| 1. |
- Averfalk, Helge, 1988-, et al.
(författare)
-
Analys av 4e generationens fjärrvärmeteknik jämfört med 3e generationens : Simulering av sekundärnät i nybyggnationsområde
- 2017
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Bakgrunden till studien är att nya förutsättningar genom energieffektivisering, konkurrens från värmepumpar och nya krav på kundsidan gör en modernisering av fjärrvärmeverksamhet nödvändig. En del av denna modernisering är att kunna dra nytta av de fördelar som lägre temperaturer i näten medför. Därtill skapas genom den nya tekniken förutsättningar för att ta hand om värmekällor som idag inte utnyttjas (t.ex. värme från kylprocesser och annan infrastruktur såsom värme från avloppsvatten och värme från kollektivtrafik).Befintlig teknik är beprövad och bygger på att det finns ekonomiska incitament att förbränna biobränsle och avfall. Steget till att pröva en ny teknik där andra värmekällor och en ny gränsdragning gentemot kund blir nödvändig är därför stort och förenat med ett antal frågor. Det är just de frågor som uppkommer i ett fjärrvärmeföretag inför implementering av 4e generationens fjärrvärmeteknik som projektet försöker identifiera. Det blir dock så att enbart en del av frågorna besvaras genom att studien har ett avgränsat fokus. Fokus är på jämförelse mellan ett 3GDHtvårörsystem och ett 4GDH-trerörsystem i ett sekundärnät i ett nybyggnationsområde.I projektet simuleras hur utfallet blir för olika parametrar om man hade valt att implementera 4e generationens teknik istället för 3e generationens teknik.Resultaten påvisar att:• 4e generationens lösning ökar energieffektiviteten i byggnader, detta främst genom att behovet av varmvattencirkulation försvinner.• Beaktas enbart distributionsförluster i näten så är 4e generationen mer effektiv än 3e generationen.• Genom lägenhetsväxlaren i 4e generationens lösning så elimineras risken för Legionella helt. En möjlig barriär för 4e generationens teknik består dock i att boverkets byggregler inte är konstruerade för att varmvattencirkulation inte finns.• Lägenhetsväxlarna innebär en kostnad per lägenhet vilket begränsar lösningens kostnadseffektivitet jämfört med en större värmeväxlare i fastighetens bottenplan. Idag är 4e generationens teknik lämpad för fastigheter med 10-15 lägenheter, är det fler lägenheter blir 4e generationens lösning dyrare än den konventionella 3e generationens lösning.• En viktig aspekt med 4e generationens lösning att värmeförlusten från huset förflyttas från fastighetsägaren till fjärrvärmeföretaget, genom att värmeleverans sker till varje lägenhet och inte vid husvägg. Initialt kan sådan börda på fjärrvärmeföretaget verka negativ med avseende på kostnad. Diskussionerna i projektet mynnade ut i att parterna enas om att affären blir mer rättvisande och att fastighetsägaren får ökad insyn i värmeförbrukningen vilket, med rätt affärsmodell, kan skapa ökat förtroende och en möjlighet att dela på förlusten mellan de två parterna.Projektet har omfattat löpande dialog med EKSTAs VD vilket varit värdefullt för att skapa förståelse kring fastighetsägarens perspektiv och frågor rörande 4e generationens teknik. Därtill har en workshop med EKSTAs driftspersonal hållits för att diskutera relevansen i de resultat som tagits fram. I projektet ingår BengtGöran Dalman med över 35 års erfarenhet av fjärrvärmeverksamhet vid Göteborg Energi. Projektets verklighetskoppling leder till slutsatsen att det inte föreligger någon särskild driftsproblematik för implementering av 4e generationens system.Som en egen del i projektet uppmärksammas den diskussion som förs i branschen kring möjligheten att dra nytta av billig el, främst under perioder då det blåser mycket och det blir ett överskott av el i elnätet. I studien analyseras möjligheten att inte använda en konventionell pelletspanna som tilläggsvärmekälla utan en eldriven panna. Resultaten visar att med dagens styrning genom skatter och avgifter så är det inte möjligt att dra nytta av att det förekommer perioder med mycket lågt elpris. Rådande regelverk stödjer istället installationer såsom pelletspannor.© ENERGIFORSK
|
|
| 2. |
- Averfalk, Helge, 1988-, et al.
