltal och jämföra den egna anläggningen över tid men också att jämföra den egna anläggningen med andra relevanta anläggningar med liknande förutsättningar. Vid labbmätningar enligt t ex EN 14511 kan avgiven energi och tillförd effekt/energi mätas vid exakt samma systemgräns i ett antal driftsfall. Samarbeten Skapandet av ”nyckeltal” för fältmätningar pågår i olika länder. I England inom IOR och i Tyskland flera olika förslag till effektivitetsdata inom VDMA. Skapandet av ”nyckeltal” för fältmätningar pågår i olika länder. I England inom IOR och i Tyskland inom VDMA finns i huvudsak samstämmiga beräkningsmetoder för System Efficiency Index SEI (systemverkningsgrad). Detta ger ett godhetstal för systemet som möjliggör jämförelser trots att de arbetar vid olika driftpunkter. I England har arbete med att ta fram effektivitetsklasser A-E för olika typer av system påbörjats för att ge ett godhetstal för systemet. En förutsättning för att sådana jämförelser mellan olika system och driftfall ska kunna göras med relevant resultat är att kategorisering av system görs, definition av relevanta
referenstemperaturer och systemgränser görs. Det avslutade projektet inom effsys (P16) visar vikten av att genomföra mätningar med samma systemgräns. Kanske har olika intressenters systemgränser varit ledande i många av de genomförda och pågående arbetena. Komponenter och fabriksbyggda aggregat har nackdelen av att bara vara en del av det totala systemet. Hur bra enskilda komponenter eller aggregat än är kan det totala systemet vara dåligt. Detta syns tydligt i det arbete som nu görs inom Ecodesign Entre Lot 1 och Lot 12 aggregat och diskar för butiker. Här är systemperspektivet helt bortglömt. Det finns ett behov av harmonisering när det gäller energiuppföljning av kyl- och värmepumpsystem. Projektgruppens kompetens Tidigare har Per Fahlén på SP skrivit mätstandarder för större värmepumpar NT VVS 115 och 116. Här utförs effektmätning och sedan en omräkning till garantipunkten. SP har lång erfarenhet från mätningar i både laboratorium och fält. Dessutom deltar SP i CEN TC113 i arbetet kring mätstandarder för labbmätningar och i Ecodesign med inriktning på bl a värmepumpar. Nyheten i projektet Nyheten i det här projektet är att etablera relevanta kategorier inom de olika segmenten, ta fram metodik och guidelines för definition av relevanta referenstemperaturer och systemgränser för de olika kategorierna så att jämförelse mellan mätning och projekterade data tillverkar tester blir meningsfulla. Det övergripande målet är att utveckla en metodik och riktlinjer för värmepumpar och luftkonditionering. Dessa baseras på momentanmätningar eller en periods mätning i fält där mätresultat skall användas i första hand för energioptimering men också för ökad driftsäkerhet. Projektet avgränsas till att studera anläggningen.
Mål Det övergripande målet är att utveckla en metodik och riktlinjer för värmepumpar och luftkonditionering. Dessa baseras på momentanmätningar eller kontinuerliga mätningar i fält där mätresultat skall användas i första hand för energioptimering men också för ökad driftsäkerhet. Projektet avgränsas till att studera anläggningen. Projektet uppdelas i följande delmål: Att definiera nyckeltal baserat på existerande standarder som kan användas och förstås av beslutsfattare och driftspersonal för beslut och åtgärder som leder till ökad energieffektivitet och ökad driftsäkerhet. Att ta fram riktlinjer för fältmätningar, baserat på existerande standarder, för att nå önskad mätnoggrannhet som krävs på indata för att nyckeltalen ska bli användbara. Att välja systemlösningar inom fastighets- och villavärmepumpar och luftkonditionering i samråd med projektgrupp där jämförelse blir relevant. Att för valda applikationerna identifiera intervall för nyckeltal som visar hur energieffektiv anläggningen är och om de krävs åtgärder samt var förlusterna är störst. Att ta fram undervisningsmaterial riktad mot beslutsfattare, driftsansvariga, entreprenörer och konsulter. Att ta fram riktlinjer som kan bidra till en harmonisering av energiuppföljning på EU nivå.
