Regenerativ ventilationsvärmeåtervinning. utetemperatur under noll

Transkript

1 Regenerativ ventilationsvärmeåtervinning vid utetemperatur under noll Lars Jensen Avdelningen för installationsteknik Institutionen för bygg och miljöteknologi Lunds tekniska högskola Lunds universitet, 013 Rapport TVIT13/7085

2 Lunds Universitet Lunds Universitet, med nio fakulteter samt ett antal forskningscentra och specialhögskolor, är Skandinaviens största enhet för forskning och högre utbildning. Huvuddelen av universitetet ligger i Lund, som har invånare. En del forsknings och utbildningsinstitutioner är dock belägna i Malmö, Helsingborg och Ljungbyhed. Lunds Universitet grundades 1666 och har idag totalt anställda och studerande som deltar i ett 90tal utbildningsprogram och ca 1000 fristående kurser erbjudna av 88 institutioner. Avdelningen för installationsteknik Avdelningen för Installationsteknik tillhör institutionen för Bygg och miljöteknologi på Lunds Tekniska Högskola, som utgör den tekniska fakulteten vid Lunds Universitet. Installationsteknik omfattar installationernas funktion vid påverkan av människor, verksamhet, byggnad och klimat. Forskningen har en systemanalytisk och metodutvecklande inriktning med syfte att utforma energieffektiva och funktionssäkra installationssystem och byggnader som ger bra inneklimat. Nuvarande forskning innefattar bl a utveckling av metoder för utveckling av beräkningsmetoder för godtyckliga flödessystem, konvertering av direktelvärmda hus till alternativa värmesystem, vädring och ventilation i skolor, system för brandsäkerhet, alternativa sätt att förhindra rökspridning vid brand, installationernas belastning på yttre miljön, att betrakta byggnad och installationer som ett byggnadstekniskt system, analysera och beräkna inneklimatet i olika typer av byggnader, effekter av brukarnas beteende för energianvändning, reglering av golvvärmesystem, bestämning av luftflöden i byggnader med hjälp av spårgasmetod. Vi utvecklar även användbara projekteringsverktyg för energi och inomhusklimat, system för individuell energimätning i flerbostadshus samt olika analysverktyg för optimering av ventilationsanläggningar hos industrin.

3 Regenerativ ventilationsvärmeåtervinning vid utetemperatur under noll Lars Jensen

4 Lars Jensen, 013 ISRN LUTVDG/TVIT13/7085SE(37) Avdelningen för installationsteknik Institutionen för bygg och miljöteknologi Lunds tekniska högskola Lunds universitet Box LUND

5 Innehållsförteckning 1 Inledning och problemställning 5 Beräkningsmodeller 7 Rotormodell 7 Fuktmodell 7 Fyllningsmodell 8 Kondensmodell 9 Klimatfuktfaktor och rotorfuktfaktor 10 3 Analys av basfall 11 Analys av tabellfall 19 5 Sammanfattning och slutsatser 37 3

6

7 1 Inledning och problemställning Syftet med denna arbetsrapport är att undersöka funktionen för regenerativ ventilationsvärmeåtervinning vid utetemperatur under 0 C. Detta gäller särskilt risken för igensättning med is. Många småhus och flerbostadshus förses med regenerativ ventilationsvärmeåtervinning för att skapa energieffektiva byggnader. Det finns idag ett antal skadefall med lägenhets och småhusaggregat och tvister pågår. I ett nybyggt flerbostadshus i Götaland med lägenhetsaggregat hade var fjärde lägenhet stora fuktproblem under en sträng vinter. Regenerativa ventilationsvärmeåtervinnare med ickehygroskopiska rotorer kan återvinna fukt, fukta upp rotorn och frosta igen rotorn upp på ett sätt som nog inte varit klarlagt i alla sina detaljer. Några forskningsresultat om fuktöverföring med regenerativa ventilationsvärmeåtervinnare, rotorväxlare har redovisats i ett flertal arbetsrapporter, nerladdningsbart från som pdffiler i rapportserien TVIT7000 med slutsiffrorna 06, 33, 6, 8, 9, 53, 55, 6, 63, 65, 66, 68, 69, 70, 71 och 7. Utetemperaturen var genomgående 0 C eller högre, eftersom beräkningsmodellen inte behandlade isbildning i rotorn utan endast faserna gas och vätska för ämnet vatten. Syftet med denna arbetsrapport är att göra ett tillägg för fuktöverföring för utetemperaturer under 0 C samt att undersöka risken för igensättning. Det finns två gränsvärden som berör uppfuktning och fukthalt i rumsluft. Uppfuktningen av rumsluft bör inte regelmässigt överstiga.5 (3 g/m 3 ) vintertid enligt SOSFS 1999:5. Vatteninnehållet i rumsluft skall heller inte överstiga 7 under längre tid vintertid enligt SOSFS 1999:1, vilket för temperaturen 0 C motsvarar en relativ luftfuktighet om 0.8 och en daggpunktstemperaturen om 9 C. Vatteninnehållet är 1.7 för mättad luft vid 0 C. Fukttillskottet i bostäder kan var över och även 3 vintertid. Ett viktig påpekande är att fukttillskottet är omvänt proportionellt mot massflödet för ventilationsluften. Ett fördubblat ventilationsflöde halverar fukttillskottet och omvänt ett halverat flöde fördubblar fukttillskottet. Detta innebär att alla uppgifter om fukttillskott egentligen kräver en uppgift om ventilationsflödet för att kunna bestämma det primära fukttillskottet till en ventilerad lokal med sorten kg per tidsenhet. Begreppet fukttillskott har definierats som skillnaden mellan inne och uteluftens vatteninnehåll med sorterna torr luft eller g/m 3 luft utan hänsyn till att fuktåtervinning kan ske med regenerativa värmeväxlare. Detta är olyckligt. En bättre beteckning hade varit fuktskillnad, eftersom beteckningen fukttillskott kan uppfattas som ett aktivt tillfört fukttillskott. De beräkningsmodeller, som har tillämpats, redovisas i avsnitt. Rotormodellen är den samma som i alla tidigare arbetsrapporter om regenerativ värmeväxling. Nya begrepp är fyllningstid för fullständig fyllning av en rotor, relativ ytundertemperatur som beskriver kondensrisk på inre ytor i en ventilerad lokal samt rotorfuktfaktor som anger hur stor del av det aktiva fukttillskottet som stannar kvar i en rotor. 5

8 Ett genomgående basfall från alla tidigare arbetsrapporter analyseras ingående i avsnitt 3. Ett flertal variabler redovisas med isodiagram med de två oberoende variablerna utetemperatur och fukttillskott. Analysen av basfallet komplementeras med sex andra fall, vilka avviker från basfallet med avseende på en parameter. Detta redovisas i avsnitt med ett antal tabeller. De sex fallen är ökad ventilation, minskad ventilation, halverat tilluftsflöde, vädringsflöde lika med halva det normala ventilationsflödet, axiell värmeledning i rotorn samt inget övergångsvärme för vatten/is. Fem olika utetemperaturer kombineras med fem olika fukttillskott, vilket ger tjugofem fall. En sammanfattning och slutsatser ges sist i avsnitt 5. 6

9 Beräkningsmodeller I detta avsnitt beskrivs en modell för själva rotorn kortfattat (för detaljer se arbetsrapport TVIT 10/708) och modeller för fuktbalans för en ventilerad lokal, fyllning av rotorn med vatten/is och kondensrisk för en ventilerad lokals inre ytor. Rotormodell Modellberäkningar görs med en enda rotorkanal. Rotorkanalens geometri är förenklad till ett cylindriskt rör med samma kontaktyta mellan luft och material som för den verkliga geometrin. Rörets godstjocklek anpassas för att rotorns massa skall bli den samma som för den verkliga rotorn och halveras, eftersom rotorkanalväggen delas mellan två rotorkanaler. Modellen har ingen renblåsningssektor, vilket är det normala för lägenhetsaggregat. Värmeledning i axiell led ingår inte. Nödvändiga modellparametrar för att kunna beräkna torr och våt värmeväxling är därför rotorkanalens längd l m, innerdiameter d m, godstjocklek t m och värmeövergångstal h W/Km samt lufthastighet v m/s och periodtid p s. Data för ett basfalls sex parametrar enligt ovan är 0. m, 0.00 m, m, 0 W/Km, m/s och 6 s. Fasövergången mellan vattenånga och fritt vatten har på ett förenklat sätt utökats till att även ta med is genom att öka fasövergångsvärmet från 500 kj/kg till 833 kj/kg och därmed behandla allt vatten i rotor som is. Det högre fasövergångsvärmet ger en obetydligt lägre fuktverkningsgrad. Fuktmodell Hur fuktåtervinningen förstärker det egentliga fukttillskottet lika med fuktproduktionen g/s dividerat ventilationsmassflödet kg/s kan beskrivas med tre samband för det statiska fallet med luftflöden, vatteninnehåll och fuktverkningsgrader enligt Figur.1. Frånluftsflödet är normerat till 1. Tilluftsflödet och vädringsflödet betecknas k och p, vilka i idealfallet är 1 respektive 0. Vatteninnehållet i frånluften x f bestäms av vatteninnehållet i tilluften x t och i uteluften x u samt fuktillskottet Δx enligt (.1). Fuktåtervinningen beskrivs med definitionen för fuktverkningsgraden för tilluft η xt enligt (.). Eliminering av tilluftens vatteninnehåll x t i (.1) med (.) ger i sin tur det sökta sambandet enligt (.3). ( 1 + p ) x f = k x t + ( 1 k + p ) x u + Δx () (.1) η xt = ( x t x u ) / ( x f x u ) () (.) x f = x u + Δx / ( 1 k η xt + p ) () (.3) Samband (.3) visar att fukttillskottet Δx för idealfallet k = 1 och p = 0 förstärks med fuktfaktorn 1 / ( 1 η xt ). Om fuktverkningsgraden η xt är, 0.67 eller 0.75 blir uppfuktningen av rumsluften som också är lika med frånluften Δx, 3Δx respektive Δx. 7

