termiska energimÄtare med korta integreringstider€¦ · rise research institutesofsweden...

RISE Research Institutes of Sweden

TERMISKA ENERGIMÄTARE MED KORTA INTEGRERINGSTIDER

Björn Folkeson

21 november 2018

SamhällsbyggnadEnergi och cirkulär ekonomi

§ Finns i hela Sverige

§ Oberoende statligt ägt forskningsinstitut

§ 2 300 anställda

§ Brett omfång av affärsområden och kunder

§ Mobilitet, digitalisering, energi och biobaserad ekonomi, hälsa och life science, hållbara städer och samhällen

§ Små- och medelstora företag 30 % av omsättningen

§ Anläggningar

§ Driver ett 100-tal test- och demo-miljöer

§ Provning, certifiering, teknisk utvärdering

§ Forskning!

2

RISE i korthetRISE Research Institutes of Sweden

Bakgrund

3

§ Fjärrvärme: >50 % av värmen och varmvattnet i Sverige

§ I varje fjärrvärmecentral en värmemätare§ Stor variation mätare på marknaden§ Fler ”snabba” mätare med kort integreringstid § Mätare med kort integreringstid

§ Mäter de bättre?§ Konstant last kontra dynamisk?§ Inte tidigare undersökt

4

Bakgrund

§ För att svara på frågan: provning i labb§ Simulerad varmvattenförbrukning i ett hushåll

§ Underlag för framtida krav på energimätare§ Om bättre mätning:

§ Bättre underlag för effektbaserad prismodell§ Bättre styrning av värmeleveransen§ Effektivare utnyttjande av produktionsanläggningar

5

Bakgrund

Uppfylla gällande energi- och klimatmål

Budget: 175 000 kr

Start: feb 2018

Slutrapport: publicerad okt 2018

Partners: RISE, Göteborg Energi

Fokusgrupp:

6

Bakgrund

Metod och genomförande

7

Utfört i provrigg FV4, RISE i Borås§ Fjärrvärme / el

§ Kapacitet 500 kW värme + 300 kW varmvatten

8

Metod och genomförande

Varmvatten från FVC

(simulerad familj)

Långsamma energimätare

Mellansnabba energimätare

Snabba energimätare

Riggens energimätare

9

Provningens upplägg

Jämförelse mellan olika energimätarna och riggens energimätning

§ Simulerad varmvattenförbrukning§ Tappcykel från Energiföretagen Sveriges

mätargrupp§ Genomsnittlig familj i genomsnittligt

hus§ 24 timmar lång§ Tappningar mellan 0,5 och 10 minuter

10

Tappcykel för varmvattenförbrukning

Timmar med början

01:0002:0003:0004:0005:0006:0007:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0000:00

DuschHandtvättDiskÖvrigt

Varje ruta motsvarar 30 sekunder

§ Fyra kategorier§ Dusch 0,2 l/s§ Handtvätt 0,1 l/s§ Disk 0,2 l/s§ Övrigt 0,05 l/s

§ Flöden baserade på normflöden i BBR§ Korrigerade till 40 °C vid tappstället

11

Tappcykel för varmvattenförbrukning

Timmar med början

01:0002:0003:0004:0005:0006:0007:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0000:00

DuschHandtvättDiskÖvrigt

Varje ruta motsvarar 30 sekunder

§ Rimlighetskontroll§ Tappcykeln = 170 m3/år (55 °C)§ Sveby/SCB: 45 m3/år

§ Tappcykeln 3,7 gånger högre än schablon

§ Schablonen beaktar ej antal personer i hushållet§ Tappcykeln beaktar ej skillnader mellan ex.v.

vardag och helg

à Tappcykeln representerar en dag i huset när aktivitet pågår

§ Förbrukningens storlek har mindre betydelse§ De dynamiska förloppen är det intressanta§ Hur ofta är viktigare än hur mycket

12

Tappcykel för varmvattenförbrukning

Timmar med början

01:0002:0003:0004:0005:0006:0007:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0000:00

DuschHandtvättDiskÖvrigt

Varje ruta motsvarar 30 sekunder

§ Ultraljudsmätare § Integreringsverk Kamstrup Multical 603§ Flödesmätare: Ultraflow 54

