Fjärrvärmedrivna vitvaror : Erfarenheter från utveckling, installationer och kostnadsberäkningar

Värmedrivna vitvaror eller HWC-maskiner som de kallas av tillverkaren värms med varmt vatten från en cirkulerande krets via en värmeväxlare inbyggd i maskinen, till skillnad från konventionella maskiner som värms med el. Denna teknik skall inte förväxlas med maskiner som är anslutna till varmvattenledningen och fylls på med varmt vatten och som därmed begränsas till disk- och tvätt. Syftet med fjärrvärmedrivna vitvaror är alltså att använda fjärrvärme, som har lägre kvalitet och pris än elenergi för uppvärmning och torkning och på så sätt spara el och utöka fjärrvärmeunderlaget. En jämförelse av koldioxidutsläpp och primärenergianvändning mellan konventionella vitvaror och fjärrvärmedrivna vitvaror visar att både koldioxidutsläpp och primärenergianvändning blir lägre för fjärrvärmedrivna vitvaror om biobränsle anses koldioxidneutralt och den el som ersätts är producerad i kolkraftverk eller gaskombikraftverk. Denna rapport beskriver utveckling och kommersialisering av värmedrivna vitvaror (disk- och tvättmaskiner samt torktumlare och torkskåp) och hur de kan anslutas mot fjärrvärmesystem i olika systemlösningar. Dessutom har de energimässiga och ekonomiska förutsättningarna för tekniken undersökts. Erfarenheterna från fältprovning är dock mycket begränsade, eftersom de byggen där fälttesterna skulle ske försenades. Under 2013 färdigställs ett flerbostadshus med värmedrivna vitvaror i 160 lägenheter i Västerås. De utvecklade maskinernas värmeanvändning som andel av total energianvändning vid 60 graders framledningstemperatur har uppmätts till ca 50 % för diskmaskinen, 67 % för tvättmaskinen, 80 % för torktumlaren och 93 % för torkskåpet. I det studerade flerbostadshuset av passivhusstandard uppgår lasten från värmedrivna vitvaror komfortgolvvärme och handdukstorkar till upp mot 30 % av husets totala värmeanvändning. För småhus är motsvarande siffra upp mot 20 %. Att använda fjärrvärme istället för elvärme till dessa installationer som normalt är elvärmda kan allts minska elbehovet betydligt i lågenergibebyggelse vilket också minskar både koldioxidutsläppen och primärenergianvändningen. Ekonomiska analyser har genomförts för två olika systemkoncept (separat vitvarukrets och Västeråsmodellen) för nybyggda småhusområden och flerfamiljshus där fjärrvärme inte bara används till vitvaror utan också till handdukstorkar och komfortgolvvärme. De ekonomiska analyserna visar att Västeråsmodellen är den mest ekonomiskt intressanta systemlösningen med värmedrivna vitvaror, handdukstork och komfortgolvvärme. I flerfamiljshus kan den vara konkurrenskraftig mot de elvärmda alternativen (konventionellt system med eldrivna vitvaror, komfortgolvvärme och handdukstorkar) om prisskillnaden mellan el och fjärrvärme är större än 0,7 kr/kWh. En parameterstudie visar att kapitalkostnaden blir ganska hög jämfört med energikostnaden, vilket betyder att lång livslängd och många cykler är viktigt för att förbättra de ekonomiska förutsättningarna för värmedrivna vitvaror. För passiva småhus blir kostnaden för Västeråsmodellen med värmedrivna vitvaror, handdukstork och komfortgolvvärme likvärdig med de elvärmda alternativen vid energiprisskillnader på 0,7 kr/kWh inklusive moms, medan det krävs prisskillnader på 0,9 kr/kWh inklusive moms för normalisolerade småhusområden. Sammanfattningsvis kan sägas att i kommuner med ett konkurrenskraftigt fjärrvärmepris finns det viss lönsamhet för hela konceptet enligt Västeråsmodellen med värmedrivna vitvaror, komfortgolvvärme, och handdukstorkar. Om man däremot ser på konkurrensen för enskilda vitvaror är det främst torktumlaren som är konkurrenskraftig i bostäder. Målpriset på 1000 kr extra för värmedrift har inte kunnat uppnås inom projektet för diskmaskiner och tvättmaskiner. Det krävs lägre priser och låga anslutningskostnader för att räkna hem diskmaskinen och tvättmaskinen som enskilda komponenter. Värmedrivna tvättmaskiner och torktumlare är konkurrenskraftiga i flerfamiljstvättstugor. Speciellt i de fall där beläggningen är god och flera maskiner delar på anslutningskostnaden till fjärrvärmecentralen kan värmedrift bli riktigt lönsam. Torkskåpens konkurrenskraft har inte kunnat utvärderas, då priset ännu inte fastställts. Att använda VVC-systemet för värmedistribution till värmedrivna vitvaror kan vara mycket intressant, men det kräver att legionellaproblematiken kan lösas. I nuläget finns ingen lösning som uppfyller formuleringarna i boverkets byggregler. Ett annat distributionssätt som kan vara intressant, men som inte undersökts i studien är att använda VVC för varmvattendistribution och en gemensam radiator- och vitvarukrets med konstant framledningstemperatur. Den aktör som förväntas ha störst ekonomiskt intresse av att tekniken implementeras är sannolikt fjärrvärmebolagen som får sälja mer värme och det ligger därmed främst på deras ansvar att marknadsföra tekniken i mötet med sina kunder.Heat-driven appliances (heat-fed) or HWC machines as they are called by the manufacturer are heated with