10 Fuktverkningsgraden ökar med ökande vatteninnehåll i frånluften. Detta ger en viss självförstärkning, som dock har en stabil jämvikt. Det krävs alltid en ökning av fukttillskottet för att öka frånluftens vatteninnehåll från ett jämviktstillstånd till ett annat. x u p x u η xt x t k 1 + x x u 1k x a η xa x f x f p Figur.1 Beteckningar för luftflöden, vatteninnehåll, fukttillskott och fuktverkningsgrader. Fyllningsmodell Fuktverkningsgraden för tilluft är lägre än den för avluft, när frånluftens vatteninnehåll är högre än uteluftens vatteninnehåll. Detta innebär att det sker en ackumulering av vatten och is i rotorn. Denna skillnad i fuktverkningsgrad kan räknas om till ett ackumuleringsflöde och i sin tur till en teoretisk fyllningstid t total h som enligt () anger den tid det tar innan en rotorkanal är helt fylld med vatten. Nödvändiga indata är lufthastighet v m/s, rotorkanallängd l m, rotorkanaltvärsnitt A m, densitet för vatten ρ v kg/m 3 och luft ρ a kg/m 3 samt vatteninnehåll för uteluft x u och för frånluft x f och fuktverkningsgraden för tilluft η xt och för avluft η xa. Rotorn tillförs fukt under halva periodtiden enligt η xa ( x f x u ) och under andra halva av periodtiden bortförs fukt enligt k η xt ( x f x u ), där parametern k anger kvoten mellan tilluftsflöde och frånluftsflöde. Faktorn 3.6 i () beror på sortbyte från g/s till kg/h. Parametern A förkortas bort i (.). t total = ρ v A l / ( 3.6 ρ a A v ( η xa / k η xt / ) ( x f x u )) (h) (.) 8

11 Sambandet (.) kan förenklas genom att införa en karakteristisk fyllningstid för rotor t rotor enligt (.5) nedan som gäller för fallet om rotorn fuktas upp med 1, vilken i normalfallet ges av (.6) där skillnaden i vatteninnehåll mellan frånluft och uteluft ersatts med hjälp av (.3). Samband (.) förenklas till (.7). t rotor = ρ v l / 3.6 ρ a v (gh/kg) (.5) x rotor = ( η xa k η xt ) Δx / ( 1 k η xt + p ) () (.6) t total = t rotor / x rotor (h) (.7) Den karakteristiska fyllningstiden t rotor blir för basfallet 3 kgh/g. Om rotorn uppfuktas 1, är rotorn fylld efter 3 h. En rotoruppfuktning med 1 fås enligt (.) om skillnaden i vatteninnehåll mellan frånluft och uteluft är 5, att skilllnaden i fuktverkningsgrad mellan avluft och tilluft är 0. samt att tilluftflödet är lika stort som frånluftsflödet. Igensättningstiden är mycket kortare, eftersom ackumuleringen sker ojämnt fördelat i en rotorkanal. Densiteten för igenfrostningen kan också vara betydligt lägre än den för vatten och ren is. Kondensmodell Det finns en påtaglig kondensrisk när fuktåtervinning sker. Kondens på en byggnadsdels inre yta inträffar när rumsluftens daggpunktstemperatur T d C är lika med eller högre än innerytans temperatur T i C. Daggpunktstemperaturen bestäms av rumsluftens vatteninnehåll. Den inre ytans värmemotstånd m i Km /W och byggnadsdelens Uvärde U W/Km bestämmer yttemperaturen T i C med frånluft T f C och uteluft T u C indirekt enligt (.8) och inför en relativ ytundertemperatur ΔT dr enligt (.9) Um i = ( T f T i ) / ( T f T u ) () (.8) ΔT dr = ( T f T d ) / ( T f T u ) () (.9) Kondenskravet T d > T i innebär att ΔT dr < Um i. 9

