Teknik & system. Innehållsförteckning. Innehållsförteckning

Transkript

1 Teknik & system

2

3 Innehållsförteckning Innehållsförteckning Förord Dimensioneringsförutsättningar...4 SI-systemet...4 Omräkningsfaktorer...5 Värmetekniska data Material Mollierdiagrammet Fläktrummet (Vägledning till det optimala fläktrummet) Värmeåtervinnare Blandning av luft/återluft Filter Luftvärmare Luftkylare Befuktare/avfuktare Fläktsystem Kylmaskiner/värmepumpar Ljud VAS-klasser LCC - Life cycle cost IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 1

4

5 Förord Förord: Bakom all teknik står mänskliga behov Den naturliga miljön för människan finns utomhus, men de flesta av oss tillbringar 90% av vår livstid inom väggar och tak. Både prestationsförmåga och vila styrs i hög grad av vårt inomhusklimat. Vårt behov av frisk luft är stort. Vi andas kilogram luft per dygn, att jämföra med det dagliga intaget av mat och vätska, ca 2 kilogram. Medan livsmedlens innehåll deklareras på förpackningen, måste luften inomhus mätas och beräknas i varje enskilt fall. Det är därför den här broschyren omfattar så många olika faktorer. Samtliga värden krävs för att luftbehandlingen ska kunna utformas korrekt. Varje avsnitt behandlar de faktorer som steg för steg leder till ett bra inomhusklimat och en låg livscykelkostnad (LCC): dimensioneringsförutsättningar beskrivning av luftbehandlingsfunktioner fläktsystem VAS-klasser och SFP-tal etc etc Resultatet av luftbehandlingen återges i mollierdiagram som visar hur luften påverkas. Hur mycket energi behövs för att kyla eller värma luften? Vad påverkar luftfuktigheten? När uppstår kondens? Svaren finns i mollierdiagrammens kurvor. När luftbehandlingen är korrekt anpassad för ett komfortabelt och hälsosamt inomhusklimat, blir även driftskostnaden låg. Med anvisningarna sist i broschyren kan du själv göra en långsiktig beräkning för 20 år framåt, en kalkyl över livscykelkostnaden (LCC) att jämföra med andra alternativ. Tveka inte att ringa IV Produkt om du vill ha ytterligare vägledning i Teknik & system. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 3

6 Dimensioneringsförutsättningar Dimensioneringsförutsättningar SI-systemet Densitet (ρ) Densitet (specifik vikt) uttrycker massa per volymsenhet, i kg/m 3. Massa (m) Enheten är 1 kilogram (1 kg) och används för att ange materialinnehållet i en kropp, dvs massa. Kraft (N) Enheten är 1 newton (1 N) och anger den kraft som åtgår för att ge massan 1 kg accelerationen 1m/s 2. Tryck (Pa) Enheten är pascal (1 Pa) och anger kraft per ytenhet. 1 Pa = 1 newton per kvadratmeter 1 N/m 2. Flöde (q) Enheten är 1m 3 /s och anger flöde per tidsenhet. Effekt (P) Enheten är 1 Watt (1 W) och användes för alla former av effekt, exempelvis elektrisk effekt, mekanisk effekt och värmeeffekt. Energi (W) Enheten är 1 Joule (1 J) och användes bl.a. för att ange värmeenergi. 1 kcal = 4186 J. Entalpi (i) Enheten är joule per kilogram (J/kg) och anger värmeinnehållet vid konstant tryck. