Miljøvurdering af ventilationssystemer3 Afgrænsning3.1 Produktets funktion og funktionelle enhed3.2 Systembeskrivelse 3.3 Datagrundlag 3.1 Produktets funktion og funktionelle enhedTyper ventilation: Ventilation kan etableres som naturlig ventilation og tvungen (eller mekanisk) ventilation. Tvungen ventilation medfører en eller flere energiforbrugene ventilatorer, og etableres fordi almindelig naturlig ventilation ikke kan løse en ventilationsopgave. Emnet for denne rapport er tvungen ventilation, men løsninger baseret på naturlig ventilation omtales i kapitel 8. Der er i rapporten skelnet imellem følgende typer af ventilationsanlæg:
Denne rapport dækker først og fremmest de tre førstnævnte typer, da de fysisk kun adskiller sig ved forskellige tilkoblede komponenter af begrænset omfang i forhold til ventilatorenheden og kanalsystemet. Renrumsventilation forekommer sjældnere og er ofte mere specielt udformet. Hovedkonklusionerne vil dog også gælde renrumsventilation. Man kan skelne mellem ventilationsprincipperne balanceret ventilation og enkel ventilation. Balanceret ventilation omfatter tvungen indblæsning og udsugning, dvs. to ventilatorer, og i reglen en varmeveksler mellem ind- og udblæsningsluften. Enkel ventilation omfatter kun indblæsning eller udsugning og således kun én ventilalator. Varmeveksler er ikke mulig og returluft strømmer ind eller ud af tilfældige eller etablerede utætheder. En skitse af et typisk ventilationsanlæg er vist i figur 1. Undersøgte produkter Opgørelsen og vurderingen er baseret på:
Repræsentativiteten af dette anlæg er belyst ved miljøvurdering af:
Som støtte for forbedringsanalysen er der endelig regnet på et anlæg på 2880 m3/h med enkel ventilation (indblæsning). Funktion Komfortventilationens funktion er at etablere et tilfredsstillende indeklima ved tilførsel af udeluft. De indeklima parametre som ønskes kontrolleret ved udelufttilførsel kan inddeles i luftkvalitet (røg, afdunstninger, lugt etc.), luftfugtighed og temperatur. Funktionen af laboratorie-, industri- og renrumsventilation er at begrænse koncentrationen i et lokale af partikler eller kemiske stoffer. Arbejdsmiljømæssigt ønsker man at begrænse koncentrationen mest muligt, f.eks. til max. 1/10 af gældende grænseværdier, men gerne mindre. Varmegenvinding Ventilationsanlæg kan være med eller uden varmegenvinding. Der er følgende typer:
For alle ventilationstyper benyttes nøgleenheden: 1000 m3/h De vægtede resultater er beregnet per år af ventilationssystemets levetid. Opgørelsen og matrix-LCA‘en er beregnet for hele ventilationssystemets levetid. Funktionel enhed Som funktionel enhed er benyttet: ”Ventilering af 1000 m3/h ved 21 oC indetemperatur og dansk gennemsnits udetemperatur i 24 timers daglig drift gennem 20 år”. Den funktionele enhed er i praksis forskellig fra anlæg til anlæg afhængig af den specifikke funktion. Den funktionelle enhed kan f.eks. udtrykke at koncentrationen i et lokale af stof nn ikke må overstige x mg/m3 , men en sådan enhed er uhåndterlig. I stedet kan man tage udgangspunkt i forskellige dimensioneringsgrundlag, som er baseret på erfaringsmæssige tommelfingerregler, idet man spørger om hvilken funktionel ydelse man kan få ud af nøgleenheden 1000 m3/h i anlæggets driftsperiode. Eksempler på dette er beskrevet i de følgende underafsnit (Olufsen, 1995)(Larsen, 1999). Komfort Bygningsreglementet og Ingeniørforeningens norm for ventilationsanlæg (DS 447) har en række krav og anbefalinger til friskluftbehov per person (l/s), antal luftskifter per time (n) og areal relateret luftskifte (ventilationsintensitet SLT, m3/sm2). Disse krav og anbefalinger kan ikke uden videre generaliseres, da de afhænger af lokalets funktion (kontor, undervisning etc.), rygerrum/ikke rygerrum, anden indeklimabelastning, antal personer per m2 og lofthøjde. I et lokale med 3 m lofthøjde vil ventilationsbehovet normalt ligge i intervallet 1,5 – 12 n, hvilket repræsenterer spektret fra kontor med ikke-rygning over undervisningslokale (3,5 n) til mødelokale/auditorie med rygning. Omregning mellem ventilationsintensitet og antal luftskifter sker med formlen: SLT = H·n/3,6 (l/sm2) eller SLT = H·n (m3/hm2) hvor H er lofthøjden i m. Med de ovennævnte eksempler på luftskifter er følgende eksempler på omregning til nøgleenhed beregnet for hvor stort et areal i m2 af et lokale med lofthøjde 3 m, som nøgleenheden 1000 m3/h kan ventilere:
Laboratorie, industri og renrum For laboratorie-, industri- og renrumsventilation er opgaven sædvanligvis at etablere en tilstrækkelig lufthastighed og volumenstrøm til at bortfjerne uønsket emission i form af partikler, aerosoler, gasser eller dampe. Lufthastighed i afsugningsområdet kaldes gribehastigheden. Man skelner mellem afskærmet/indkapslet punktudsugning og uafskærmet punktudsugning. For afskærmet ventilation f.eks. i forbindelse med ventileret indkapsling og stinkskab i laboratorium etableres gribehastigheden i selve indsugningsåbningen. Gribehastigheden bør normalt være 0,5 m/s; men hvis der ikke er tværgående luftbevægelse eller personophold i afsugningsområdet kan man ofte gå ned til 0,3 m/s. Ud over mediets eller den omkringliggende lufts egen bevægelse kan luftbevægelse igangsættes af operatørens bevægelse ved indsugningen. Da indsugningsarealet for afskærmet indsugning er veldefineret kan forskellige lufthastigheder (gribehastigheder) omregnes til nøgleenheden 1000 m3/h ved hjælp af formlen: Volumenstrøm (m3/h) = indsugningsareal (m2)·lufthastighed (m/s)·3600 Ved lufthastigheden 0,5 m/s fås: 1000 m3/h ~ 0,555..m2 Ved lufthastigheden 0,3 m/s fås: 1000 m3/h ~ 0,833..m2 For åben punktudsugning er omregningen væsentlig mere kompliceret, da gribehastigheden etableres et stykke vej fra indsugningsåbningen. Gribehastigheden falder meget hurtigt med afstanden fra indsugningsåbningen og er desuden afhængig af dennes form. Det er ikke ualmindeligt at gribehastigheden er faldet til 5 % i en afstand på 2x diameteren fra åbningen, hvilket betyder at lufthastigheden i indsugningsåbningen skal være 20x højere end den krævede gribehastighed. Lufthastigheden i selve indsugningsåbningen beregnes som ovenfor. I rolig luft kan en gribehastighed på 0,1 m/s være tilstrækkelig, men er der luftbevægelse er 0,3 – 0,4 m/s nødvendigt. Hvis der skal afsuges luftemission eller partikler i bevægelse kan det være nødvendigt med væsentlig højere gribehastighed, f.eks. 0,5 – 1 m/s for sprøjtemaling, fyldeprocesser og svejsning og op til 5 m/s for slibeprocesser og sandblæsning. For en nøjagtig vurdering af nødvendig gribehastighed og dens funktion af afstanden til udsugningsåbningen og dennes udformning er det nødvendigt at søge viden i speciallitteratur eller hos et ventilationsfirma. Renrumsventilation må understøttes af ”fortyndingsventilation”. Det samme gælder laboratorie- og industriventilation, hvis 1/10 af grænseværdi overskrides, men ofte er det ikke nødvendigt. 3.2 SystembeskrivelseStudiets omfang Studiet af ventilationssystemer omfatter ressourceudvinding og materiale-fremstilling, produktion, brug, bortskaffelse og transport. Brugsfasen omfatter energiforbrug til opvarmning af ventilationsluft og til drift af selve ventilatoren. Energi til opvarmning af ventilationsluft beregnes fra den gennemsnitlige udetemperatur i et standard referenceår. Opvarmningen antages at ske ved olie- eller naturgasfyring. Studiet omfatter ikke arbejdsmiljø. Fremstilling af produktionsudstyr er heller ikke taget med. Ventilerede produkter som f.eks. farlige emissioner og filterstøv antages at høre til de ventilerede processer, og er således ikke regnet med til ventilationssystemets livscyklus. Systemafgrænsning Systemafgrænsningen fremgår af figur 2 og er ligeledes synlig i modellerne for de valgte ventilationssystemer, som er opbygget i UMIP PC-tool. Forenklinger og udeladelser En matrix LCA (bilag A) viser, at det akkumulerede energiforbrug til materialefremstilling og til produktion af et ventilationsanlæg udgør en størrelsesorden 1 % af energiforbruget til drift af anlægget. Bortskaffelse og transport udgør endnu mindre. Der er ikke andre miljøeffekter end energirelaterede som er betydende, f.eks kemikalierelaterede. I