Resultatet er en verifikation af et nyt opvarmningskoncept baseret på et innovativt design, hvor blæserhjul sammenkobles i forlængelse af hinanden og placeres parallelt og tæt på to ribberør eller to almindelige glatte rør i et kompakt panel.
Projektbeskrivelse
Baggrund: Den stigende isoleringsstandard og bygningstæthed samt forventninger til kommende krav i BR2005, har og vil reducere varmebehovet betydeligt i nye og fremtidige boliger. Dette åbner mulighed for udvikling af nye varmesystemer der bedre kan opfylde fremtidens krav til komfort, energieffektivitet, installationsfleksibilitet og design. Virksomheden Convec Aps er nyetableret med henblik på at udvikle og fremstille varmepaneler baseret på et nyt patenteret koncept hvor omdrejningsstyrede miniature tangentialblæser kontrollerer varmeafgivelsen fra almindelige glatte rør eller ribbe rør. Convec Aps har valgt at anvende det udviklede koncept til opvarmningssystemer for erhvervslokaler. Det er vores opfattelse at det samme koncept har et stort potentiale i forbindelse med nye boliger og ved konvertering fra elvarme til væskebåren varme. I forbindelse med udvikling af konceptet er der opført et forsøgsanlæg i et hus i Snekkersten. Varmebehovet i nye og især i fremtidige boliger vil i høj grad være domineret af solindfald, frisklufttilførselen og den aktivitet der er i boligen. Kravene til fremtidens opvarmningssystemer vil være at der hurtigt kan tilvejebringes og vedligeholdes den ønskede komfort under meget varierende og hurtig skiftende belastningsforhold. Hovedkravet vil derfor være energieffektive, hurtige opvarmningssystemer med stort dynamikområde. Varmetabet som følge af frisklufttilførsel til boligen vil fremover udgøre en betydelig andel af boligens energiforbrug. En sammen-kædning mellem boligens varmesystem og en form for individuel behovsstyret frisklufttilførsel, evt. med lokal varmegenvinding, vil sandsynligvis være nødvendig hvis den optimale energiøkonomi skal sikres i fremtidens boliger. Fremgangsmåde: Projektet opdeles i 4 faser, henholdsvis: 1.) Varmedistributionseffektivitet: Anvendelse af forceret konvektion fra de varmeafgivende elementer medfører betydelige frihedsgrader m.h.t. til den fysiske placering af opvarmningssystemet. Endvidere medfører princippet med forceret konvektion at det er muligt at opnå et hurtigt reagerende opvarmesystem. Aktiviteterne i denne fase vil derfor omfatte: - Vurdering af den af den fysiske placerings (Vandret, lodret, i gulvet , ved loftet, i vindueskonstruktionen etc.) indflydelse på varmeafgivelsen og tomgangstabet. Vurderingen foretages på baggrund af simuleringer suppleret med enkelte fuldskalaforsøg. - Vurdering af konceptets reguleringsegenskaber og dynamikområde. Endvidere vurderes acceptans niveauet for den støj der evt. måtte genereres som følge af forcerede konvektion. - Udvikling af løsningsforslag til behovsstyret friskluftanordninger der integreres i opvarmningskonceptet. 2.) Systemeffektivitet: Ved koncepter uden anvendelse af individuelle reguleringsventiler vil det være muligt centralt at kontrollere såvel flow som fremløbstemperatur således at de optimale driftsbetingelser for den energiproducerende enhed kan opnås. Denne frihedsgrad - sammenkoblet med adaptiv behovsregulering, der automatisk giver grænsebetingelserner for såvel min. flow som min. fremløbstemperatur, åbner helt nye muligheder for styring af den energiproducerende enhed. I denne fase vil der blive fokuseret på følgende aktiviteter: - Udarbejdelse af styringsstrategi der automatisk finder den optimale kombination af flow, fremløbstemperatur og kedelhysterese for den aktuelle belastningstilstand. - Evaluering af besparelsespotentialet via simulering suppleret med enkelte fuldskalaforsøg. - Evaluering af evt. støjrisici som følge af termisk ekspansion i opvarmningssystemet. 