12 Klimatfuktfaktor och rotorfuktfaktor Fuktfaktorn har använts som ett begrepp som anger hur fukttillskottet x förstärks av eventuell fuktåtervinning, vilket framgår av (.3). Om fuktfaktorn betecknas som k x kan den skrivas som: k x = 1 / ( 1 k η xt + p ) () (.10) Beteckningen fuktfaktor har använts i ett flertal arbetsrapporter, men den är något otydlig. En bättre beteckning är därför klimatfuktfaktor för att skilja den från andra fuktfaktorer. Begreppet klimatfuktfaktor kommer att användas i fortsättningen. Skillnaden i vatteninnehållet mellan inne och ute kan nu med klimatfuktfaktor och fukttillskott skrivas som: x klimat = x f x u = k x Δx () (.11) Det går också att definiera en annan fuktfaktor nämligen en rotorfuktfaktor med beteckningen r x utgående från (.6), vilken anger hur stor del av fukttillskottet x som tillförs rotorn. Uttrycket (.1) visar att rotorfukttillskottet alltid är mindre än ett med undantag för fallet med fuktverkningsgraden för avluft η xa = 1 oberoende av fuktverkningsgraden för tilluft η xt. r x = ( η xa k η xt ) / ( 1 k η xt + p ) () (.1) Rotorns fukttillskott kan nu skrivas som: x rotor = r x Δx () (.13) Rotorfuktfaktorn r x kan även skrivas som en produkt mellan rotorfuktfaktorn η xr enligt (.1) och klimatfuktfaktor k x enligt (.10), vilket ger sambanden (.115) på formen: η xr = η xa / k η xt / () (.1) r x = η xr k x () (.15) 10

13 3 Analys av basfall Basfallet har rotorkanallängd 00 mm, rotorkanaldiameter mm, godstjocklek 0.05 mm, material aluminium 700 kg/m 3 och 900 J/kgK, lufthastighet m/s, värmeövergångstal 0 W/Km och varvtid 6 s. Temperaturverkningsgraden är Det finns rotorer med högre temperaturverkningsgrad och därmed också högre fuktverkningsgrad. Det finns två oberoende variabler för att undersöka fuktfunktionen hos en given rotorväxlare, nämligen utetemperaturen T u C och fukttillskottet Δx, vilka kommer att användas som xaxel från 50 till 0 C respektive yaxel från 0 till för ett antal isodiagram för andra beroende variabler. Flera variabler hade kunnat anges i samma isodiagram eftersom axlarna är identiska, men detta har inte gjorts för tydlighetens skull. Undantag är att gränsvärdet för frånluftens vatteninnehåll 7 har ritats in som en röd linje i samtliga diagram samt gränsvärdet för högsta fukttillskott.5. Även den relativa luftfuktigheten för värdena 0., 0.3, 0., och 0.6 redovisas i alla diagram med blå linjer. Gränslinjen för torrvärmeväxling ges som en grön linje i nedre delen av diagrammet. Detta ger sammantaget ett grunddiagram som redovisas i Figur 3.1 nedan Fukttillskott x o Utetemperatur T u C Figur 3.1 Relativ luftfuktighet som funktion av utetemperatur T u C och fukttillskott x. 11

14 Gränslinjen för torr värmeväxling i Figur 3.1 anger att en värmeväxlare uppfuktas över gränslinjen och avfuktas under gränslinjen samt att frånluftens och avluftens vatteninnehåll är lika med mättnadsvatteninnehållet för växlarens kallaste yta. Ett sifferexempel med temperaturverkningsgraden 0.75 med utetemperaturen 0 C och frånluftstemperaturen 0 C ger avluftstemperaturen 10 C. Lägsta yttemperatur i växlaren blir därför 15 C, vilket är lika med avluftens daggpunktstemperatur. Avluftens och frånlufts vatteninnehåll blir därför 1. Uteluftens och tilluftens vatteninnehåll är 0.6. Fukttillskottet begränsas därför till 0.. Variabler som är givna förutom rotormodellens parametrar är frånluftstemperaturen eller rumstemperaturen 0 C och att uteluften är fullständigt mättad. De tio variabler som skall redovisas är frånluftens vatteninnehåll, relativa luftfuktighet, daggpunktstemperatur och relativa ytundetertemperatur enligt (.9) fuktverkningsgrad för tilluft η xt, avluft η xa och rotorn η xr = η xa / k η xt /, klimatfuktfaktorn enligt (.10), rotorfuktfaktor enligt (.1) samt rotorns fyllningstid t total h. De tio variablerna redovisas i Figur 3.11 och några inringade avläsningar för utetemperaturerna 10, 0, 30 och 0 C och fukttillskottet redovisas i Tabell 3.1. Tabell 3.1 Beräknade värden för T u 10, 0, 30 och 0 C och x. T u C x x u x f r f T d C T dr η xt η xa η xr k x r x t total h Figur