Genomförande SP planerar att genomföra projektet med en projektgrupp med en projektgrupp bestående av följande experter Dr. Monica Axell, Dr. Caroline Haglund Stignor, MSc. Lennart Rolfsman, MSc Anna-Lena Lane samt en yngre civilingenjör. Steg 1: Litteraturstudie Litteratur- och intervjustudie för att beskriva nuläget på området avseende alla typer av mätstandarder både för kontrollerbara förhållanden i laboratorium och för fältmätningar. Identifiera och samla in de nyckeltal som används idag. Steg 2: Kategorisera och identifiera de systemlösningar där jämförelse är möjlig och relevant Samla in de typer av systemlösningar som existerar och identifiera det som är unikt för de olika typerna. I samråd med projektpartnerna och baserat på mätdata genomförs en analys och de systemlösningar som kan behandlas i samma kategori när det gäller jämförelse av nyckeltal. Steg 3: Definiera nyckeltal och systemgränser I detta steg definieras nyckeltal baserat på tidigare genomförda arbeten. Det är viktigt att beskriva vilka systemgränser som är relevanta och möjliga vid en fältmätning för den valda kategorin, exempelvis placering av givare för olika systemlösningar. För vissa kategorier kan det vara nödvändigt att mäta mer än en systemgräns. Steg 4: Metodik/riktlinjer för hur fältmätning skall genomföras Baserat på steg 1 tas metodik/riktlinjer fram som beskriver hur mätningen skall genomföras, vilket omfattar givarplacering, storheter som skall mätas och hur mätningen bör genomföras. Denna del skall också innehålla en mätosäkerhetsanalys så att resultaten tolkas på ett korrekt sätt. Steg 5: Identifiera intervall för nyckeltal, var det krävs åtgärder samt var förlusterna är störst. Beräkningar genomförs på fältmätningar där projektpartner ansvarar för insamling av mätdata. Dessutom genomförs en litteraturstudie på genomförda fältmätningar (t ex kunskap och resultat från projekt (P16) samt det pågående EU-projektet SEPEMO). Under projektet genomförs intervjuer med tillverkare för att i den mån det är möjligt även använda data från tillverkare för att skapa ett tillräckligt stort underlag av data i samtliga av de valda kategorierna. Resultaten diskuteras och analyseras i en referensgrupp. Syftet är att definiera intervall/skala från hög energieffektivitet till oacceptabel. Steg 6: Utbildningsmaterial och kommunikation av resultat Rapportering och kommunikation enligt önskemål från effsys+. Resultatet från projektet redovisas i en slutrapport dessutom planeras minst 3 populärvetenskapliga artiklar och en konferensartikel. För att resultatet skall komma till nytta och användas tas ett målgruppsanpassat undervisningsmaterial fram och minst 4 utbildningsdagar genomförs inom projektets ramar. Syftet är att utvärdera det framtagna utbildningsmaterialet på kyl- och värmepumpstekniker. Dessutom planeras minst 2 informationsträffar för fastighetsägare, facility management och övriga aktörer på beställarsidan.
Slutligen planeras ett informationsutbyte med CEN, IOR, VDMA och ASHRAE för att bidra till en harmonisering och en förbättrad energiuppföljning av kyl- och värmepumpssystem.
Resultatspridning
Slutrapport Rapporteringar löpande till effsys+ enligt önskemål. Minst 3 populärvetenskapliga artiklar Minst 1 konferensartikel Minst 4 utbildningsdagar för att utvärdera det framtagna utbildningsmaterialet på kyloch värmepumpstekniker. Minst 2 informationsträffar för fastighetsägare, facility management och övriga aktörer på beställarsidan. Kommunikation och informationsutbyte med CEN, IOR, VDMA och ASHRAE.
Via projektgruppens sammansättning med deltagande inom CEN, IOR, VDMA och ASHRAE finns det förutsättningar att bidra till en harmoniserad metodik inom energiuppföljning.
Budget Projektets totala kostnad
nekostnader
Projektets totala kostnader per år
2.235.500
2012 905.000
2013 1.020.000
2014 360.500
62.0000 120.000 50.000 250.000
25.000 50.000 20.000 100.000
25.000 50.000 20.000 100.000
12.000 20.000 10.000 50.000
2.717.500
1.050.000
1.215.000
452.5000
LENDERÅR
% av heltid
boratoriekostnad
torkostnad
ustning
terial
sor
riga kostnader
förvaltningskostnader
MMA
Finansiering 1.100.000 SEK söks från effsys+. Projektgruppens parter motfinansierar projektet enligt bifogade avsiktförklaringar. En fullständig redovisning av motfinansieringen redovisas i ansökan.
Tidsplan Redovisas i separat Gant schema.
Projektgrupp Projektet kommer att projektledas av Monica Axell med Anna-Lena Lane som biträdande projektledare. Till projektet kopplas en grupp av experter som har stor erfarenhet av fältmätningar, standardisering, mätteknik och kunskap om framtida lagar och direktiv. Dr. Monica Axell: Mer än 20 års erfarenhet av mätteknik, standardisering och forskning kopplat till kyl och värmepumpsteknik.
MSc. Anna-Lena Lane: Mer än 20 års erfarenhet av arbete inom kyl- och värmepumpsområdet som konsult samt har arbetat med energideklarationer. Prof. Per Fahlén: Expert mätteknik, Utvecklat mätmetoder för fältmätningar, standardisering, mätnoggrannhet samt kyl- och värmepumpsteknik. MSc. Lennart Rolfsman: Mer än 40 års erfarenhet av mätning, kyl- och värmepumpsteknik i olika applikationer, standardisering. Dr. Caroline Haglund Stignor. Expert lagar och direktiv, mätteknik, kyl.- och värmepumpsteknik samt standardisering.
Övriga projektdeltagare: Clima Check: Utvecklar och marknadsför fältmätningsutrustning nationellt och internationellt IOR: Institute of Refrigeration (UK´s branschförening) Kuhl: Clima Checks återförsäljare i Tyskland och representant i VDMA Ambient Control Ltd: Certifierad energiexpert och besiktningsman I UK. Projektgruppens sammansättning innebär att det finns en lång och gedigen erfarenhet runt fältmätningar, kyl- och värmepumpsteknik samt standardisering. Gruppens internationella sammansättning skapar förutsättning för att dels 1) skapa en bred databas med indata för att ta fram nyckeltal och klassificera nyckeltal och 2) gruppens engagemang inom CEN, IOR, VDMA och ASHRAE ger förutsättningar för att resultaten skall kunna implementeras och bidra till en internationell harmonisering av energiuppföljning.