§ Temperatursensorer Pt500§ Nio mätare, tre konfigurationer av integreringstid

§ Normal 32 s§ Fast 8 s§ Mains 2 s

13

Energimätarna

§ Rigg ansluten till fjärrvärme och elpanna

§ Fjärrvärmecentral för varmvattenproduktion

§ Primärkrets§ 80 °C§ Statiskt tryck 5 bar§ Differenstryck 1 bar

§ Kallvatten§ 10 °C och 4 bar

§ Varmvatten§ 55 °C

14

Provningsuppställning

A B C D E F G H I

IHGFEDCBA

I H G F E D C B A

Inkommande kallvatten Varmvatten

Primär returledning

Primär framledning

Provningsriggens flödesmätare

Fjärr-värme-central

Provobjektens integreringsverk

Provningsriggens temperaturmätare

Provningsriggens temperaturmätare

Provobjekt

§ Värmemätare i seriekoppling§ Samma volym vatten mellan varje

par tillopps- och returtemperaturgivare

§ Ordning:§ Normal, Fast, Mains, Normal…

§ Provningsriggens egen mätning för jämförelse

15

Provningsuppställning

A B C D E F G H I

IHGFEDCBA

I H G F E D C B A

Inkommande kallvatten Varmvatten

Primär returledning

Primär framledning

Provningsriggens flödesmätare

Fjärr-värme-central

Provobjektens integreringsverk

Provningsriggens temperaturmätare

Provningsriggens temperaturmätare

Provobjekt

16

Resultat

17

Provning 9 april 2018§ 24 timmar§ Teoretiskt: 0,47 m3

§ Utfall: 0,49 m3

18

Resultat

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

Flöd

e [l/

s]

Tem

pera

tur

[°C]

Tid [s]

Primär retur Varmvatten Primär framledning Flöde primär Flöde varmvatten

§ Jämförelse med provningsriggens energimätning

Med tappcykel

19

Resultat

§ Jämförelse med provningsriggens energimätning

Med tappcykel

20

Resultat

Mätare Mätt energi [kWh]

Differens från referens [kWh]

Differens från referens [%]

Medel per mätartyp [%]

A (32 s) 25,4 -0,7 -2,8%-3,1%D (32 s) 25,2 -0,9 -3,6%

G (32 s) 25,4 -0,7 -2,8%B (8 s) 25,5 -0,6 -2,4%

-2,0%E (8 s) 25,5 -0,6 -2,4%H (8 s) 25,8 -0,3 -1,3%C (2 s) 25,5 -0,6 -2,4%

-2,2%F (2 s) 25,5 -0,6 -2,4%I (2 s) 25,7 -0,4 -1,6%Referens 26,1 - - -

§ Jämförelse med provningsriggens energimätning

Med tappcykel Vid konstant flöde

21

Resultat

Mätare Mätt energi [kWh]

Differens från referens [kWh]

Differens från referens [%]

Medel per mätartyp [%]

A (32 s) 25,4 -0,7 -2,8%-3,1%D (32 s) 25,2 -0,9 -3,6%

G (32 s) 25,4 -0,7 -2,8%B (8 s) 25,5 -0,6 -2,4%

-2,0%E (8 s) 25,5 -0,6 -2,4%H (8 s) 25,8 -0,3 -1,3%C (2 s) 25,5 -0,6 -2,4%

-2,2%F (2 s) 25,5 -0,6 -2,4%I (2 s) 25,7 -0,4 -1,6%Referens 26,1 - - -

§ Jämförelse med provningsriggens energimätning

Med tappcykel Vid konstant flöde

22

Resultat

Mätare Mätt energi [kWh]

Differens från referens [kWh]

Differens från referens [%]

Medel per mätartyp [%]

A (32 s) 25,4 -0,7 -2,8%-3,1%D (32 s) 25,2 -0,9 -3,6%

G (32 s) 25,4 -0,7 -2,8%B (8 s) 25,5 -0,6 -2,4%

-2,0%E (8 s) 25,5 -0,6 -2,4%H (8 s) 25,8 -0,3 -1,3%C (2 s) 25,5 -0,6 -2,4%

-2,2%F (2 s) 25,5 -0,6 -2,4%I (2 s) 25,7 -0,4 -1,6%Referens 26,1 - - -

Mätare Mätt energi [kWh]