15 Isolinjerna för frånluftens vatteninnehåll, relativa luftfuktighet och daggpunktstemperatur i Figur 3. har alla samma form, eftersom den relativa fuktfuktigheten är lika med vatteninnehållet relativt det här konstanta mättnadsvatteninnehållet och att daggpunkttemperaturen är en funktion av vatteninnehållet. Isolinjerna för den relativa ytundertemperaturen enligt (.9) i Figur 3.5 visar att den avtar med ökande fukttillskott och genomgående med minskande utetemperatur. Kondensrisken för fönster med ett, två eller tre glas kan undersökas med de uppskattade Um i värdena 0.6, 0.3 respektive 0.. Isolinjerna visar att kondensering sker säkert på ettglasfönster för fukttillskott om. Kondensering kan också inträffa för två eller tre glas, men detta kräver fukttillskott över respektive 3. Isolinjerna för fuktverkningsgraden för tilluft i Figur 3.6 visar att den ökar med fukttillskottet och att den genomgående ökar med avtagande utetemperatur samt att den är högre än för utetemperaturerna 0 C till 0 C och fukttillskottet. Isolinjer för lägre värden närmar sig den gröna gränslinjen för torr värmeväxling. Isolinjerna för fuktverkningsgraden för avluft i Figur 3.7 visar att den ökar med fukttillskottet och med avtagande utetemperatur samt att den är betydligt högre än fuktverkningsgraden för tilluft i Figur 1. Isolinjer för lägre värden närmar sig den gröna gränslinjen för torr värmeväxling. Rotorns fuktverkningsgraden enligt (.1) redovisas i Figur 3.8. Korrektion skall ske om massflödena för tilluft och avluft är olika. Rotorns fuktverkningsgrad ökar med fukttillskottet och genomgående med avtagande utetemperatur. Isolinjerna för klimatfuktfaktorn i Figur 3.9 visar att den är högre än för utetemperaturer mellan 0 C och 0 C och fukttillskott. Klimatfuktfaktorn är 1 vid torr värmeväxling enligt den gröna gränslinjen. Isolinjer för rotorfuktfaktorn i Figur 3.10 visar att den ökar med minskande utetemperatur och ökande fukttillskott. Rotorfuktfaktor kan aldrig vara större än ett enligt (.1). Likhet innebär att hela fukttillskottet tillförs rotorn. Isolinjerna för fyllningstiden i Figur 3.11 visar att den minskar med avtagande utetemperatur och ökande fukttillskottet. Notera att fyllningstiden överskattar igensättningstiden. Detaljberäkningar visar att kvoten mellan medeluppfuktningen och den högsta lokala uppfuktningen för basfallet och utetemperaturena 10, 0, 30 och 0 C är 0.3, 0.3, 0.39 respektive 0.. Igensättningstiden fås genom att reducera fyllningstiden med dessa faktorer under förutsättning att uppfuktningen är konstant och inte förändras på grund av uppfuktningen. Skattningen är en enkel extrapolation av uppfuktningen i starten. En skattning av igensättning för de fyra fallen i Tabell 3.1 blir 0,, 18 och 1 h för utetemperaturerna 10, 0, 30 respektive 0 C samt fukttillskottet. 13

16 Vatteninnehåll frånluft x f fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3. Vatteninnehåll frånluft x f med T u C, xaxel, och Δx, yaxel. 1 3 Relativ luftfuktighet r f fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3.3 Relativ luftfuktighet frånluft r f med T u C, xaxel, och Δx, yaxel. 1

17 Daggpunktstemperatur T d o C 1 fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3. Daggpunktstemperatur frånluft T d C med T u C, xaxel, och Δx, yaxel. Relativ ytundertemperatur T dr fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3.5 Relativ ytundertemperatur T dr med T u C, xaxel, och Δx, yaxel

18 Fuktverkningsgrad tilluft η xt fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3.6 Fuktverkningsgrad för tilluft η xt med T u C, xaxel, och Δx, yaxel Fuktverkningsgrad avluft η xa 0.9 fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3.7 Fuktverkningsgrad för avluft η xa med T u C, xaxel, och Δx, yaxel

19 0.15 Regenerativ ventilationsvärmeåtervinning vid utetemperatur under noll Fuktverkningsgrad rotor η xr fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3.8 Fuktverkningsgrad för rotor η xr med T u C, xaxel, och Δx, yaxel Klimatfuktfaktor k x fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3.9 Klimatfuktfaktor k x med T u C, xaxel, och Δx, yaxel. 17

20 3.5 Rotorfuktfaktor r x fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3.10 Rotorfuktfaktor r x med T u C, xaxel, och Δx, yaxel Fyllningstid t total h fall 1 Basfall Fukttillskott x Utetemperatur T u o C Figur 3.11 Fyllningstid för rotor t total h med T u C, xaxel, och Δx, yaxel. 18