warm water from a circulating circuit via a heat exchanger built into the machine, unlike conventional machines that are heated with electricity. The heat-fed appliances should not be mistaken for machines that are connected to the hot water line and is filled with warm domestic water and thus limited to dishwashers and washing machines. The purpose of heat-fed appliances is to use energy from district heating for washing and drying which has a lower quality and price instead of electricity. A comparison of carbon dioxide emissions and primary energy use between conventional home appliances and heat-fed appliances using Swedish district heating shows that both carbon dioxide emissions and primary energy consumption is in favor using district heating. This requires that biofuel used is considered carbon-neutral and that electricity being replaced is produced in coal-fired or gas fired power plants. This report describes the development and commercialization of heat-fed appliances (dishwashers, washing machines, tumble dryers and drying cabinets) and how they can be connected to the district heating system. In addition, the energetic and economic condition for the technology is investigated. The experience of field testing, however, is very limited, because the buildings, where field testing would take place were delayed. During 2013 a multifamily house with 160 apartments equipped with heat-fed appliances is erected in Västerås, Sweden. The fraction of the electricity demand used by the machines that can be replaced by district heating at 60 ºC supply water temperature was measured to be approximately 50 % for the dishwasher, 67 % for the washing machine, 80 % for the tumble dryer and 93 % for the drying cabinet. In the studied passive apartment house, the load from heat-fed appliances, comfort heated bathroom floors and heated towel rails corresponds to 30 % of the total heat use in the house. For single-family homes, the corresponding figure is 20 %. Using district heating instead of electricity for these installations that are normally electrically heated will significantly decrease the demand for electricity which reduces both carbon dioxide emissions and primary energy consumption. Economic analyses were conducted for two different system concepts, which means either supplying heat through an additional circuit with constant supply water temperature or using the so-called Västerås-model, where the hot water circulation system and the radiator circuit is replaced with a circuit with constant supply water temperature. This circuit is supplying heat to the heat-fed appliances, the towel dryers, the heating system and supplying the domestic hot water using locally distributed heat exchangers. Newly built single-family homes and apartment blocks where analyzed, both designed as passive houses and conventional houses. Economic analyses show that the Västerås model is the most economically interesting system for using heat-fed appliances, heated towel rails and comfort floor heating in bathrooms. It can be economically competitive against the conventional electrically heated components (conventional systems with electrically heated appliances, comfort heated floors and heated towel rails) if the price difference between electricity and district heating is higher than 0.7 SEK/kWh including VAT ( 0.08 EUR/kWh). A sensitivity analysis shows that the capital cost will be quite high compared to the cost of energy, which means that long life time and many cycles is important in order to improve the economic conditions for heat-fed appliances. In conclusion, there is some profitability for the whole concept of the Västerås model using district heating to heat-fed appliances comfort floor heating and heated towel rails in bathrooms in municipalities with a competitive district heating price. However, if we look at the competition for individual appliances, it is mainly the tumble dryer that is competitive in the housing. The target price of 1000 SEK extra for a heat-fed appliance could not be achieved within the project for dish washers and tumble dryers. Lower costs for heat-fed machines and installation is required for the dishwasher and the washing machine to be marketable as a single component. Heat-fed washing machines and dryers are competitive in multifamily laundries, especially in those cases where the occupancy rate is high and several machines can be sharing the connection costs to the district heating central. The competitiveness of the drying cabinets have not been assessed as the consumer price was not yet determined. To use domestic hot water circulation system for the heat-fed white goods can be very interesting, but it requires that the legionella colonization risks can be eliminated. At present, there is no solution that fulfills the Swedish building regulations. The district heating companies is expected to have the greatest benefits from the implementation of the technology, as they may sell more heat and it is therefore mainly their responsibility to market the technology in meetings with their customers