1 P.b. 641, 0106 Oslo Tlf.: 22 41 30 35 Fax: 22 42 46 64 Kontonr: 7020.05.30053 PROGRAM FOR ENERGI OG MILJØTEKNOLOGI ENERGISPARING VED BRUK AV TEMPERATURSTYRING I EN ELEKTRISK OPPVARMET BOLIG Jakobsbråtan 42 og 44 2008 FJERDINGBY Teknologisk Institutt Akersveien 24 C P.B. 2608 St. Hanshaugen 0131 Oslo Tlf.: 22 86 50 00 Stiftelsen VEKST Kongensgt. 5 P.B. 641 Sentrum 0106 Oslo Tlf.: 22 41 30 35
2 ENERGISPARING VED BRUK AV TEMPERATURSTYRING I EN ELEKTRISK OPPVARMET BOLIG SAMMENDRAG: Nobø Orion 512 fra Nobø Electro A.S er en mikroprosessorbasert enhet for tidsstyrt bruk av elektriske varmeovner og annet elektrisk utstyr. Systemet er et 12-kanalers energikontrollsystem som benytter husets vanlige elektriske ledningsnett for overføring av styringssignaler. Signalene sendes ut av Nobø Orion 512 og tolkes av spesielle mottakere i de enkelte varmeovuer eller annet elektrisk utstyr. Styringssignalene kan på denne måten omstille termostatsettpunkt fra komfort- til sparetemperatur eller sette elektrisk utstyr av/på. EMTEK-programmet som finansieres av Norges Vassdrags- og Energiverk (NVE), gir støtte til markedsintroduksjon av energi- og miljøvennlige produkter som har vist at de virker. Teknologisk Institutt og Stiftelsen VEKST er i fellesskap operatører av EMTEK-programmet. Nobø Orion 512 er ett av de produktene som hittil er godkjent som et EMTEK-produkt. EMTEK-programmet har målt energiforbruk i to helt like, ubebodde boliger. En av boligene brukte en temperaturstyringsstrategi hvor temperaturen ble senket i perioder av døgnet, dvs. temperaturen ble senket om natten og om dagen da huset kunne stå tomt. Målingene viste en reduksjon i energibruk til oppvarming i overkant av 20% for den boligen som brukte temperturstyring i forhold til den som hadde konstant temperatur hele tiden. HOVEDMOMENTER * Oppvarmingsbehovet redusert med mer enn 20% * Husets vanlige elektriske ledningsnett benyttes for å sende styringssignaler * Meget enkelt brukergrensesnitt på utstyret FORMÅL MED MÅLINGENE En viktig aktivitet for EMTEK-programmet er å dokumentere energisparemulighetene til de produktene som deltar i programmet. For å kunne dokumentere mulig energisparing ved å bruke Nobø Orion 512 til å tidsstyre temperatursenking om natten og om dagen, ble det bestemt at EMTEK-programmet skulle leie en vertikaltdelt tomannsbolig. På denne måten ville man kunne gjøre sammenlignende målinger mellom to eksakt like boliger. Levemåten til familien som bor i en bolig er en faktor som betyr svært mye for energibruken. Tidligere erfaringer viser at å måle og sammenligne forbruk mellom tilsynelatende like, men bebodde leiligheter, svært ofte skaper mer forvirring enn å gi konklusjoner. Den eneste måten å få til en objoktiv dokumentasjon av fordelene med å benytte tidsstyring av temperaturen, er derfor å måle temperatur og energiforbruk i to helt like, ubebodde leiligheter. I den ene holdes det 21 C i alle rom til enhver tid, og i den andre benyttes Orion 512 for tidsstyrt periodevis temperatursenking.
3 Tidsstyringen ble programmert til å simulere livsrytmen til en typisk familie med 4 personer. Begge foreldrene arbeider hjemmefra og begge barna er i skole (f.eks. 10 og 12 år gamle). Uten reduksjon i oppvarmingskomfort, kan en slik familie ha temperatursenking om natten, og også om dagen før barna kommer hjem fra skolen evt. foreldrene kommer hjem fra arbeidet. VIRKEMÅTE FOR NOBØ ORION 512 Nobø Orion 512 er den nye elektroniske styringsenheten fra Nobø Electro A.S. Den er mikroprosessorbasert enhet for tidsstyrt bruk av elektriske varmeovner og annet elektrisk utstyr (se figur 1). Tidstyringsprogrammene lages enkelt ved å trykke på oversiktlige knapper på fronten av enheten. Ved å trykke på grønn knapp, betyr det at du ønsker temperatursenkning eller at et elektrisk utstyr skal skrues av. Ved å trykke på rød knapp, betyr det at du ønsker komforttemperatur eller å skru et elektrisk utstyr på. På denne måten kan du programmere hver time i døgnet og hver dag i uken. Når du trykker på knappene, får du en visuell presentasjon av programmet du lager, i det 24-segmenters tofargede displayet (rødt eller grønt lys tilsvarer knappen du har trykket på). Figur 1 Nobø Orion 512. Med Nobø Orion 512 kan du lage inntil 12 forskjellige programmer, f.eks. ett for stue, ett for soverom, ett for barnerom etc. Det er meget enkelt å overstyre et program hvis du f.eks. skal på ferie og ønsker lav temperatur i huset 24 timer i døgnet. Noen av kanalene på Orion 512 kan også styres fra eksterne kilder, og det eksisterer også en modell som kun er beregnet på eksterne styrings-signaler.
