Miljøvurdering af støvsugere

Miljøvurdering af støvsugere

8 Forbedringsanalyse

8.1 Diagnose

Resultatet af miljøvurderingen viser, at en støvsugers miljøbelastning overvejende stammer fra energiforbruget i driftsfasen. Ressourceforbruget domineres som følge heraf af energiressourcer til driftsfasen, men knappe materialeressourcer som nikkel og kobber har også vist sig dominerende.

Både energiforbruget og forbruget af knappe ressourcer lader sig optimere.

Analyse af energiforbruget

For nærmere at undersøge hvor meget energiforbruget til en støvsuger kan nedbringes er årsagen til energiforbruget analyseret.

Årsagen til energiforbruget ligger dels i en støvsugers generelt ret lave virkningsgrad og dels i at energiforbruget via støvsugerens effekt er øget, da det er blevet en konkurrenceparameter, som man måske kan stille spørgsmålstegn ved nytten af.

Med hensyn til en støvsugers virkningsgrad kan man sammenligne en støvsuger med et ventilationssystem, i hvilket man har en motor, en ventilator, nogle komponenter (filtre, mundstykker) og et kanalsystem (Olufsen, 1995).

Set som et ventilationssystem arbejder støvsugeren med ret lille effekt, hvilket betyder at det for motor og ventilator er begrænset hvor høj virkningsgrad der kan opnås. En støvsugermotors afgivne effekt ligger omkring 1 kW for 1200 Watt støvsugere, idet støvsugereffekten måles som optagen effekt. Motorer af denne størrelse har en virkningsgrad på ca. 75 % i normaludførelse og ca. 80 % for energisparemotorer. Hvis ikke støvsugeren i forvejen har energisparemotor kan der altså hentes lidt der.

For en ventilator af tilsvarende effekt kan en virkningsgrad på ca. 70 % opnås, således at det samlede system motor/ventilator kan opnå virkningsgraden 56 % (80% motor X 70% ventilator), idet der regnes med, at der ikke er nogen transmission mellem motor og ventilator, hvad der er tilfældet for støvsugeren (modsat ventilatoren). For at komme frem til den totale virkningsgrad skal man for de nævnte virkningsgrader kompensere for tab i komponenter og kanaler (slange/rør), samt det såkaldte systemtab, som er et udtryk for det tab som opstår, når luftstrømmen går fra ventilatoren og ind i kanalsystemet. Med hensyn til ventilatorens virkningsgrad og systemtabet sætter støvsugerens krav om lille størrelse begrænsninger i forhold til et ventilationsanlæg, hvilket betyder at man med en mobil støvsuger ikke kan opnå samme virkningsgrad som for et ventilationssystem. Grundet samme krav om lille størrelse er det heller ikke muligt at bruge samme størrelse filterareal som i et ventilationsanlæg, så også her vil tabet blive større. Den bedst dokumenterede virkningsgrad af motor/ventilator for en støvsuger er 41 % (Poulsen, 1999) til sammenligning med førnævnte 56 % for ventilationssystemet. Baggrunden for forskellen er igen at ventilationsanlægget kan bygges fysisk større. Den bedst opnåelige totale virkningsgrad for en støvsuger, målt for enden af indsugningsrøret uden mundstykke, skønnes at være 33 % (Poulsen, 1999), og kræver at der i støvsugeren er arbejdet med at mindske systemtabet og forbedre tætningen. Virkningsgraden for støvsugere på markedet ligger typisk i størrelsesorden 20-24 %.

Nødvendig effekt

En 1200 Watt støvsuger vil typisk have en sugeeffekt på ca. 250 Watt. Ved en forbrugerundersøgelse af en række støvsugere (Forbrugerstyrelsen, 1998) viste det sig, at en enkelt støvsuger med kun ca. 165 Watt sugeeffekt af brugerne oplevedes som meget god med hensyn til sugeegenskaber. Ved virkningsgraden 33 % ville denne støvsuger have en optagen effekt på 500 W (den aktuelle støvsugers effekt var 750 Watt). Gode sugeegenskaber afhænger ikke kun af sugeeffekten, men også af mundstykkets udformning, som må være så optimal som mulig når sugeeffekten er lav.