Differens från referens [kWh]

Differens från referens [%]

Medel per mätartyp [%]

A (32 s) 36,3 -0,8 -2,0%-2,0%D (32 s) 36,3 -0,8 -2,0%

G (32 s) 36,3 -0,8 -2,0%B (8 s) 36,3 -0,8 -2,0%

-1,9%E (8 s) 36,3 -0,8 -2,0%H (8 s) 36,4 -0,7 -1,8%C (2 s) 36,3 -0,8 -2,0%

-2,1%F (2 s) 36,2 -0,9 -2,3%I (2 s) 36,3 -0,8 -2,0%Referens 37,1 - - -

§ Jämförelse med provningsutrustningens energimätning

Med tappcykel Vid konstant flöde

23

Resultat

Mätare Mätt energi [kWh]

Differens från referens [kWh]

Differens från referens [%]

Medel per mätartyp [%]

A (32 s) 25,4 -0,7 -2,8%-3,1%D (32 s) 25,2 -0,9 -3,6%

G (32 s) 25,4 -0,7 -2,8%B (8 s) 25,5 -0,6 -2,4%

-2,0%E (8 s) 25,5 -0,6 -2,4%H (8 s) 25,8 -0,3 -1,3%C (2 s) 25,5 -0,6 -2,4%

-2,2%F (2 s) 25,5 -0,6 -2,4%I (2 s) 25,7 -0,4 -1,6%Referens 26,1 - - -

Mätare Mätt energi [kWh]

Differens från referens [kWh]

Differens från referens [%]

Medel per mätartyp [%]

A (32 s) 36,3 -0,8 -2,0%-2,0%D (32 s) 36,3 -0,8 -2,0%

G (32 s) 36,3 -0,8 -2,0%B (8 s) 36,3 -0,8 -2,0%

-1,9%E (8 s) 36,3 -0,8 -2,0%H (8 s) 36,4 -0,7 -1,8%C (2 s) 36,3 -0,8 -2,0%

-2,1%F (2 s) 36,2 -0,9 -2,3%I (2 s) 36,3 -0,8 -2,0%Referens 37,1 - - -

≈≈≈

Varför -2 % mot provningsutrustningens mätning?

§ Extra provning med ytterligare en kalibrerad flödesmätare i serie

§ Resultat:

24

Resultat

Varför -2 % mot provningsutrustningens mätning?

§ Extra provning med ytterligare en kalibrerad flödesmätare i serie

§ Resultat: samma.à Energimätarna mäter 1,5 – 2 % lägre flöde än provningsutrustningen

25

Resultat

-2.5%

-2.0%

-1.5%

-1.0%

-0.5%

0.0%

Diffe

rens

, vol

ym [%

]

Diff från referensmätareKonstant flöde

Ref 1

Ref 2

Slutsats

26

Integreringstiden påverkar resultatet§ Konstant flöde: ingen skillnad mellan mätarna§ Tappcykel: mätarna med 32 s integreringstid

mätte 1 % lägre energi än de med 8 och 2 s integreringstidàBetydande skillnad mellan 32 och 8 s

integreringstidàKan ge stort utslag i energimängd under

mätarens livstid

Energimätarna visade 1,5 - 2 % lägre än provningsutrustningen

§ Utreddes ej i detalj varför§ Rådgör med mätartillverkaren i varje

tillämpning

27

Slutsats

§ Värmelast?§ Värmesystemet reglerar långsammare

§ Integreringstiden av mindre betydelse?§ Samtidig värme- och varmvattenlast?

§ Påverkas energimätningen för VV i samma utsträckning?

§ Påverkar varmvattenprioritering?§ Integreringstidens påverkan på totala

energimätningen på årsbasis?

§ Stämmer även hos verklig fjärrvärmekund?

28

Förslag för vidare studier

RISE Research Institutes of Sweden

bjorn.folkeson@ri.se / +4610 516 5446

Tack!

SamhällsbyggnadEnergi och cirkulär ekonomi

HÄMTA RAPPORTEN(scrolla till botten)

KONTAKT