| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Sammenligning af energiforbrug til køling i supermarkeder

5 Sammenligning

• 5.1 Målt og beregnet energiforbrug
• 5.2 Middel effektfaktor og Carnot virkningsgrad
• 5.3 Forbrug på grundlag af middel effektfaktor
• 5.4 Forbrug på grundlag af referencebutik og aktuel COP
  • 5.4.1 Specificeret møbel-/rumdata
  • 5.4.2 Specificeret belastningsprofil

5.1 Målt og beregnet energiforbrug

Desværre har det vist sig at de målte energiforbrug for ISO-2 og ISO-4 ikke direkte kan sammenlignes med det beregnede energiforbrug, da det målte energiforbrug inkluderer forbruget til kantvarme, ventilatorer og afrimning. Der er derfor foretaget en korrektion for disse belastninger. På grundlag af målingerne er estimeret antal afrimninger pr. døgn samt varighed af afrimningen. Idet varmeleget forudsættes indkoblet i hele afrimningstiden er energiforbrug da bestemt. Endvidere er den ene energimåler for ISO-4 ophørt med at virke, men i februar 2004 har begge effektmålere været i funktion så februar kan benyttes til at sammenligne det beregnede og det målte energiforbrug. Afvigelsen mellem det således korrigerede energiforbrug pr. døgn og det beregnede energiforbrug pr. døgn er for februar mindre end 11% for ISO-2 medens ISO-4 giver en afvigelse på ca. 40% når der korrigeres for kantvarme m.m. Uden korrektion er afvigelsen mindre end 10%. For ISO-1 og ISO-3 er de målte forbrug direkte sammenlignelige med de beregnede forbrug når blot cirkulationspumpens ydelse adderes til det beregnede forbrug. For ISO-1 fås en afvigelse mellem målt og beregnet forbrug på ca. 20%, medens der er en kalibreringsfejl i forbindelse med energimålingen på ISO-3, da det målte energiforbrug er meget større end den installerede kompressoreffekt. I Februar 2004 blev forsøgt indlagt korrekt kalibreringsfaktor, men nu er det målte energiforbrug væsentligt lavere end det beregnede. Der bør derfor fortages en rekalibrering af denne måler.

(NB! Når der i det følgende tales om målt forbrug er det forbruget beregnet på grundlag af indkoblet kompressorkapacitet samt kompressorerne driftsparametre)

5.2 Middel effektfaktor og Carnot virkningsgrad

For perioden 1/8 til 31/12 2003 er beregnet anlæggenes middeleffektfaktor og Carnot virkningsgrad baseret på kondenserings- og fordampningstemperatur og uden hensyntagen til cirkulationspumpens forbrug. Resutatet fremgår af nedenstående Tabel 5.1.

Tabel 5.1. Middelværdier for COP og Carnot effektivitet.

I ovenstående tabel angiver indeks K kølekredsen, indeks F frostkredsen. indeks kor angiver at middelværdien er beregnet for en fastholdt kondenseringstemperatur på 30°C. For kaskadeanlæggene angiver indeks tot, at dataene for frostkredsen for kaskadeanlæggene er omregnet til en total COP/Carnot virkningsgrad for frostkredsen, idet frostkredsens andel af forbruget i højtemperaturkredsen er adderet til frostkredsens forbrug. Dette svarer til at have et kaskadeanlæg alene til frost.

Af Tabel 5.1 ses, at kaskadeanlæggene har en højere COP end de to andre anlæg. Endvidere ses, at anlæggene har næsten samme Carnot virkningsgrad i kølekredsen medens ISO-4 har en væsentlig lavere Carnot virkningsgrad i frostkredsen.

5.3 Forbrug på grundlag af middel effektfaktor

På grundlag af ovenstående middelværdier er beregnet et energiforbrug i måleperioden for det fiktive anlæg med referenceprofilet som belastning. Resultatet fremgår af nedenstående Tabel 5.2.

I Tabel 5.2 angiver (korrigeret) at energiforbruget er beregnet på grundlag af middelværdien for COP_kor med fast kondenseringstemperatur på 30°C meden (målt) angiver at energiforbruget er beregnet på grundlag af målt middelværdi for COP med den målte kondenseringstemperatur.