(författare)
-
Domestic hot water design and flow measurements
- 2021
-
Ingår i: Energy Reports. - Amsterdam : Elsevier. - 2352-4847. ; 7:Suppl. 4, s. 304-310
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- In this study, the sizing of primary side components for preparation of domestic hot water are analysed, both qualitatively and based on measurements of domestic hot water demand in one multi-family building with 268 apartments. The collected data spans a period of 18 days during the end of 2020 and is collected in 15-min, 1-min, and 6-s intervals. An overview of the historic development for the design of domestic hot water flow in Sweden is also presented. There is a long-standing argument in Sweden, that the current district heating guidelines result in an overdesign of the flow for domestic hot water. The consequence of this is oversizing heat exchangers and valves in the substations. This study assesses, qualitatively, the issues related to overdesigned primary side valves for preparation of domestic hot water. A revised design for domestic hot water flow for the Swedish context is also conceptualised. The study suggests that an improved design flow for domestic hot water in multi-family buildings can be derived based on empirical measurements. The 15-min intervals are observed to tone down information of peaks to a degree where it is unsuitable to use as basis for a new design flow. The 1-min data does appear to preserve information to a degree where it can be used to assess a design flow when related to data with a 6-s interval. The 6-s data is expected to constitute a resolution that may be less available, and in this study, it constitutes a representation of the real domestic hot water demands. However, to find a fitted curve to empirical data, for the design flow based on number of apartments per multi-family building, the population of datasets needs to be increased. © 2021 The Authors. Published by Elsevier Ltd.
|
|
| 3. |
- Averfalk, Helge, 1988-, et al.
(författare)
-
Economic benefits of fourth generation district heating
- 2020
-
Ingår i: Energy. - London, UK : Elsevier. - 0360-5442 .- 1873-6785. ; 193
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- The main impetus for lower distribution temperatures in district heating systems is the lower heat supply costs obtained by these lower temperatures. In this paper, the differences in heat supply costs for two different temperature levels have been estimated for various future heat supply options. The estimations were obtained by modelling a district heating system characterised by typical climate conditions for Central Europe. High sensitivity to lower supply costs from lower temperatures was found for geothermal heat, industrial excess heat, and heat pumps, whereas low cost sensitivity was estimated for combined heat and power plants using waste or biomass. Lower heat distribution loss constitutes a minor component of the total cost reductions. The current use of high heat distribution temperatures was identified as an important barrier for the transition to renewable and recycled heat supply in district heating systems. Hence, lower distribution temperatures would facilitate this required transition because lower distribution temperatures provide higher profitability for these renewable and recycled heat sources. © 2019 The Authors. Published by Elsevier Ltd.
|
|
| 4. |
- Averfalk, Helge, 1988-, et al.
(författare)
-
Efficient heat distribution in solar district heating systems
- 2018
-
Ingår i: SDH Solar District Heating. ; , s. 63-66
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- This paper contains a short analysis showing the main benefit for solar district heating when a novel heat distribution concept with low temperatures is applied. The analysis is performed by comparing the annual solar heat output from a solar collector field for current heat distribution temperatures in Sweden with the corresponding output for the novel heat distribution concept. The results show that the new low temperature concept provides 66% more solar heat for a typical solar collector. Hereby, the solar collector field can be reduced with 40%, giving a corresponding cost reduction for solar heat generated. Another result is that the cost gradient for lower costs from lower return temperatures is five times higher for solar district heating compared to current heat supply in Swedish district heating systems. One major conclusion is that high heat distribution temperatures in current European district heating systems are a major barrier for the competitiveness of solar district heating.
|
|
| 5. |
- Averfalk, Helge, 1988-
(författare)
-
Enhanced District Heating Technology : Maintaining Future System Feasibility
- 2017
-
Licentiatavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- When heat demand and high temperature heat supply gradually decreases in the future, then it will effect district heating systems ability to compete on the heat market. A good way to mitigate less district heating feasibility is to operate systems with lower temperature levels and the most conceivable way to achieve lower temperature levels is to decrease return temperatures.Thus, this thesis emphasise temperature errors embedded in district heating systems. Only a selection of temperature errors are analysed in this thesis. First, the temperature error that occurs due to recirculation in distribution networks at low heat demands. Second, the temperature error that occurs due to hot water circulation in multi-family buildings. Third, the temperature error that occurs due to less than possible heat transfer in heat exchangers, i.e. too short thermal lengths.In order to address these temperature errors three technology changes have been proposed (i) three-pipe distribution network to separate the recirculation return flow from the delivery return flow, (ii) apartment substations to eliminate hot water circulation utilisation, and (iii) improved heat exchangers for lower return temperatures at a constant scenario. Analysis of proposed changes has resulted in annual average return temperatures between 17-21 °C.Furthermore, rapid introduction of intermittent renewable electricity supply in the energy system has prompted an increased necessity of power system balancing capacities. Large-scale conversion of power-to-heat in electric boilers and heat pumps is a feasible alternative to achieve such balancing capacities. Analysis of the unique Swedish experience with utilisation of large heat pumps installations connected to district heating systems show that since the 1980s 1527 MW of heat power has been installed, about 80 % of the capacity was still in use by 2013. Thus, a cumulative value of over three decades of operation and maintenance exists within Swedish district heating systems.The two papers presented in this thesis are related to future district heating systems through the five abilities of fourth generation district heating (4GDH), which are documented in the definition paper of 4GDH.
|
|
| 6. |
- Averfalk, Helge, 1988-, et al.
