Utvärdering av Träslottets ekologiska Kolonistuga i Arbrå

Kolonistugan med lott i Arbrå är ett utställningsobjekt, som har byggts för att visa möjligheter med ekologisk odling på kolonilotten. Kolonistugan består av en växthusdel och en stugdel inredd med kök. Stugan har försetts med ett solvärmesystem, som ger tappvarmvatten och med ett luftsolvärmesystem som lagrar överskottsenergi i marken under växthuset. I denna rapport utvärderas den värmetekniska funktionen hos luftsolvärmesystemet för växthuset och systemet för tappvarmvattenberedning. Arbetet har beställts av Konsumentverket. Målet med denna under­sökning är att utvärdera funktionen hos solvärmesystemen, samt att påvisa eventuella brister i konstruktionen. Omfattande mätningar av temperaturer, solinstrålning och luftflöden har utförts under sommaren och hösten -99.Luftsolvärmesystemets syfte är att förbättra växthusets odlingsklimat och att förlänga odlingssäsongen genom att dagtid ladda ett markvärmelager. Vid solsken startar en solcellsdriven fläkt och luft sugs från växthuset. På så sätt ventileras en del av överskottsvärmen bort från växthuset. Luften värms ytterligare, då den passerar genom en luftsolfångare. Därefter sugs luften ner genom kanaler i mellanväggen och vidare genom marken, där värmen avges. Luften släpps sedan ut utomhus igen.Luftsolvärmesystemet visade sig fungera enligt den tänkta principen och har viss förlängande effekt på odlingssäsongen, men systemet är underdimensionerat för att det skall ge ett påtagligt resultat. Största problemet vad beträffar funktionen är att frostskyddet under kalla nätter inte är tillräckligt effektivt. Systemet klarar endast av att upprätthålla en temperatur på ca 5 grader över utetemperaturen. Systemet är i dagsläget inte särskilt effektivt, men har goda möjligheter att bli bättre om systemet dimensioneras omsorgsfullt och kompletteras med ytterligare installationer. Värmelagrets värmeöverförande yta kan ökas, genom att man bygger en tung värmeackumulerande mellanvägg av stenmaterial. Ett aktivt frostskydd med återcirkulation av luften genom markvärmelager och växthus nattetid är en annan lösning. Om man minskar värmeförlusterna genom att t.ex. använda tvåglasfönster får luftsolvärmesystemet också större effekt.När systemet granskades i detalj upptäcktes en rad misstag, som försämrar systemets prestanda. Bland de största misstagen kan nämnas att stora temperaturförluster uppkommer när luften passerar genom mellanväggen på väg ner till markvärmelagret. Dessa förluster gör ingen nytta för att höja temperaturen i växthuset nattetid. Luftkanalerna i markvärmelagret har också förlagts på ett dumt sätt. Detta gör att värmeöverföringen mellan luften i kanalsystemet och marken försämras.Tappvarmvattensystemet är avsett att producera varmvatten för hushållsbehov under sommaren. Varmvattnet skall räcka enbart till disk, eftersom det inte finns någon duschmöjlighet i stugan. Varmvattnet samlas in med solfångare och lagras i en ackumulatortank på 90 liter. Varmvatten bereds i genomströmning vid en varmvattentappning.Insamlingen av solenergi fungerar bra och varmvattenproduktionen är god vid solig väderlek. Systemet samlar in energi motsvarande 45 liter varmvatten med en temperatur av 45ºC under en solig dag. Systemets förmåga att lagra energi från en solig dag till en mulen dag är däremot dålig, eftersom värmeförlusterna från ackumulatortanken är stora. Orsaken är att ackumulatortanken är mycket liten (endast 90 l), relativt dåligt isolerad och har köldbryggor. Om vatten används som lagringsmedium i ackumulatortanken, måste den tappas av varje höst, för att inte frostsprängningar skall uppstå. Avtappningen har visat sig vara svår för en lekman att utföra.

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.