4 Bruk av Nobø Orion 512 krever ikke ekstra ledningsopplegg. Du setter bare støpselet inn i en hvilken som helst elektrisk stikkontakt, og husets vanlige elektriske ledningsnett benyttes for å sende styringssignalene rundt til de forskjellige mottakerne som sitter i ovner og annet elektrisk utstyr som skal styres. Signalene er lavspente høyfrekvente telegrammer, som ikke influerer på bruken av annet elektrisk utstyr. På denne måten kan Nobø Orion 512 stille om termostatsettpunkt fra komforttemperatur til sparetemperatur og omvendt, og skru elektrisk utstyr av og på. Det er mulig å sette mottakere inn i alle typer elektriske varmeovner. Hvis varmeovnen har en termostat med såkalt nattsenkingselement (en elektrisk motstand), vil du ha full kontroll over både komfort- og sparetemperatur. Dersom du har Nobø varmeovner, er mottakerne enkle plugg-inn enheter som du setter inn i en spesiell lomme på siden av ovnen (se figur 2). Det er også utviklet spesielle mottakere beregnet på elektriske stikkkontakter for å skru av/på lamper, TVer, radioer etc. (se figur 3). Det finnes også tekniske mottakere for montasje på DIN-skinner eller montasje i koblingsbokser. Figur 2: En mottaker installeres i en varmeovn fra Nobø Electro A.S Figur 3: Mottaker for bruk i stikkontakt BESKRIVELSE AV MÅLINGENE Huset som ble leiet av EMTEK-programmet, er en vertikaltdelt tomannsbolig med 2 helt speilvendte leiligheter. Huset ligger ca. 2 mil utenfor Oslo i Rælingen kommune. Figur 4 viser huset sett utenfra. Huset har et areal på 134 m2. Underetasjen er delvis under bakken og består av soverom, et baderom og lagerrom. Førsteetasjen består av kjøkken, stue, et bad og et soverom. Inngangen er i første etasje. Over bakken er huset laget av vanlig bindingsverkskonstruksjon med 15 cm mineralull i veggene og 20 cm i tak. Vinduene er vanlig 2-lag energiglass. Underetasjen er bygget med Leca-blokker.
5 Figur 4 Den vertikaltdelte tomannsboligen hvor målingene ble foretatt For å kontollere at begge leilighetene, i tillegg til å være geometrisk like, også har like termiske egenskaper, startet forsøkene ved at man i 2 dager finjusterte termostatene til samtlige varmeovner. Dette var for å stabilisere temperaturen i alle rommene i begge leilighetene på 21 O C +/- 0,5 O C. Begge leilighetene hadde elektriske varmeovner med elektroniske termostater som gjorde det mulig å holde temperaturen innenfor slike snevre grenser. Før forsøkene startet, ble de elektriske varmeovnene i den ene leiligheten skiftet ut med varmeovner fra Nobø Electro A.S. for dermed å få maksimal nytte av å bruke Nobø Orion 512. Under innkjøringsperioden ble energiforbruket for hver leilighet målt til henholdsvis 88 og 91 kwh pr. døgn. For alle praktiske formål er dette det samme forbruket (det var høyest forbruk i den leiligheten hvor det senere ble benyttet temperaturstyring). Utetemperaturen var praktisk talt konstant lik -0,5 O C under hele måleperioden. Etter at det var vist at begge leilighetene hadde like termiske egenskaper, startet man med temperaturstyring ved hjelp av Nobø Orion 512 i den ene av leilighetene. I perioder med sparetemperatur ble termostatsettpunktet satt lik 15 O C. Leiligheten hvor det ble benyttet temperaturstyring, ble delt inn i 3 temperatursoner. Sonene og periodene med komfort og sparetemperatur er gitt i tabellen nedenfor: SONE 1: Kjøkken/stue i første etasje Hverdager Lørdager Søndager kl 00.00-05.00 15 C kl 00.00-07.00 15 C kl 00.00-07.00 15 C kl 05.00-08.00 21 C kl 07.00-24.00 21 C kl 07.00-23 00 21 C kl 08.00-15.00 15 C kl 23.00-24.00 15 C kl 15.00-23.00 21 C kl 23.00-24.00 15 C
