Provning av tappvattenautomater kopplade till ackumulatortank

Dagens vanliga ackumulatortanksystem har för dålig skiktning i ackumulatortanken, vilket leder till försämrad effektivitet hos systemen. För att förbättra den krävs komponenter, som kan ladda och framförallt urladda med bättre skiktningsegenskaper. Ackumulatorvärmesystem som t ex vedpanna med tank och solvärmesystem kan öka sin effektivitet, om tankens skiktning främjas. En ny typ av varmvattenberedare, sk tappvattenautomater har tagits fram bl a för att ersätta trasiga eller igenkalkade varmvattenberedare i villapannor. Dessa tappvattenautomater har visat sig kunna vara intressanta även för anslutning till ackumulatortankar. Konsumentverket gav SERC uppdraget att testa dessa nya automater för att se hur väl de fungerar i ackumulatorsystem. Vi har testat tre olika fabrikat: Alfajet, Cetetherm och Solvis. Cetetherm provades förutom i grundversionen med trevägsventil, även med en tvåvägsventil. Totalt testades således fyra olika konstruktioner, som skiljer sig i värmeväxlarstorlek och reglerstrategi. I rapporten visas driftsegenskaper och termiska prestanda för tappvattenautomaterna med hjälp av diagram, som upprättades efter omfattande mätningar. Tappvattenautomaterna, som i grundutförande var avsedda för värmepannor, är inte lämpliga för användning tillsammans med ackumulatortank. Tappvattenautomater med god termisk prestanda och till ackumulatorsystem anpassad reglerstrategi ger däremot gott resultat. Alfajet och Cetetherm med trevägsventil är mindre lämpade för ackumulatorvärme-system. En onödigt hög returtemperatur till ackumulatortanken leder till dålig skiktning vid urladdning och därigenom kan en mindre del av energiinnehållet i tanken tillgodogöras. Genom att ersätta trevägsventilen hos Cetetherm med en tvåvägsventil, förbättras den termiska funktionen vid användning med ackumulatortank. Solvis tappvattenautomat var från början konstruerad för solvärmesystem med ackumulatortank och visade sig ha god prestanda. Tappvattenautomaterna testades även med avseende på varmvattenkomforten vid flödesändringar. Ingen av tappvattenautomaterna visade sig kunna reglera varmvattentemperaturen lika bra som ett traditionellt system med väl fungerande blandningsventil. Tappvattenautomatens inverkan på ett solvärmesystems täckningsgrad under sommarhalvårets väderförhållanden testades i SERCs sexdagarstest. I jämförelse till de hittills bästa konventionella system med inbyggda värmeväxlare av typ kamflänsrör kunde täckningsgraden för ett i övrigt likvärdigt system höjas med upp till 15 procentenheter. Marknadspriset för tappvattenautomater på omkring 10 000 kr är fortfarande för högt, för att den skall kunna konkurrera med konventionella system. Vidareutvecklade förenklade system, som produceras i större serier kommer enligt vår bedömning att kunna erbjudas till lägre pris i framtiden.

Förstude: Beskrivning av uppvärmningssystem med solfångare och värmepump för området Anneberg i Danderyds Kommun