21 Analys av tabellfall Basfallet från avsnitt 3 jämförs med sex andra fall med parametrar enligt Tabell.1 nedan. De sex fallen 7 avser olika lufthastighet, mindre tilluftsflöde, vädringsflöde, värmeledning i rotorn och enbart ångbildningsvärme vid fasövergång mellan vattenånga och vatten/is. Tabell.1 Skiljande parameter för tabellfall fall v m/s λ W/Km r J/kg k p De olika fallen 17 redovisas i var sin Tabell.8 för olika utetemperatur och fukttillskott enligt Figur.1 och med samma uppställning som i Tabell 3.1. En direkt jämförelse mellan elva olika falls beräknade variabler redovisas i Tabell Fukttillskott x o Utetemperatur T u C Figur.1 Tabellpunkter 19

22 Minimum, medelvärde och maximum har beräknats för de tio högra kolumnerna i varje Tabell.8 och redovisas nederst i varje Tabell.8. Den totala fyllningstiden t total redovisas endast med tre siffror. Värden över 999 ersätts med + och värden under 999 med. Detta görs för att det skall vara lättare att se små positiva värden som är kritiska. Fall 1 eller basfallet redovisas i Tabell. nedan. Fyllningstiden enligt (.) är för utetemperaturerna 0, 30, 0, 10 och 0 C och fukttillskottet 3,, 70, 168 respektive 331 h för att fylla rotorns luftvolym helt. Fuktverkningsgrad för tilluft och avluft är i medeltal 0.0 respektive samt högst 0.6 respektive 0.87 för de tjugofem tabellfallen. Tabell. Beräknade värden för olika utetemperatur och fukttillskott för fall 1. T u C x x u x f r f T d C T dr η xt η xa η xr k x r x t total h min medel max

23 Fall med ökad lufthastighet 3 m/s mot basfallets m/s redovisas i Tabell.3 nedan. Fyllningstiden enligt (.) är för utetemperaturerna 0, 30, 0, 10 och 0 C och fukttillskottet 30, 6, 113, 8 respektive >999 h för att fylla rotorns luftvolym helt. Fuktverkningsgrad för tilluft och avluft är i medeltal 0. respektive 0.33 samt högst 0.5 respektive 0.75 för de tjugofem tabellfallen. Siffrorna visar att fyllningstiden för ökat ventilationsflöde minskat något för 0 C och minskar något för 30, 0, 10 och 0 C. Det finns flera effekter som påverkar när ventilationsflödet ökas. Fuktverkningsgraderna minskar, luftflödet genom rotorn ökar med en faktor 3/ och fukttillskottet ändras med en faktor /3. Tabell.3 Beräknade värden för olika utetemperatur och fukttillskott för fall. T u C x x u x f r f T d C T dr η xt η xa η xr k x r x t total h min medel max

24 Fall 3 med minskad lufthastighet 1 m/s mot basfallets m/s redovisas i Tabell. nedan. Fyllningstiden enligt (.) är för utetemperaturerna 0, 30, 0, 10 och 0 C och fukttillskottet 5, 61, 76, 107 respektive 135 h för att fylla rotorns luftvolym helt. Fuktverkningsgrad för tilluft och avluft är i medeltal 0.6 respektive 0.79 samt högst 0.81 respektive 0.96 för de tjugofem tabellfallen. Siffrorna visar att fyllningstiden för halverat ventilationsflöde ökar något för 0 och 30 C samt minskar något för 0, 10 och 0 C. Det finns flera effekter som påverkar när ventilationsflödet halveras. Fuktverkningsgraderna ökar, luftflödet genom rotorn halveras och fukttillskottet fördubblas Tabell. Beräknade värden för olika utetemperatur och fukttillskott för fall 3. T u C x x u x f r f T d C T dr η xt η xa η xr k x r x t total h min medel max

25 Fall med halverat tilluftsflöde genom rotorn redovisas i Tabell.5 nedan. Fyllningstiden enligt (.) är för utetemperaturerna 0, 30 och 0 C och fukttillskottet 79, 19 respektive >999 h för att fylla rotorns luftvolym helt. Fyllningstiden är negativ för 10 och 0 C, vilket innebär uttorkning av rotorn. Fuktverkningsgrad för tilluft och avluft är i medeltal 0. respektive 0.16 samt högst 0.70 respektive 0.60 för de tjugofem tabellfallen. De högre värde för tilluft beror på att luftflödet är halverat och med korrektion för halva tilluftsflödet fås 0.11 för medelvärde och 0.35 för högsta fuktverkningsgrad, vilket visar att rotorn fuktas upp i medeltal och för högsta fuktverkningsgrad för fallet 0 C och.5. Siffrorna visar att fyllningstiden ökar med minskat tilluftsflöde, vilket är förväntat. Endast halva ventilationsflödet kan fuktas upp av rotorn. Tabell.5 Beräknade värden för olika utetemperatur och fukttillskott för fall. T u C x x u x f r f T d C T dr η xt η xa η xr k x r x t total h min medel max