Tabel 5.2. Energiforbrug på grundlag af middel effektfaktor for perioden 1/8-31/12 2003

Som det ses af Tabel 5.2 har ISO-1, ISO-2 og ISO-3 næsten samme korrigeret forbrug medens ISO-4 har et næsten 20% højere forbrug. Med den målte middelværdi for COP har ISO-3 det laveste forbrug, ISO-1 har et ca. 10% højere forbrug, ISO-2 et ca.30% højere forbrug medens ISO-4 har et ca.50% højere forbrug end ISO-3. Det fremgår heraf umiddelbart, at kondenseringstemperaturen har en væsentlig indflydelse på energiforbruget. I middel har ISO-1 arbejdet med en kondenseringstemperatur på 28°C, ISO-2 med en temperatur på 38°C, ISO-3 med en temperatur på 28°C medens ISO-4 i den første halvdel af måleperioden har arbejdet med en kondenseringstemperatur på 32°C og i den sidste halvdel med en temperatur på 38°C. Denne ændring i kondenseringstemperaturen skyldes hensynet til varmebehovet, der dækkes ved hjælp af varmegenvinding fra kondensatorerne. Figur 5.1 viser forløbet af kondenseringstemperaturen i måleperioden.

Figur 5.1. Kondenserings- og fordampningstemperaturer.

Selv om ISO-1 og ISO-3 har indirekte luftkøling via en kølevandskreds har de lavere kondenseringstemperatur end anlæggene med direkte luftkølede kondensatorer, ISO-2 og ISO-4. Da kaskadeanlæggene anvender samme kølemiddel i højtemperaturkredsen som de klassisk opbyggede anlæg må konkluderes, at kaskadeanlæggene er forsynet med mere effektive/større varmeflader.

Af Figur 5.1 fremgår også, at kaskadeanlæggene arbejder med en fordampningstemperatur på –8°C i kølekredsen hvor de to andre anlæg arbejder med en fordampningstemperatur på –15°C. For frostkredsen haves tilsvarende fordampningstemperatur i kaskadeanlæggene på –30°C medens de andre anlæg arbejder med en fordampningstemperatur på –35°C. Da fordamperne efter det oplyste er ens i de fire anlæg kan den højere temperatur i kaskadeanlæggene kun skyldes det anvendte kølemiddels varmeoverførende egenskaber. For kølekredsen kan en del af den højere fordampningstemperatur for ISO-1 og ISO-3 også tilskrives, at disse anlæg arbejder med oversvømmede fordampere i kølekredsen. Den højere fordampningstemperatur medfører en bedre COP men på grund af pumpernes energiforbrug elimineres denne fordel. Som det fremgår af Tabel 5.2 udgør forbruget til cirkulationspumperne ca. 10% af det samlede energiforbrug. Det skal dog her også tilføjes, at cirkulationspumperne arbejder uregulerede dvs. på fuld kapacitet selv ved lav belastning. En formindskelse af energiforbruget kan forventes ved en kapacitetsregulering af cirkulationspumpen.

5.4 Forbrug på grundlag af referencebutik og aktuel COP

I forrige afsnit er anvendt middelbetragtning til vurdering af de fire anlæg. På grund af de varierende driftsbetingelser kan dette giver et forkert billede af de faktiske forhold, hvorfor der er gennemført beregning for referenceanlægget med den målte aktuelle COP. Der er benyttet to metoder til at fastlægge belastningen for referenceanlægget. I den første metode skaleres det målte forbrug på grundlag af en skaleringsfaktor baseret på de aktuelle specificerede møbel-/rumdata og i den anden metode er belastningen bestem på grundlag af en maksimal belastning og et reference belastningsprofil.

5.4.1 Specificeret møbel-/rumdata

På grundlag af målte værdier, midlet på timebasis, for fordampnings- og kondenseringstryk, indsugningstemperaturen til kompressorerne samt indkoblet kompressorkapacitet beregnes energiforbruget på grundlag af kompressorfabrikantens data. Forbruget korrigeres til et forbrug ved en given kondenseringstemperatur (30°C) for at eliminere indflydelsen fra forskellig driftsstrategi på kondensatorsiden (f.eks. varmegenvinding).

For de enkelte supermarkeder er opgivet data for de enkelte møbler og køle /frostrums nominelle kølebehov. Disse data er omregnet til et nominelt forbrug pr. m møbel og et forbrug pr. m³ rum. For gondolerne er forbruget beregnet pr. m omkreds dels for at medtage endegondolerne dels for at tage hensyn til, at en del af gondolerne er dobbeltgondoler.

Da det nominelle forbrug pr. m møbel og pr. m³ rum er forskellig for de enkelte supermarkeder (de nyeste supermarkeder har et lavere nominelt forbrug i møblerne) er beregnet en middelværdier for de fire supermarkeder. Der defineres et reference supermarked med en specificeret længde frostgondol (50m), kølegondol (50m), kølereol (35m), ekspeditionsdisk(12m), kølerum (350m³) samt frostrum (100m³). Det således valgte reference supermarked svaret til middelværdien for de fire supermarkederne.

Energiforbruget for de enkelte supermarkeder omregnes til et forbrug for reference supermarkedet idet det antages, at forholdet mellem det nominelle forbrug og det reelle forbrug for den aktuelle butik og for reference butikken er det samme svarende til at fordampningstemperaturen for reference supermarkedet svarer til den målte fordampningstemperatur.