Anneberg är ett område i Danderyds kommun där det skall beredas plats för ett nytt bostadsområde. Området skall bebyggas med flerbostadshus, gruppbostäder och ett sjukhem. Denna förstudie beskriver översiktligt 3 systemförslag som kan användas för uppvärmning av husen i bostadsområdet Anneberg. Målsättningen är att presentera uppvärmningssystem som visar hur solenergi kan användas för att öka värmepumpsystemens värmefaktor.Systemen modellerades i TRNSYS och systemfunktionen samt energiflöden simulerades. Simulerade prestanda för tre olika typer av uppvärmningssystem redovisas. System A är ett vanligt värmepumpsystem med borrhål och värmepump placerad i ett flerfamiljshus av typ 3. System B liknar system A, men har kompletterats med en glasad solfångare för varmvattenberedning. System C är en lösning som kan tillämpas för större byggnader eller för ett område med flera byggnader. Systemet har ett gemensamt värmelager och ett kulvertsystem som förbinder byggnaderna med värmelagret. I varje ansluten byggnad installeras sedan en värmepump och en oglasad solfångare.Simuleringsresultatet redovisas som en värmefaktor för systemets fem första driftår. System A får en värmefaktor på mellan 2,3 och 2,7 för de första 5 driftåren. System B får en värmefaktor på mellan 3,4 och 3,7 och system C får en värmefaktor på mellan 4,0 och 4,5. Studien visar att det går att öka värmefaktorn på en värmepumpanläggning från ca 2,5 upp till 4 eller 4,5 genom att komplettera anläggningen med solfångare och värmelager. Detta innebär att elförbrukningen minskar från att vara ca 40 % av värmebehovet ned till under 25 % av värmebehovet. Det bör således finnas en potential för att komplettera värmepumpanläggningar med solvärme. Vilket utförande som kan bli ekonomiskt intressant kan inte bedömas i denna förstudie. I förstudien visas enbart resultatet för tre enstaka systemutföranden. Inga parametervariationer (tex solfångaryta, antal borrhål och avstånd mellan borrhålen) är utförda. En sådan systemoptimering bör göras med förstudien som utgångsläge.

Brytmånens utformning vid trädfällning - Jämförande studier av böjmotstånd och gångjärnseffekt : Designing felling hinge in tree felling - Comparative studies of bending resistance and hinge effect

Vid trädfällning med motorsåg sparar man en så kallad brytmån som skall fungera som ett gång¬järn när trädet fälls. Om brytmånen går av tidigt finns en risk att trädet faller okontrolle¬rat. De rekommendationer som finns säger att brytmånens bredd skall göras proportionell mot trädets diameter. Genom att teoretiskt och praktiskt undersöka vilka krafter brytmånen utsätts för och vad den håller för har det varit möjligt att dra vissa slutsatser om hur en bra brytmån skall se ut. Ett viktigt resultat är att en bred brytmån (över 30-40 mm) är mycket trög att böja och inte fungerar i det avseendet att den går av redan vid små böjningar. Teoretiska be¬räkningar och praktiska försök visar att en relativt smal brytmån håller för belastningen vid rakt motlut även på stora träd. Som ny rekommendationen föreslås att brytmånens bredd inte bör vara mer än 30 mm. Av försöken kan man också dra slutsatsen att frusen ved är stel och brister tidigt, varför svår¬fällda träd inte bör fällas när veden är fryst.A felling hinge is used when felling trees by help of chain saw. If the hinge breaks early in the fall of the tree there is a great risk that the tree will fall without control. Present recommenda¬tions in Sweden say that the thickness of the felling hinge shall be made in proportion to the stem diameter. By use of theoretical and practical examinations of the forces stressing the felling hinge, and the strength of the wood itself, it has been possible to draw conclusions regarding the correct design of a felling hinge. One important result is that a thick felling hinge (over 30-40 mm) is very hard to bend and does not work well as it looses most of its strength already at a small forward bending angel. Theoretical calculations and practical tests show that a relatively narrow felling hinge will manage very well the forces when felling trees with lean opposite to the felling direction even for large trees. Our new recommendation is that the thickness of the felling hinge in normal Swedish conditions should not exceed 30 mm. Through the studies it can also be seen that frozen, brittle wood breaks at small bending angels. For that reason particularly difficult trees not should be felled when the wood is frozen.