26 Fall 5 med vädring motsvarande halva det nominella ventilationsflödet redovisas i Tabell.6 nedan. Fyllningstiden enligt (.) är för utetemperaturerna 0, 30 och 0 C och fukttillskottet 75, 111 respektive 9 h för att fylla rotorns luftvolym helt. Fuktverkningsgrad för tilluft och avluft är i medeltal 0.9 respektive 0.38 samt högst 1 respektive 0.83 för de tjugofem tabellfallen. Siffrorna visar att fyllningstiden ökar med aktuell vädring, vilket är förväntat. Vädringen ökar ventilationsflödet med en faktor 3/ och därmed minskat fukttillskottet med faktorn /3. Tabell.6 Beräknade värden för olika utetemperatur och fukttillskott för fall 5. T u C x x u x f r f T d C T dr η xt η xa η xr k x r x t total h min medel max

27 Fall 6 med axiell värmeledning i rotorn redovisas i Tabell.7 nedan. Fyllningstiden enligt (.) är för utetemperaturerna 0, 30, 0, 10 och 0 C och fukttillskottet 35, 6, 81, 69 respektive 75 h för att fylla rotorns luftvolym helt. Fuktverkningsgrad för tilluft och avluft är i medeltal 0.38 respektive 0.9 samt högst 0.63 respektive 0.86 för de tjugofem tabellfallen. Siffrorna visar att fyllningstiden ökar något med axiell värmeledning i rotorn, vilket är förväntat. Den axiella värmeledningen försämrar temperaturverkningsgraderna marginellt, vilket i sin tur minskar fuktverkningsgraderna och därmed ökar fyllningstiderna. Rotorverkningsgraden η xr är i medeltal 0.11 och högst 0.33 att jämföra med fall 1 och basfallets 0.13 respektive 0.3. Tabell.7 Beräknade värden för olika utetemperatur och fukttillskott för fall 6. T u C x x u x f r f T d C T dr η xt η xa η xr k x r x t total h min medel max

28 Fall 7 med enbart ångbildningsvärme och inget isbildningsvärme redovisas i Tabell.8 nedan. Fyllningstiden enligt (.) är för utetemperaturerna 0, 30, 0, 10 och 0 C och fukttillskottet 33,, 67, 156 respektive 9 h för att fylla rotorns luftvolym helt. Fuktverkningsgrad för tilluft och avluft är i medeltal 0.0 respektive 3 samt högst 0.63 respektive 0.87 för de tjugofem tabellfallen. Siffrorna visar att fyllningstiden minskar något med lägre fasövergångsvärme. Ett lägre fasövergångsvärme underlättar för rotorn att ta upp och avge fukt. Rotorverkningsgraden η xr är i medeltal 0.13 och högst 0.35 att jämföra med fall 1 och basfallets 0.13 respektive 0.3. Tabell.8 Beräknade värden för olika utetemperatur och fukttillskott för fall 7. T u C x x u x f r f T d C T dr η xt η xa η xr k x r x t total h min medel max

29 Vatteninnehållet i frånluften för de sju fallen och de tjugofem klimatfallen i Tabell.9 skall alltid jämföras med den mättade uteluftens vatteninnehåll lika med 0.06, 0.3, 0.63, 1.60 och 3.78 samt med mättnadsvärdet för innetemperaturen 0 C om 1.7. Fall 3 vid 0 C och.5 har ett vatteninnehåll på 16.07, vilket ligger över mättnadsgränsen på 1.7. Fall 3 innebär halverat ventilationsflöde och dubblerat fukttillskott, vilket utan fuktåtervinning ger ett vatteninnehåll på 8.78 ( /). Skillnaden är liten mellan fall 1 och 7. Vatteninnehållet ökar med avtagande ventilation, vilket ordningsföljden fall, 1 och 3 visar. Fall 5 ligger alltid under fall 1, eftersom fukttillskottet för fall 5 minskas med faktorn /3 på grund av det totala ventilationsflödet inberäknat vädring är en faktor 3/ av det nominella ventilationsflödet för fall 1. Fall ligger både över och under fall 1. Detta gäller också för fall 6 jämfört med fall 1. Tabell.9 Vatteninnehåll för frånluft x f för olika fall, utetemperatur och fukttillskott. T u x fall 1 fall fall 3 fall fall 5 fall 6 fall 7 C