For kaskadeanlæggene bestemmes først referencebelastningerne for henholdsvis frost og køl. Belastningen på højtemperatur anlægget er summen af belastningen for frost plus lavtemperatur kompressorernes arbejde plus belastningen fra kølemøblerne.

Den detaljerede beskrivelse af denne metode findes i Appendix D.

Figurer 5.2 viser en sammenligning af energiforbruget for september 2003, men forløbet er det samme for den øvrige måleperiode.

Figur 5.2 Energiforbrug for referencebutik på grundlag af målt energiforbrug (måned)

Figur 5.3 viser en sammenligning af energiforbruget for et enkelt døgn (1. september 2003)

Figur 5.3. Energiforbrug for referencebutik på grundlag af målt energiforbrug (døgn).

Af Figur 5.2 og Figur 5.3 fremgår, at energiforbruget for reference butikken med data fra ISO-1 og ISO-3 er ca. 2/3 af energiforbruget for reference butikken med data fra ISO-2 og ISO-4. En kritisk gennemgang af de beregnede energiforbrug for reference butikken viser imidlertid, at der ikke er samme belastning for reference butikken med data fra de fire supermarkeder, hvilket er vist i Figur 5.4 (belastning på køl).

ISO-1 og ISO-3 har en belastning på køl der er ca. 2/3 af belastningen på køl for ISO-2 og ISO-4, medens kun ISO-3 adskiller sig med hensyn til belastningen på frost, hvor ISO-1, ISO-2 og ISO-4 ligger væsentligt over ISO-3, Figur 5.5. Årsagen til denne variation i belastning kan delvis forklares med forskellig relativ belastning, q_målt/q_nominelt, som vist i Figur 5.6 og Figur 5.7. Af disse figurer fremgår at specielt ISO-4 har et belastningsprofil der afviger væsentligt fra de tre øvrige. Årsagen til denne afvigelse må skyldes, at skaleringsfaktoren, den nominelle belastning, er for usikker.

Det må konkluderes, at en "simpel" skalering baseret på nominelt kølebehov ikke giver et retvisende billede af supermarkedernes energiforbrug på grund af usikkerhed på det nominelle kølebehov.

Figur 5.4. Kølebelastning for referencebutik på grundlag af målt belastning (døgn).

Figur 5.5. Frostbelastning for referencebutik på grundlag af målt belastning (døgn).

Figur 5.6. Relativ belastning for køl (døgn).

Figur 5.7. Relativ belastning for frost (døgn).

5.4.2 Specificeret belastningsprofil

Som nævnt i afsnit 4.3 er genereret relative belastningsprofiler baseret på målingene for perioden 1/8 – 31/12 2003. Det relative belastningsprofil udtrykker det øjeblikkelige kuldebehov som procent af det maksimale kuldebehov i hele måleperioden. Til beregningerne er anvendt de relative belastningsprofiler for ISO-2 anlægget. For det referenceanlægget er benyttet en maksimal belastning på kølesiden på 110 kW og en maksimal belastning på frostsiden på 40 kW.

Den detaljerede beskrivelse af denne metode findes i Appendix E.

Denne metoder svarer til metoden omtalt i afsnit 5.3 men her anvendes den aktuelle COP i stedet for en middel COP sammen med belastningsprofilet for at bestemme energiforbruget.

Figur 5.8 og Figur 5.9 viser henholdsvis referencebelastningen og det tilsvarende totale effektoptag baseret på timemiddelværdier (pumpeforbrug inkluderet) for referenceanlægget over en uge med høj belastning. Tilsvarende viser Figur 5.10 og Figur 5.11 belastning og effektoptag for en uge med lav belastning. Af disse Figur 5.9 og Figur 5.11 fremgår at for samme belastningsprofil har ISO-1, ISO-2 og ISO-3 næsten samme effektoptag, medens ISO-4 har et væsentligt højere effektoptag. Årsagen til det væsentlige højere effektoptag for ISO-4 må tilskrives den lavere Carnot virkningsgrad for kompressorerne.

Det skal anføres, at alle butikkerne har sammenlignelige ydre driftsbetingelse: ude og inde temperatur samt fugtighed i butikken, se Figur 5.12 og Figur 5.13.

Figur 5.8. Referencebelastning ved høj belastning.

Figur 5.9. Effektoptag ved høj belastning.

Figur 5.10. Belastningsprofil ved lav belastning.

Figur 5.11. Effektoptag ved lav belastning.

Figur 5.12. Fugt og temperatur forhold ved høj belastning.

Figur 5.13. Fugt og temperatur forhold ved lav belastning.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Juni 2004, © Miljøstyrelsen.