Methodology for identifying parameters for the TRNSYS model Type 210 -wood pellet stoves and boilers

This report describes a method how to perform measurements on boilers and stoves and how to identify parameters from the measurements for the boiler/stove-model TRNSYS Type 210. The model can be used for detailed annual system simulations using TRNSYS. Experience from measurements on three different pellet stoves and four boilers were used to develop this methodology. Recommendations for the set up of measurements are given and the re-quired combustion theory for the data evaluation and data preparation are given. The data evalua-tion showed that the uncertainties are quite large for the measured flue gas flow rate and for boilers and stoves with high fraction of energy going to the water jacket also the calculated heat rate to the room may have large uncertainties. A methodology for the parameter identification process and identified parameters for two different stoves and three boilers are given. Finally the identified models are compared with measured data showing that the model generally agreed well with meas-ured data during both stationary and dynamic conditions.

Kraftutveckling för manuella trädfällningsredskap : Force development for manual tree felling tools

The objective with this study has been to build general models of the mechanics in tree felling with chain-saw and to compare felling torque for different tools. The theoretical models are completed and validated with a comparative study. The study includes a great number of felling tools of which some are used with different methods. Felling torque was measured using a naturally like measuring arrangement where a tree is cut at about 3.7 m height and then anchored with a dynamometer to a tree opposite to the felling direction. Notch and felling cut was made as ordinary with exception that the hinge was made extra thin to reduce bending resistance. The tree was consequently not felled during the trials and several combinations of felling tools and individuals could be used on the same tree.The results show big differences between tools, methods and persons. The differences were, however, not general, but could vary depending on conditions (first of all tree diameters). Tools and methods that push or pull on the stem are little affected by the size of the tree, while tools that press on the stump are very much dependent of a large stump-diameter. Hand force asserted on a simple pole is consequently a powerful tool on small trees. For trees of medium size there are several alternative methods with different sizes and brands of felling levers and wedges. Larger and more ungainly tools and methods like tree pusher, winch, etc. develop very high felling torque on all tree sizes. On large trees also the felling wedge and especially the use of several wedges together develop very high felling torque.

Mätning och utvärdering av PM brännaren

The PM-brännaren (pellets burner) have on commission by the company been measured and evaluated in the combustion laboratory of SERC. The objective was to measure the perform-ance and the emissions of CO and NO for three different combustion powers and for start and stop conditions. The burner have been mounted in the Bionett-boiler from Ariterm and been adjusted by the company. The boiler has been connected to a buffer store that admits firing during long period with constant inlet temperature to the boiler. The measurements have been performed by operating the boiler on constant power until stationary conditions are reached. Thereafter the following two hours of operation have been evaluated. The results show that the burner fulfils the limit values for Blauer Engel labelling and the proposed limit values for Nordic Eco labelling. The measured concentration of NO is far below all organisations limit values for NOx. Concerning the start and stop emissions there are no demands from organisa-tions to compare with, but comparing with other boilers measured at SERC, the CO emissions from PM-brännaren is in the same order of magnitude.