3.) Behovsstyring: De principper der i dag anvendes til styring af opvarmningsanlæggets centrale tilstande så som fremløbstemperatur, flow, afkøling etc. kan ikke honorerer fremtidens krav om hurtig tilpasning til varierende individuelle forhold. Endvidere er godheden af de styringer der anvendes i dag afhængig den manuelle indstilling af centralautomatikken. I fremtidens boliger vil det være helt andre individuelle faktorer der bestemmer den aktuelle belastning i boligens rum. Aktiviteterne i den fase vil blive fokuseret på: - Metoder til automatisk registrering af belastningsforholdene i boligens forskellige rum. - Metoder til adaptiv estimering af opvarmningssystemets ressourcekrav (flow, fremløbstemperatur, etc.) - Automatisk identificering af kritiske ressourcer i opvarmningssystemet (On-line system benchmaking). 4.) Bygningsintegration: Fleksibilitet m.h.t. til installation, integration i bygningskonstruktionen samt arkitektonisk tilpasning vil fremover få en større vægt i forbindelse med valg af opvarmningskoncept. Aktiviteten i denne fase vil derfor blive fokuseret på: - Vurdering af mulighederne for bygningsintegration i henholdsvis nye boliger og i forbindelse med installation i eksisterende boliger f.eks. i forbindelse med konvertering fra elvarme til vandbåren varme. Aktiviteten skal resultere i konkrete forslag til konkrete løsning for de to nævnte områder og endvidere evaluerer de installationstekniske og økonomiske konsekvenser i forhold til kendte alternativer. - Udarbejdelse af forslag til hvordan der byggeteknisk og installationsmæssigt kan ske en sammenkobling mellem opvarmning og frisklufttilførsel. Projektstyring: Projektet gennemføres med CAT Innovation som projektleder og med de øvrige projektdeltagere som ansvarlig for gennemførelse og afrapportering af forskellige projektfaser som angivet i vedlagte bilag. Projektresultat: Resultatet af projektet vil blive sammenfattet under nedenstående overskrifter i en projektrapport samt formidlet via tidsskriftartikler og indlæg på faglige seminarer. A) Vurdering af konceptets bæredygtighed som fremtidig opvarmningssystem. B) Energieffektiviseringspotentialet ved anvendelse af opvarmningssystemer med mange styringsmæssige frihedsgrader. C) Liste over løsningsmuligheder for integration af individuel behovsstyret friskluft aggregater
Resultater
Formålet med projektet var at bidrage til udvikling af nye bygningsintegrerede opvarmningskoncepter der med hensyn til energieffektivitet, installationsfleksibilitet og til drift og vedligehold tilgodeser fremtidens behov i såvel nye boliger som i eksisterende, der skal have nyt varmesystem. Resultatet er en verifikation af et nyt opvarmningskoncept baseret på et innovativt design, hvor blæserhjul sammenkobles i forlængelse af hinanden og placeres parallelt og tæt på to ribberør eller to almindelige glatte rør i et kompakt panel. Blæserhjulene, der drives af en lille omdrejningsreguleret lav effekt motor på typisk 2 til 3 Watt, skaber en luftstrøm på tværs af rørene, således at der uafhængigt af orienteringen (vertikalt eller horisontalt) opnås en forbavsende høj varmeydelse, der styres via blæserhjulenes omdrejningshastighed. Konceptet adskiller sig fra kendte varmesystemer ved sit kompakte design, der giver stor fleksibilitet med hensyn til bygningsintegration og rørføring. Regulering af varmeydelsen fra panelerne sker via en elektronisk rumtermostat, der kontinueret styre tangentielblæserhjulenes hastighed mellem 0 og 1500 omdrejninger pr. minut. Der er således ikke ventiler i anlægget hvilket betyder at panelerne, i modsætning til eksisterende varmesystemer, kan installeres som seriefordelt anlæg. Herved opnås meget fleksible og materiale besparende installationsmuligheder, idet det kun er nødvendigt at føre et rør rundt i systemet. Styrings og reguleringsmæssigt betyder anvendelsen af blæserne en hurtigt overførsel af varme til rummet. Da blæserhastigheden samtidig kan forceres til ca. 3000 omdrejninger pr. minut kan varmeydelsen fordobles, således at genopvarmning af rum kan ske meget hurtigt. Opvarmningskonceptet kan anvendes sammen med alle kendt varmeforsyninger. Specielt i systemer der kræver konstant stort flow vil opvarmningskonceptet give nogle fordele i forhold til eksisterende systemer. I projektet er det bl.a. vist, at der i forbindelse med lette gaskedler kan opnås en øget kedelårsnyttevirkning på ca. 4% med det nye opvarmningskoncept