Tab over pose/filter

Den nævnte virkningsgrad gælder ved tom pose. Posen fungerer som det første filter (grovfilter) og ved den daglige brug af støvsugeren falder virkningsgraden forholdsvist hurtigt, da posens porestruktur fyldes med fine støvpartikler, og således bliver mere tæt. Denne effekt sætter ind forholdsvist hurtigt, f.eks. allerede når posen er nogle få % fyldt. Når posen er omtrent helt fuld falder virkningsgraden markant. Støvsugerens små fysiske dimensioner sætter en grænse for, hvor stort et poseareal, og dermed filterareal, der kan etableres, men det er en problematik der kan arbejdes med.

Problemet omkring posetilstopning kommer til udtryk på den måde, at brugeren nok vil opleve støvsugere med moderat effekt som fuldt tilstrækkelige ved tom pose og støvsugere med høj effekt muligvis som for kraftige. Med andre ord benyttes en øget effekt først og fremmest til at overkomme det øgede trykfald over posen som indtræder kort tid efter poseskift.

Effektivisering af støvsuger

De nævnte problemer kan reduceres ved modificeringer af det eksisterende koncept eller med andre støvsugerkoncepter, men hele støvsugerens brug må afvejes for at man kan sige om en løsning er optimal.

Problematikken med poseareal, betragtet som et filter, er nævnt. En anden mulighed er at regulere støvsugereffekten via trykfaldet over posen, således at effekten begrænses ved tom pose. Regulering (automatisk og/eller manuel) er i det hele taget en mulighed, som kan gøre støvsugeren "intelligent", forstået således at dens effekt afpasses det aktuelle behov, som kan variere på glatte gulve, tæpper og duge, linned etc. Ved særligt højt behov kan boost-funktion etableres og ved kortvarige manglende behov let-tilgængelig eller automatisk stopfunktion.

Andre koncepter

En mulig løsning er en støvsuger som virker efter cyklonprincippet, dvs. at posen er erstattet af et system hvor den indsugede luft bringes i kraftig cirkulation, så støvpartiklerne centrifugeres ud. Ved dette princip løses problemet med at virkningsgraden nedsættes når posen fyldes, men praktiske målinger viser, at cyklonstøvsugeren har en generelt ret lav virkningsgrad (ca. 13 %), hvilket betyder at det først er ved måske halvfyldt pose at cyklonstøvsugeren vil opleves som bedre. Desuden skal støvsugeren fortsat forsynes med mikro-filter for at fjerne de fineste partikler.

En mere radikal mulighed er en stationær støvsuger, indbygget f.eks. i et skab, og med kanaler ført ud til forskellige slangetilkoblingssteder i huset. Ved dette koncept er man ikke i så høj grad bundet af de fysiske dimensioner som ved den mobile støvsuger, og det er derfor muligt at opnå en mere optimal virkningsgrad af motor/ventilator, samt at mindske systemtab og pose/filtertab. Tabet i de kanaler som må føres frem til tilkoblingsstederne er ved gunstig udformning temmelig små sammenlignet med systemtab og filtertab. Ulempen ved dette system er , at det helst skal tænkes ind fra starten ved bygning af en bolig, da det kan være vanskeligt at instalere på et senere tidspunkt. Endelig kan det føles brugsmæssigt begrænsende, at man skal til og frakoble slange, når man går fra lokalitet til lokalitet.

Materialeressourcer

Materialeressourcen nikkel optræder som underlagsbelægning for forkromning på støvsugerrøret og andre detalier, så som glideplade i gulv- og tæppemundstykket. Kromlaget er meget tyndt og krom er i sammenligning med nikkel ikke nogen begrænset ressource, så kromforbruget er ikke vurderet. Kobber findes som viklinger i motoren og i støvsugerledningen. Nikkelforbruget kan elimineres ved at fremstille støvsugerrør og glideplade i f.eks. plast, aluminium eller ferritisk rustfrit stål, hvoraf plast kan give problemer med statisk elektricitet. Kobber i motor og ledning genvindes til en vis grad, og forbruget kan nedbringes ved effektiviseret genvinding, hvilket man også har fokus på i genvindingsbranchen. Alternativt kan kobber erstattes af aluminium, men det er en betingelse at motorens virkningsgrad ikke forringes herved, og at aluminiumet så vidt muligt genvindes.

