Buildings and district heating - contributions to development and assessments of efficient technology

Abstract: Popular Abstract in Swedish Fjärrvärme är en väletablerad teknik som främst används för uppvärmning av byggnader och varmvatten. I Sverige värms över 80% av flerbostadshusen med fjärrvärme, vilket innebär att de flesta svenskar faktiskt bor i ett fjärrvärmeuppvärmt hus. Fjärrvärme är inte enbart en svensk teknik, utan används över hela värden där behov av uppvärmning finns. Länderna i Norden och Östeuropa har en betydande andel byggnader värmda med fjärrvärme. Ett fjärrvärmesystem består av centralt producerat varmvatten som distribueras i ett rörnät till de anslutna byggnaderna. Genom en central produktion av värme ökar möjligheten till bränsleflexibilitet. Historiskt sett har fjärrvärme även bidragit till en kraftig minskning av oljeanvändning för uppvärmningsändamål i Sverige. Fjärrvärme utgör även grunden för en ökad kraftvärmeutbyggnad, något som fortfarande förespråkas både i Sverige och i Europa. I ett kraftvärmeverk produceras el och värme samtidigt till en hög verkningsgrad tillskillnad från elproduktion i kondenskraftverk där endast el produceras. För svenska förhållanden innebär en ökad kraftvärmeutbyggnad oftast att andelen el producerad med biobränslen ökar, något som är ett eftersträvat politiskt mål. I denna avhandling berörs två områden relevanta för fjärrvärmeforskning: förbättrad temperaturutnyttjande i fjärrvärmesystemet och möjligheten att upprätthålla värmeförsörjning i fjärrvärmeanslutna byggnader vid elavbrott. Inom ramen för det första området undersöks tre metoder för att förbättra temperaturutnyttjandet av fjärrvärme, vilket i praktiken betyder att sänka temperaturnivån i fjärrvärmenätet. De undersökta metoderna är utnyttjande av radiatorfläktar för att öka värmeavgivningen från radiatorer, optimerad styrning av radiatorsystemet och införande av alternativa kopplingsprinciper i fjärrvärmecentralen. Genom att använda radiatorfläktar ökar värmeavgivningen från radiatorerna, vilket innebär att samma mängd värme kan avges vid lägre temperatur med radiatorfläkt i drift. Nyttan med radiatorfläktar och den optimerade radiatorstyrningen exemplifieras med en analys av förändringar av primärenergifaktorer för ett fjärrvärmesystem med kraftvärmeproduktion. När primärenergifaktorer beräknas för fjärrvärme med kraftvärmeproduktion allokeras den samtidigt producerade elen och betraktas som ersättning till el producerad med andra metoder. Hur man betraktar den ersatta elen har stor inverkan på fjärrvärmens primärenergifaktor. Om den producerade elen antas ersätta el producerad på marginalen i kolkondenskraftverk blir påverkan på fjärrvärmens primärenergifaktor stor då fjärrvärmetemperaturerna sänks. Om den ersatta elen istället hade producerats som den genomsnittliga nordiska elen blir påverkan på fjärrvärmens primärenergifaktor nästan helt försumbar. Hur den allokerade elen skall betraktas är därför avgörande för fjärrvärmens primärenergifaktor för fjärrvärmenät med kraftvärmeproduktion. Nya EU-direktiv angående energideklarering av byggnader föreskriver att energianvändningen skall anges i form av primärenergianvändning, varför denna fråga är av stor vikt. Inom detta arbete har även byggnaders möjlighet att ta emot värme under elavbrott studerats. Genom fältstudier i bostadshus och lokaler där elavbrott har simulerats har det visat sig att för de flesta fall finns det goda möjligheter att upprätthålla, eller i alla fall förlänga tiden för en under omständigheterna acceptabel inomhustemperatur. Ur krisberedskapssynpunkt har det stor betydelse att det finns goda möjligheter för boende att bo kvar under långvariga elavbrott om försörjningen av det heta fjärrvärmevattnet kan upprätthållas.