Modell av varmesystem for eneboliger basert på vedovn og solfangere (BOVEDSOL) - Et casestudie

Abstract

Denne masteroppgaven tar for seg temaet vannbårent oppvarmingssystem basert på ved og sol som løsning for å dekke varmebehovet til en enebolig. Innfallsvinkelen til tema er hvordan vannmantlet vedovn og solfangere utfyller hverandre, med fokus på reduksjon av elforbruk til oppvarming, brukerenes vaner ovenfor vedovnen, varmeproduksjon fra solfangere, og lønnsomheten ved investering i et anlegg. For tilnærming til tema har det blitt benyttet kvantitativ metode. En kombinasjon av litteraturstudie og intervju er blitt brukt for data- og kunnskapsinnsamling. Gjennom et case-studie er det blitt studert teknologier levert av Ole Christian Bye AS for oppvarming av en tenkt enebolig på Ås. Videre har varmesystemet blitt modellert i sin helhet med modelleringsprogrammet EnergyPRO for analyse av teknologi og økonomi. Modellen, BOVEDSOL, tar for seg varmebehovet til en enebolig av eldre varmeteknisk standard og er tilpasset et Ås-klima for 2013. Det var av stor betydning at inndata for utetemperaturer og global solinnstråling i modellen hadde stor grad av nøyaktighet, ettersom at disse dataene la grunnlaget for solfangerenes varmeproduksjon og varmebehovets fordeling over årets 8760 timer. En vannmantlet vedovn og fem plane solfangere ble koblet opp mot et varmelager med innebygget varmtvannsbereder og elkolbe for å dekke varmebehovet. Videre ble tekniske begrensninger, energipriser og investeringskostnader lagt til grunn for beregning av varmesystemets ytelse og lønnsomhet. Ved optimale bruksforhold viste det seg at vedovn og solfangere til sammen leverte 99 prosent av det årlige behovet for varmtvann og romoppvarming på 18 100 kWh. Reduksjon av elforbruk er da tilsvarende formidabel. Utenfor vedovnens fyringssesong (15. mai – 15. sept.) produserte solfangerene 88 prosent av det totale varmebehovet på 1 700 kWh. Brukergrupper med mulighet for egenprodusert ved til kostpris oppnår best lønnsomhet over en levetid på 25 år. Tilbakebetalingstid er da på 16,2 og 21,6 år for henholdsvis aktiv og passiv bruk av vedovnen. Vedovn og solfangere viste seg å utfylle hverandre helt utmerket i et vannbårent oppvarmingssystem for eneboliger.

This master thesis are concerning the topic of waterborne heating system based on solar and wood fuel as a solution to cover a heating demand for a single family house. The approach for this topic is how a water-jacketed woodstove and plane sun collectors can fulfill each other. The focuses for solving the problem are concerning reduction of electricity for heating purposes, user’s habits regarding the woodstove, heat production from sun collectors and the profitability in such investment. Qualitative methods have been utilized for approaching the subject. A combination of literature-studies and interviews has been used for collection of data and general knowledge. Through a case-study, technologies delivered from Ole Christian Bye AS has been investigated as to meet a given heat demand for a thought single family house. For technical and economic analyses the whole heating system was modelled by utilizing EnergyPRO.

The model, BOVEDSOL, is concerning a single family house of an elderly heat-technical standard, and is adapted to an Ås-climate anno 2013. It was of great importance that data for outdoor temperatures and global radiation irradiance had a large degree of accuracy, since these laid down the foundation for the collectors heat production and generated the yearly profile for the heat demand. A water-jacketed woodstove and five sun collectors was connected to a heat store with internal tank of domestic hot water and built-in electric heater to supply the heat demand. Energy- and investment costs, and technical limitations was added for calculations of profitability and heat gain. Modelling of optimal system usage proved woodstove and solar collectors to deliver 99 percent of a total yearly heat demand of 18 100 kWh. Outside the woodstove-season (May 15th – Sept. 15th), production from the solar collectors delivered 88 percent of the total heat demand of 1 700 kWh. Profitability over a lifespan of 25 years was found highest for users with possibilities for low-cost wood fuel. Payback time was then found for both active and passive approaches to the woodstove. Woodstove and solar collectors proved to fulfill each other perfectly in water borne heating system for a single family house.