den egentlige LCA dækkes faserne materialefremstilling, produktion, bortskaffelse og transport derfor kun i hovedtræk. De grundlæggende dele for de forskellige typer ventilationsanlæg er ret ens. Det der varierer er udformning af udsugning og indblæsning samt filtersystemer og automatik. Disse dele udgør vægtmæssigt kun en meget lille del af et samlet anlæg og er derfor udeladt. I de betragtede anlæg udgør plast en meget lille del (få promiller) og er derfor udeladt eller approximeret med generelle plasttyper. Der benyttes varmgalvaniseret plade, og varmgalvaniseringen er medtaget under materialefremstillingen. Produktionen af ventilationsanlæggets komponenter finder sted ved traditionelle processer, som ikke giver anledning til væsentlige emissioner. Grundet den lille betydning af produktionen er denne ikke opgjort specifikt for de enkelte processer, men der er anvendt et erfaringsbaseret energiforbrug. Med hensyn til brugsfasen er der ikke indregnet service og vedligeholdelse, herunder filterskift, da materialeforbruget hertil anses for at være negligibelt. Ved en erfaringsbaseret gennemgang af de foretagne forenklinger skønnes det at højst få promille af de potentielt mulige ressourceforbrug og miljøeffekter er udelukket, herunder toksiske effekter, som vil være mest følsomme for de foretagne forenklinger. Geografisk og tidsmæssig afgrænsning Ventilationen antages produceret, drevet og bortskaffet i Danmark. Dette har betydning for valg af energiscenarier, bortskaffelsesscenarie og for det valgte referenceår med hensyn til udetemperatur. Det danske elscenarie er fra 1992, men der er udført følsomhedsanalyse på et scenarie fra 1996. Der er ligeledes udført følsomhedsanalyse på antagelse af marginal elproduktion. Det teknologisk niveau for ventilationen antages at være status quo 1999-2000. Dette betyder især at energisparemotorer er en mulighed, men ikke almindeligt efterspurgt. Betydningen heraf er omtalt i kapitel 7. Systemudvidelse og undgået produktion Ventilationsanlæg genvindes efter bortskaffelse, idet f.eks. metallerne omsmeltes. For de genvundne metaller er der foretaget systemudvidelse, da metallerne antages at fortrænge en tilsvarende mængde primært metal. Da man således undgår produktion af nyt metal kan den genvundne mængde trækkes fra det oprindelige forbrug af primært metal. Produktionen af genbrugsmetal er regnet under bortskaffelsesfasen. Særlige forhold gælder for rustfrit stål, da dette overvejende fremstilles ved omsmeltning af almindelig stål- og rustfrit stålskrot. Der er derfor udarbejdet en hypotetisk proces for primær rustfri stålfremstilling af hensyn til system-udvidelsen da ikke genvundet rustfrit stål i sidste ende må erstattes af primært materiale. Med hensyn til genvindingen er der etableret en proces for omsmeltning af ren rustfri stål. Genvindingsgrad Ved genvinding er der antaget følgende genvindingsgrader for det metal som sendes til genviding:
Tab ved genvindingen kan henføres til spild i forbindelse med indsamlingen, shredderprocessen (aluminium og især kobber, Erichsen 1999) og oparbejdningsprocessen. 3.3 DatagrundlagIndsamlingsmåde Semco har leveret oplysninger om materialesammensætning for lille, mellemstort og stort anlæg. I disse indgår stål, støbejern, kobber, aluminium samt galvaniserede eller eventuelt rustfri stålkanaler. Semco har desuden leveret oplysninger om kanaler af plast. Fabrikant af elmotorer er kontaktet for materialeindhold af elmotorer. Fabrikant af galvaniserede kanaler er kontaktet for oplysning om fremstillingsenergi. For materialerne og de øvrige processer er der primært anvendt data fra den til UMIP PC-værktøjet hørende database (Frees og Pedersen, 1996) (Miljøstyrelsen, 1999). Om nødvendigt er nye processer føjet til, se afsnit 4.1. Parametre og datakvalitet I processerne indgår alle tilgængelige oplysninger med hensyn til ressourcer og emissioner. Kvaliteten af de anvendte data og deres oprindelse fremgår af tabel 1 og er yderligere vurderet i afsnit 6.2.
Tabel 1. Referencegrundlag for data til miljøvurdering af SEMCO ventilationsanlæg. |