(författare)
-
Essential Improvements in Future District Heating Systems
- 2016
-
Ingår i: Proceedings of the 15th International Symposium on District Heating and Cooling. ; , s. 194-200
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- The major common denominator for future efficient fourth generation district heating systems is lower temperature levels in the distribution networks. Higher efficiencies are then obtained in both heat supply and heat distribution. Heat supply becomes more efficient with respect to combined heat and power, flue gas condensation, heat pumps, geothermal extraction, low temperature excess heat, and heat storage. Heat distribution becomes more efficient from lower distribution losses, less pipe expansion, lower scalding risks, and plastic pipes. The lower temperature levels will be possible since future buildings will have lower temperature demands when requiring lower heat demands. This paper aims at providing seven essential recommendations concerning design and construction strategies for future fourth generation systems. The method used is based on a critical examination of the barriers for lower temperature levels and the origins of high return temperatures in contemporary third generation systems. The two main research questions applied are: Which parts of contemporary system design are undesirable? Which possible improvements are desirable? Key results and the corresponding recommendations include temperature levels for heat distribution, recirculation, metering, supervision, thermal lengths for heat exchangers and heat sinks, hydronic balancing, and legionella. The main conclusion is that it should be possible to construct new fourth generation district heating networks according to these seven essential recommendations presented in this paper.
|
|
| 7. |
- Averfalk, Helge, 1988-, et al.
(författare)
-
Essential improvements in future district heating systems
- 2017
-
Ingår i: Energy Procedia. - Amsterdam : Elsevier. - 1876-6102. ; 116, s. 217-225
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- The major common denominator for future efficient fourth generation district heating systems is lower temperature levels in the distribution networks. Higher efficiencies are then obtained in both heat supply and heat distribution. Heat supply becomes more efficient with respect to combined heat and power, flue gas condensation, heat pumps, geothermal extraction, low temperature excess heat, and heat storage. Heat distribution becomes more efficient from lower distribution losses, less pipe expansion, lower scalding risks, and plastic pipes. The lower temperature levels will be possible since future buildings will have lower temperature demands when requiring lower heat demands. This paper aims at providing seven essential recommendations concerning design and construction strategies for future fourth generation systems. The method used is based on a critical examination of the barriers for lower temperature levels and the origins of high return temperatures in contemporary third generation systems. The two main research questions applied are: Which parts of contemporary system design are undesirable? Which possible improvements are desirable? Key results and the corresponding recommendations include temperature levels for heat distribution, recirculation, metering, supervision, thermal lengths for heat exchangers and heat sinks, hydronic balancing, and legionella. The main conclusion is that it should be possible to construct new fourth generation district heating networks according to these seven essential recommendations presented in this paper. © 2017 The Authors. Published by Elsevier
|
|
| 8. |
- Averfalk, Helge, 1988-
(författare)
-
Faktiska varmvattenflöden i flerfamiljshus
- 2021
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Detta projekt innehåller insamling av mätdata från tappvarmvattenanvändning från flerbostadshus och bearbetning av densamma. Målet med projektet är att undersöka om det finns förutsättningar att korrigera nuvarande norm för dimensionerande flöde för tappvarmvatten. Resultaten påvisar potential att reducera normen för tappvarmvattenflöde.Detta projekt består av genomgång samt sammanställning av litteratur för fastställande av dimensionering av tappvarmvattenflöden till i huvudsak flerbostadshus. Därtill har datainsamling samt dataanalys utförts på tappvarmvattenmätningar tillhandahållna av Ngenic AB.Studien syftar till att uppdatera dimensionerande varmvattenbehov vid nybyggnation samt att ge råd till varmvattendimensionering i hus för att förbättra precisionen för den dimensionerade kapaciteten. Bättre dimensionering av bland annat ventiler och värmeväxlare ger mindre slitage och därmed längre livslängd men också förbättrad avkylning.Insamlad data har olika tidsupplösning: 6-sekunder (clamp-on, ultraljudsteknik), 1-minut och 15 minuter (enstrålig vinghjulsmätare). Mätningarna har skett vid olika tidsperioder där de längsta (1 år) varit för 15-minutersvärden och de övriga varierat runt cirka tre veckor. Därtill har data samlat för en uppsättning flerbostadshus med varierande storlek.Efter bearbetning av data görs följande observationer:1. 15-minutersvärden är olämpliga för att skatta momentant flöde (l/s)2. I storleksordnad jämförelse mellan 15-minuters värden och 6-sekundersvärden erhölls en mycket mindre avvikelse i momentant flöde (l/s) än förväntat.3. I storleksordnad jämförelse mellan 1-minutersvärden och 6-sekundersvärden erhölls så pass liten skillnad i momentant flöde (l/s) att dessa två perspektiv uppfattas som utbytbara och att det därmed inte nödvändigtvis föreligger något behov av att mäta med högre tidsupplösning än 1 minut.4. 1-minutersvärden för en uppsättning flerbostadshus av varierande storlek indikerar att det finns möjlighet att reducera dimensioneringsförutsättningarna för tappvarmvattenflöden.Denna studie verifierar nuvarande utformning av dimensionerande flöde för tappvarmvatten enligt F101. Vidare rekommenderas som en första ordningens anpassning av nuvarande Ekv. (7), där variabel A kan justeras från 2,10 till 0,84.
|
|
| 9. |
|
|
| 10. |
|
|