6 SONE 2: Soverom i første etasje Hverdager Lørdager Søndager kl 00.00-15.00 15 C kl 00.00-17.00 15 C kl 00.00-17.00 15 C kl 15.00-23.00 21 C kl 17.00-24.00 21 C kl 17.00-23.00 21 C kl 23.00-24.00 15 C kl 23.00-24.00 15 C SONE 3: Alle rom i underetasjen Hverdager Lørdager Søndager kl 00.00-14.00 15 C kl 00.00-07.00 15 C kl 00.00-07.00 15 C kl 15.00-21.00 21 C kl 07.00-22.00 21 C kl 07.00-21.00 21 C kl 21.00-24.00 15 C kl 22.00-24.00 15 C kl 21.00-24.00 15 C I leilighet nr. 42, med Nobø Orion 512, ble temperaturprogrammet som er beskrevet i tabellen ovenfor startet 14. mars 1992. Temperaturen i den andre leiligheten ble fortsatt holdt konstant lik 21 O C i ane rom hele tiden. Energiforbruket i begge leilighetene ble fulgt opp ved å avlese kwh-måleren regelmessig. I begynnelsen av eksperimentet ble kwh-måleren lest av en gang hvert døgn. Senere ble den avlest hver 2. eller 3. dag. Temperaturen i alle rom i begge leiligheter ble målt ved hjelp av mikrotermistorer som var plassert 1.6 m over gulvet. Termistorene var forbundet med dataloggere, en i hver leilighet. Temperaturmålingene ble lagret i dataloggerne hvert 5. minutt (i virkeligheten var det gjennomsnitt av målinger som ble gjort hvert 2. sekund, som ble lagret). En gang pr. uke ble målingene overført fra dataloggerne til en PC for analyse og utlegning av temperaturkurver etc. RESULTATER Figur 5 viser hvordan energibruken for begge leiligheter utviklet seg i den måneden som forsøkene varte. Allerede fra første dag sakket forbruket til leilighet nr. 42, som hadde Orion 512, etter forbruket til leilighet 44. For uken fra 14. mars kl. 14.00 til 21. mars kl. 14.00 var forbrukene i leilighet 42 og 44 henholdsvis 391 og 504 kwh. Dvs. temperaturstyringen hadde redusert forbruket i leilighet 42 med 113 kwh eller 22,4 % i forhold til forbruket i leilighet nr. 44. Gjennomsnittlig utetemperatur i perioden var praktisk talt konstant lik - 0,5 C. I 3-ukers perioden fra 14. mars til 4. april brukte leilighet nr. 42 og 44 henholdsvis 1163 og 1444 kwh. Dvs. temperaturstyringen hadde spart 279 kwh eller 19%. Den gjennomsnittlige besparelsen for denne 3-ukers perioden var mindre enn for den første uken pga. at varmebehovet var sterkt redusert i den siste uken (slutt på fyringssesongen). På årsbasis vil besparelsene utgjøre ca. 3300 kwh eller kr 1.500,- med gjennomsnittlig elektrisitetspris på kr 0,50 pr. kwh. Kostnadene for en Nobø Orion 512 er ca. kr 3.000,- og 8
7 mottakere koster også ca. kr 3.000,-. Dette gir en tilbakebetalingstid på ca. 4 år. For større hus, eller eldre dårlig isolerte hus, vil investeringen være inntjent på enda kortere tid. Figur 5 Energiforbruket for de to leilighetene i forsøksperioden Figur 6 viser gjennomsnittstemperaturen i begge leilighetene for perioden fra 17. til 23. mars 1992. Kurvene er fremkommet ved å beregne gjennomsnittstemperaturen i alle rom i begge leiligheter for hvert 5. minutt. Som man kan se, er gjennomsnittstemperaturen i leilighet nr. 44 meget nær 21 C til enhver tid, og det samme er gjennomsnittstemperaturen i leilighet 42 i perioder med komforttemperatur. I begge leilighetene var alle innvendige dører lukket under forsøkene. Arealet mellom de to temperaturkurvene i figur 6 er en visuell forklaring på at man sparer energi ved temperaturstyring (natt- og dagsenking). De merkelige dumpene i middeltemperaturen for leilighet 42 i perioder med redusert temperatur på hverdager, skyldes at kjøkken/stue hadde en periode med komforttemperatur om morgenen. De andre rommene hadde redusert temperatur hele dagen fram til ca. kl. 15.00.
8 Figur 6 Middeltemperaturen i begge leiligheter fra 17. til 23. mars 1992. MÅLEINSTITUSJON Stiftelsen VEKST Postboks 641, Sentrum N-0106 OSLO Tlf.: +47 22 413035 Fax: +47 22 424664 Kontaktperson: Bjørn T. Larsen PRODUSENT NOBØ Electro A.S Postboks 16 N-7501 STJØRDAL Tlf.: +47 74824611 Fax: +47 74825458 Kontaktperson: Rolf Giertsen