30 Den relativa luftfuktigheten för de sju fallen och de tjugofem klimatfallen i Tabell.10 är direkt proportionella mot vatteninnehållet i Tabell.9 och kommenteras inte särskilt. Den relativa luftfuktighet för fall 3 vid 0 C och.5 med värdet 1.09 blir orimligt, vilket har kommenteras innan för vatteninnehållet i Tabell.9. Tabell.10 Relativ luftfuktighet för frånluft r f för olika fall, utetemperatur och fukttillskott. T u x fall 1 fall fall 3 fall fall 5 fall 6 fall 7 C

31 Daggpunktstemperaturen för de sju fallen och de tjugofem klimatfallen i Tabell.11 är en funktion av vatteninnehållet i Tabell.9 och kommenteras inte särskilt. Daggpunktstemperaturen för fall 3 vid 0 C och.5 med värdet 1.7 C blir orimligt, vilket har kommenteras innan för vatteninnehållet i Tabell.9. Tabell.11 Daggpunktstemperatur för frånluft T d C för olika fall, utetemperatur och fukttillskott. T u x fall 1 fall fall 3 fall fall 5 fall 6 fall 7 C

32 Den relativa ytundertemperaturen för de sju fallen och de tjugofem klimatfallen i Tabell.1 är en funktion av vatteninnehållet i Tabell.9 och temperaturskillnaden inneute. Den relativa ytundertemperaturen för fall 3 vid 0 C och.5 med värdet 0.07 blir orimligt, vilket förklaras med att daggpunktstemperaturen är högre än innetemperaturen. Sifferuttrycket för detta udda fall blir (01.7)/(00) = Tabell.1 Relativ ytundertemperatur för frånluft T dr för olika fall, utetemperatur och fukttillskott. T u x fall 1 fall fall 3 fall fall 5 fall 6 fall 7 C

33 Fuktverkningsgraden för tilluft för de sju fallen och de tjugofem klimatfallen i Tabell.13 visar att den ökar med avtagande ventilation som för fallföljden, 1 och 3. Fall 7 ligger obetydligt över fall 1. Fall 6 med axiell värmeledning är genomgående lika med fall 1 med enstaka undantag. Tabell.13 Fuktverkningsgrad för tilluft η xt för olika fall, utetemperatur och fukttillskott. T u x fall 1 fall fall 3 fall fall 5 fall 6 fall 7 C

34 Fuktverkningsgraden för avluft för de sju fallen och de tjugofem klimatfallen i Tabell.1 visar att den ökar med avtagande ventilation som för fallföljden, 1 och 3. Fall 7 ligger obetydligt över fall 1. Fall 6 med axiell värmeledning är genomgående lika med fall 1 med enstaka undantag. Tabell.1 Fuktverkningsgrad för avluft η xa för olika fall, utetemperatur och fukttillskott. T u x fall 1 fall fall 3 fall fall 5 fall 6 fall 7 C

35 Fuktverkningsgraden för rotorn enligt (.1) för de sju fallen och de tjugofem klimatfallen i Tabell.15 visar att den ökar med avtagande ventilation som för fallföljden, 1 och 3. Fall 7 ligger obetydligt över fall 1. Fall 6 med axiell värmeledning är genomgående lika med fall 1 med enstaka undantag. Tabell.15 Fuktverkningsgrad för rotor η xr för olika fall, utetemperatur och fukttillskott. T u x fall 1 fall fall 3 fall fall 5 fall 6 fall 7 C

36 Klimatfuktfaktorn enligt (.1) för de sju fallen och de tjugofem klimatfallen i Tabell.16 visar att den ökar med avtagande ventilation som för fallföljden, 1 och 3. Fall 7 ligger obetydligt över fall 1. Fall 6 med axiell värmeledning är genomgående lika med fall 1 med enstaka undantag. Klimatfuktfaktorn för de tjugofem klimatfallen är för fallföljden, 1 och 3 under 1.5 i 1, 7 respektive fall av 5 fall, mellan 1.5 och i 11, 7 respektive 1 fall av 5 fall samt över i 0, 11 respektive fall av 5 fall. Klimatfuktfaktorn är högre än 3 för fall 3 med halverat ventilationsflöde i 1 fall av 5 fall. Tabell.16 Klimatfuktfaktor k x för olika fall, utetemperatur och fukttillskott. T u x fall 1 fall fall 3 fall fall 5 fall 6 fall 7 C

37 Rotorfuktfaktorn enligt (.1) för de sju fallen och de tjugofem klimatfallen i Tabell.17 visar att den ökar med avtagande ventilation som för fallföljden, 1 och 3. Fall 7 ligger obetydligt över fall 1. Fall 6 med axiell värmeledning är genomgående lika med fall 1 med enstaka undantag. Siffrorna i Tabell.17 visar att det sker en betydande uppfuktning av rotorn för många klimatfall och för fall 17. Tabell.17 Rotorfuktfaktor r x för olika fall, utetemperatur och fukttillskott. T u x fall 1 fall fall 3 fall fall 5 fall 6 fall 7 C