En analyse av varmtvannssystemet på Stovnerskogen sykehjem

Abstract

Det er forventet at energibehovet for varmt tappevann vil stå for en betydelig andel av det totale energibehovet i fremtidige bygninger. I godt isolerte bygg står oppvarming av varmt tappevann for inntil 75 % av det totale energibehovet. For å få ned det totale energibehovet i bygninger er det derfor viktig å redusere energibehovet til oppvarming av tappevann. Eksempel på tiltak som vil senke energibehovet er bedre isolerte varmtvannsberedere, bedre isolerte varmt- og kaldtvannsrør og kortere rørsystemer. For større bygnigner er det vanlig å bruke sirkulasjonsledninger slik at ventetiden på varmtvann blir kort, men ulempen med sirkulasjonsledninger er store varmetap. I ekstreme tilfeller står sirkulasjonsledninger for 90 % av det totale energiforbruket i et varmtvannssystem. Ved hjelp av bedre isolering, styring av sirkulasjonspumpen og varmekabel som erstatning for sirkulasjonsledningen kan varmetapet reduseres betydelig.

På Stovnerskogen sykehjem har SINTEF Byggforsk gjort temperatur- og volumstrømmålinger i varmtvannssentralen. Ved hjelp av disse måledataene og plantegninger over bygget blir varmtvannssystemet analysert i metodedelen. Målet er å finne ut hvor mye varme som tapes i sirkulasjonsledningen og diskutere tiltak som vil redusere dette varmetapet. Teoridelen gir nødvendig kunnskap som er relevant for å løse problemstillingen.

Beregningene i denne oppgaven viser at varmtvannsberederene trekker en gjennomsnittlig effekt på 30,0 kW og at gjennomsnittlig effekttapet i sirkulasjonsledningen er 11,4 kW. Dette gir et relativt tap på 38,0 %. Videre beregninger tyder på at sirkulasjonsledningen på Stovnerskogen sykehjem er dårlig isolert, da effekttapet per meter rør er 19,1 W/m, som er høyt. Med tykkere isolering og bruk av varmekabel som erstatning for sirkulasjonsledningen er det mulig å redusere effekttapet med over 70 %, som i dette tilfellet tilsvarer en årlig inssparing på omtrent 70 MWh. En ombygging av varmtvannssystemet på et eksisterende bygg er svært vanskelig, og er derfor ikke sannsynlig. Dette er tiltak som må gjennomføres under bygging eller ved total renovasjon. Det mest akutelle tiltaket for å redusere effekttapet i eksisterende bygg er å styre sirkulasjonspumpen etter forbruk, slik at i perioder når det er lite forbruk slås pumpen helt eller delvis av. Resultatene fra beregningene viser at det er mulig å redusere varmetapet i sirkulasjonsledningen på Stovnerskogen sykehjem med 28,1 %, ved å slå sirkulasjonspumpen av mellom kl. 21-05.

Resultatene fra denne oppgaven viser at bygg med store varmtvannssystemer kan spare mye energi ved hjelp av relativt enkle og kjente metoder.

It is estimated that the energy demand for hot tap water will be a substantial part of the total energy demand in future buildings. In well insulated buildings heating of tap water can represent up to 75 % of the total energy demand. To reduce the overall energy demand in buildings it is therefore important to reduce the demand of energy for hot tap water. Examples of measures to reduce the energy needed can be better insulated water heater, increased insultation on cold- and hot water pipes and reduce the overall length of the pipe system. For larger buildings it is common to use circulation pipes, which reduces the time for the water to get warm. The disadvantage with circulation pipes is that it will contribute to a large power loss. In extreme cases these circulation pipes contributes for up to 90 % of the total energy demand in a hot water system. With increased insulation on the circulation pipe, reducing speed of the circulation pump during time of low hot water consumption and heating on the hot water pipe instead of circulation, the total heat loss can be considerable reduced. At Stovnerskogen nursing home in Oslo, SINTEF Byggforsk has gathered information about the central heating system for tap water by collecting temperature and volumflow data. With these datas and plan drawings of the building the goal of this paper is to find out how much heat is lost in the circulation system and discuss measures that will reduce this loss. The theory chapther will provide sufficient knowledge necessary to solve this problem. The results from this study show that the hot water heaters draw an average power of 30.0 kW and that the power loss in the circulation system is 11.4 kW. This corresponds to a relative loss of 38.0 %. Further calculations suggest that the pipes are poorly insulated, because the power loss per meter of piping is equal to 19.1 W/m, which is a high value. With thicker insultation and using direct heating on the hot water pipe, it is possible to reduce the power loss by over 70 %, which in this case equals to about 70 MWh per year. A rebuild of a current hot water system in any building is difficult and costly, and therefor not likely to be considered. This is something that has to be done under construction of new buildings or during rebuilds. The most relevant measure for existing systems is to reduce the speed of the circulation pump or turn it all off in periods when the consumption of hot tap water is very low. For Stovnerskogen nursing home, this measure can potentialle reduce heat loss in the circulation pipe with 28.1 % if turned off between 9 pm and 5 am. The results from this paper show that buildings with large hot water systems can save substantial amounts of energy with relatively simple and known methods.