Kombinerade bio- och solvärmesystem : Handbok för systemutformning

Syftet med denna skrift är att sammanställa den kunskap som finns beträffande kombinerade pellet- och solvärmesystem för att på så sätt stödja företagen i deras systemutveckling. Denna skrift behandlar erfarenheter som gjorts inom forskning på sol och pellet och omsätter dessa i praktiska råd för systemutformning. Förslag ges på systemutformning, olika tekniska lösningar samt hur systemen bör styras.När solvärme och pellet skall kombineras finns det många möjligheter att koppla ihop systemen. Det finns olika traditioner i olika länder, vilket gör att systemlösningarna varierar från land till land. En generell slutsats är dock att konventionella svenska pannor med inbyggd varmvattenberedning inte är lämpliga i konventionella solvärmesystem. Det ger komplicerade systemlösningar och det är svårt att åstadkomma bra skiktning i tanken.I ett solvärmesystem är det viktigt att tanken kan laddas ur på ett sådant sätt att kraftig skiktning erhålls. Det betyder att tankens botten skall kylas ner till temperaturen på ingående kallvatten och att tankens mellersta del skall kylas till samma temperatur som radiatorreturen. Om solfångaren även vintertid kan arbeta med att förvärma kallvatten av 10 till 20ºC fås en betydligt bättre verkningsgrad på solfångaren än om radiator returen skall förvärmas, som i bästa fall ligger på en temperaturnivå på mellan 30 och 40ºC. Av denna anledning skall radiator returen placeras en bra bit upp från botten i ackumulatortanken och tappvattnet skall förvärmas i en slinga som börjar i tankens botten. Om det finns ett VVC-system måste systemet anslutas på ett speciellt sätt så att inte tankens skiktning störs.En annan viktig parameter i tankens utformning är att värmeförlusterna hålls låga, detta är viktigt för att klara tappvattenlasten mulna perioder och för att hålla energianvändningen låg. I moderna hus där tanken placeras i boutrymmet blir det också en komfortfråga för att undvika över-temperaturer i rummet där tanken placeras. För att få en bra isolering måste man se till att det finns ett lufttätt skikt över hela isoleringen som dessutom sluter tätt mot röranslutningar. Ofrivillig själv-cirkulation i anslutande kretsar som kan kyla av och blanda om ackumulatortanken skall förhindras med backventiler.Vid design av solfångarkretsen måste överhettning och stagnation kunna klaras utan glykolnedbrytning eller andra skador. Partiell förångning innebär att man låter solfångaren koka på ett kontrollerat sätt så att endast ånga blir kvar i solfångaren. Vätska samlas i ett större expansionskärl och systemet återfylls när vätskan kondenserar. Dränerande system med enbart vatten är också en möjlighet, men kräver större noggrannhet vid installationen så att sönderfrysning undviks.Pelletkaminer (luftburna) ger god komfort och lågt elbehov i direktelvärmda hus med öppen planlösning, dvs. om värmen från kaminen kan spridas till alla rum utan att behöva passera genom mer än en dörröppning. Även i lågenergihus kan den luftburna kaminen vara lämplig. I hus med mer sluten planlösning krävs en vattenmantlad kamin med hög andel värme till vattenkretsen och ett vattenburet värmesystem. Det är viktigt att sådana system utformas korrekt för att komforten skall bli hög och elanvändningen låg. Brukarens aspekter och komfortkrav måste beaktas vid användning av kaminer, eftersom det krävs en temperaturskillnad mellan olika rum för att få värmespridning från det rum där kaminen är placerad.

Småhusens framtida utformning : -Hur påverkar Boverkets nya byggregler?