Støvsugerfabrikanten har kun begrænset indflydelse på genvindingsgraden af materialerne i motoren, da denne i høj grad afhænger af indsamlingssystemer og genvindingsteknologi.

8.2 Forbedringspotentialer

Figur 8 og 9 viser de vægtede miljø- og ressourcebelastninger for referencestøvsugeren Nilfisk GM400 på 1200 Watt sammenlignet med følgende alternativer:

1.	500 W-Cu. En støvsuger hvor effekten er nedbragt til 500 watt som beskrevet i afsnit 8.1 og hvor netto kobberforbruget er halveret gennem effektiviseret genvinding, f.eks. ved demontage eller optimeret shredning af elmotoren og recykling af enkeltmaterialerne.
2.	500 W-Cu-Ni+plast. Som 1., men hvor forniklede/ forkromede ståldele (rør og glideplade) er erstattet af plastdele. Der er regnet med at 0,6 kg ståldele er erstattet af 0,4 kg plastdele som indsamles til genvinding. Som plasttype er eksempelvis valgt ABS fordi dets fremstillingsenergi er repræsentativt for en række konstruktionsplaster, men ikke fordi det muligvis er den teknisk optimale løsning.
3.	500 W-Cu-Ni+Al. Som 1., men hvor forniklede/forkromede ståldele (rør og glideplade) yderligere er erstattet af aluminiumsdele. Der er regnet med at 0,6 kg ståldele er erstattet af 0,3 kg aluminiumsdele som indsamles til genvinding.
4.	500 W-Cu-Ni+Cr. Som 1., men hvor forniklede/forkromede ståldele (rør og glideplade) yderligere er erstattet af ferritisk rustfrit stål (13Cr stål), som ikke indeholder nikkel. Der er regnet med at 0,6 kg ståldele er erstattet af 0,6 kg ferritisk rustfri ståldele. Genvinding sker som for stål.

Fotokemisk ozon-1 (lavNOx) Næringssaltbelastning Human Toksicitet Øko-toksicitet Persistent toksicitet Volumenaffald Farligt affald Radioaktivt affald Slagge og aske

Vægtede miljøeffekter

Figur 8.
Miljøeffekter for standard støvsuger og optimerede støvsugere.

Figur 8 viser et markant fald i miljøeffekterne for 500 Watt støvsugerne i forhold til 1200 Watt støvsugeren. Dette står i direkte relation til det tilsvarende fald i energiforbruget i brugsfasen. 500 Watt støvsugerne imellem er der ingen nævneværdige forskelle, fordi de miljømæssige konsekvenser ved erstatning af 0,6 kg stål med andre materialer er meget lille set i forhold til den samlede materialemængde på knap 10 kg og især i forhold til miljøpåvirkningen fra energiforbruget. Der er dog forskelle for farligt affald, som især er tilknyttet stålforbruget. Oplysningerne om farligt affald er temmelig usikre.

Figur 9.
Ressourceforbrug, standard støvsuger og optimerede støvsugere

Figur 9 viser en markant besparelse af fossile ressourcer for 500 Watt støvsugerne i forhold til 1200 Watt støvsugeren, som står i direkte relation til faldet i energiforbrug i brugsfasen. Også forbruget af kobber og aluminium er faldet markant på grund af mere effektiv recirkulering af motoren. For 500 Watt støvsugeren med aluminiumsrør er faldet i aluminiumsforbrug ikke så markant, da der er regnet med et shreddertab på 25 %, som kan nedbringes eller undgås, hvis rør og eventuelt glideplade sendes direkte til aluminiumsgenvinding. Forbruget af nikkel elimineres helt ved at gå bort fra det forniklede og forkromede rør. For jern og zink er forskellene mellem de forskellige støvsugere kun små, men der er et øget forbrug af mangan fra rustfrit stål, da dette indeholder mere mangan end almindeligt stål. Træ berøres ikke, da det benyttes til manual og emballage, som er uberørt.

Da jern, zink og plast (fra råolie og naturgas) i figur 9 vægter mindre end aluminium og kobber består et alternativ til effektiviseret recykling i at erstatte aluminiumsdele i motoren med plastdele og sende alle motorer til kobbersmelteværker. Kobber udvindes herved effektivt, hvorimod det er tvivlsomt om jernet vil blive genvundet.