Ramprogram solfångarutveckling och systematik. FoU 1997-1999. Slutrapport BFR projekt 19960605

Man kan förbättra energibesparingen på årsbasis för ett traditionellt svenskt kombisolvärmesystem från knappt 20 % för ett referenssystem till över 25 %. Alla de studerade systemen har 10 m2 solfångare, lika stor tank, och samma värme- och tappvarmvattenlast. Skillnaderna består endast i systemutformning. Arbetet har utförts genom mätningar i värmelaboratorium och simuleringsberäkningar. Inom området optisk design av solenergisystem har metoder utvecklats för: - analys av solinstråningens himmelsfordelning och asymmetriska årsfordelning - optimering av sollangare med reflektorer - optimering av solceller med tillsatsreflektorer Programmet PRESIM, grafisk indatabehandlare till simuleringsprogrammet TRNSYS, har vidareutvecklats i linje med användarnas önskemål, men förutsättningarna för fortsatt utveckling har försämrats. En förbättrad version, delvis finansierad av Statens energimyndighet och anpassad till TRNSYS 15.0, kommer att släppas under år 2000, men därefter kommer aktiviteten att ligga på en lägre nivå.

Socialantropologiska teorier applicerbara på solenergiteknik : Del 2 Diskussion av mikro- och makroperspektiv

Denna skrift färdigställdes i augusti -96. De metoder som redogörs för i rapporten har använts i ett socialantropologiskt translokalt fältarbete som pågått periodvis under loppet av en fyraårsperiod. Dessa metoder, liksom de teorier som tas upp här, är utvalda för att användas i en kommande doktorsavhandling om försöken att integrera solenergiteknik i det svenska samhället (Solenergiteknik diskuteras emellertid inte explicit i denna rapport. För en närmare redogörelse av det pågående avhandlingsarbetet se Socialantropologisk studie av solenergiteknikers införande i Sverige. Projektpresentation oktober 1995, arbetshandling SERC). Jag förespråkar i rapporten en användning av begreppen nätverk och process som metod- och analysredskap. Jag för också fram en kulturteori som utgör en samlad syn på de teoretiska begreppen kultur, struktur och process. Dikotomin mellan individ och samhälle försvagas här kraftigt, både genom mitt sätt att använda kulturbegreppet och genom min användning av begreppet struktur .Denna kulturteori inbegriper såväl idémässiga, sociala som materiella förhållanden och är samtidigt en teori om förändring. Jag framför här också ett förslag till två lämpliga målsättningar för att föra socialantropologiska mikro- och makroperspektiv närmare varandra. Den ena målsättningen innebär att man vid teoretiska mer generaliserande beskrivningar av förhållanden i världen bör sträva mot att uttrycka sig så att dessa beskrivningar också blir applicerbara på specifika fältarbeten. Detta innebär både att de begrepp som används ska vara bra redskap att tänka med för antropologen i fält, och att de makroteoretiska resonemang som förs i allt högre utsträckning bygger på fältarbeten som på varierande sätt inkluderar globala skeenden. Den andra målsättningen gäller fältarbetet och beskrivningen av detta. Här menar jag att också fältarbeten behöver planeras, utföras och presenteras så att sådana fältarbeten tillsammans kan ingå i det makroantropologiska projektet att skapa underlag för makroteorier om förhållanden i världen. Min avsikt är att i mitt eget avhandlingsarbete använda mig av teoretiska begrepp och metodologiska tillvägagångssätt som överensstämmer med dessa två målsättningar.

Provning av ackumulatorsystem för solvärmeanläggningar

Inom projektet provades 10 konfigurationer av samma ackumulatortank. Tankarna utsattes under kontrollerade förhållanden för en 6-dagars testcykel. Under testet tillfördes varje tank värme från en (simulerad) solfångare och, i den mån det behövdes, tillsatsvärme från elpatronen. Väderförhållanden under de sex dagarna var två fina, en växlande, två dåliga och ytterligare en växlande dag i nämnd följd. De flesta systemkonfigurationer klarade sig under de soliga dagarna utan energitillskott från elpatronen och förmådde dessutom att lagra värnlen så att även tappningar på följande dag med "växlande" väder kunde ske utan el-tillskott. De molniga dagarna behövde alla systemkonfigurationer el-tillskott. Solvärmesystemens täckningsgrad varierade mellan 36,5 % för det sämsta systemet till 70, 3 % för det bästa. En ackumulatortank med två seriekopplade tappvarmvattenvärmeväxIare (en i botten för förvärmning och en i tankens övre del för slutvärmning) ger betydligt bättre resultat än en tank med bara en enda sådan värmeväxlare. Tankens volym var i de utförda provningarna 750 liter, solfångarstorleken 10 m2 och lasten 13 kWh per dag. För dessa förutsättningar ger en yttre solvärmeväxlare inga mätbara fördelar gentemot en tillräcklig stor inbyggd värmeväxlare. De gjorda försöken visar, att alla tankkonfigurationerna visar dålig skiktning. Ett fortsatt arbete bör göras för att minska omblandningen i tanken vid både inladdning och uttag av värme.