Från och med 1:a jan 2010 gäller nya byggregler avseende energianvändning och effektbehov för nya byggnader. De nya kraven innebär en skärpning för alla byggnader som använder el för uppvärmning. För att begränsa effektbehovet för elvärmda hus införs krav på maximal installerad eleffekt och kraven på köpt energimängd blir lägre i hus med elvärme än i hus som har annat uppvärmningssätt. Denna rapport undersöker hur byggandet kan komma att påverkas av de nya byggreglerna och vilka system som kan komma att bli dominerande i småhusen framöver. En villa med olika isolerstandard simulerades på fyra olika orter från Malmö i söder till Kiruna i norr och energianvändningen för de olika uppvärmningssystemen beräknades sedan scha-blonmässigt med hjälp av tillverkarnas data. Två olika isolerstandarder och ett passivhus simu-lerades med respektive utan från och tilluft med värmeåtervinning. Resultaten visar att traditionella frånluftvärmepumpar inte klarar kraven, både vad gäller ener-gi och effekt, förutom möjligen i sydligaste Sverige i ett välisolerat hus. En kondenserande frånluftvärmepump som kyler frånluften kraftigare och utvinner kondensationsvärme klarar kraven om den uppfyller vad tillverkaren lovar. En frånluft/jordvärmepump klarar också kra-ven, men ligger nära gränsen i Mellansverige. De uppvärmningsalternativ som klarar de nya energikraven med god marginal i alla klimatzoner är kondenserande frånluftvärmepump, bergvärmepump, fjärrvärme (FTX krävs i norra Sverige), pelletkamin med FTX samt passiv-huset. De el-baserade uppvärmningsalternativ som ger lägst elanvändning är bergvärmepump samt passivhus alternativet. Dessa ligger på alla orter långt under kravgränserna från BBR.Uppvärmning med enbart pellets eller fjärrvärme (utan FTX eller solvärme) klarar inte energi-kraven med tillräcklig marginal förutom i Malmö. Det krävs ytterligare åtgärder som kan vara tilläggsisolering, värmeåtervinning med FTX, frånluftvärmepump eller solvärme. Pelletvärme-systemen får lite svårare att klara energikraven, pga pelletkaminens verkningsgrad. Det blir alltså i praktiken krav på FTX med ved, pellets och oftast med fjärrvärme.En ekonomisk utvärdering har genomförts baserad på första årets energi-, kapital- och under-hållskostnader. Kapitalkostnader delas upp på komponentens förväntade livslängd med annui-tetsmetoden. Framtida underhållskostnader diskonteras ett nuvärde och delas upp med annui-tetsmetoden. Dagens energipriser och en kalkylränta på 4,5 % används som utgångspunkt, men varieras för olika scenarier. Fjärrvärme tycks ge bland de lägsta kostnaderna av de studerade alternativen. I alla fall i de kommuner som ligger under medelpriset för svensk fjärrvärme. Vedeldning har inte studerats här, men ger säkerligen lägst totalkostnader om man accepterar den tid som krävs för att han-tera ved och elda. Det studerade passivhuset hör också till de alternativ som har bland de lägs-ta kostnaderna då investering och energianvändning vägs samman. Men räntenivån har en stor inverkan på systemens totalkostnad. Låg ränta har en utjämnande effekt på totalkostnaden. Vid högre ränta ökar kostnaden mest för system med lång livslängd (avskrivningstid), vilket gör passivhusen dyrare. Pelleteldning i nybyggda hus kommer nog att utgöra en mindre del av installationerna, då det krävs FTX och investeringskostnaden blir ganska hög, men om lösningar med frånluftvärme-pump och luftburen pelletkamin mot förmodan skulle komma att uppfylla kraven för ett icke elvärmt hus kan det bli ett uppsving av sådana lösningar.

Provningsmetod för integrerade sol-biosystem : Årsverkningsgrad genom korttidsmätning

Test method for integrated solar- biomass systems - Long term prediction trough short term measurementsSP Technical Research Institute of Sweden and SERC, Dalarna University have in cooperation developed a test method for integrated solar and biomass systems. The test method is performed under six days including two summer days, two winter days and two spring/autumn days true to real weather conditions and loads for a single family house. The aim of the test method is to get information about a Combisystem’s annual performance and operation throughout a short term test. Seven different solar Combisystems have been tested within the project together with a pellet boiler without solar collectors. In addition to that a comparative testing has been performed at the two laboratories at SP and at SERC on the same Combisystem. The test method developed within the project has been proved to withstand the aim of the project, which is to be able to compare the performance between the systems. The test method is also suitable for identification of possible operation problems so they can be taken care of and consequently improves the system.The project and the system testing reveal that it is in general favorable to combine biomass pellets with solar heating. Pellet boilers has normally a low performance during the summer period but combined with a solar collector the boiler can be switch off during this period. There are however big differences in performance between the tested. The efficiency of the pellet boiler is highly dependent of the operating conditions and elements like heat losses from the system, system configuration and control strategy have great influence of the performance of the system and the emissions. On the other hand, the performance and the size of the solar collectors have a minor effect on the overall system performance. There is obviously a big potential for improvement of the system´s performance and the developed test method is an essential way to implement this perfection.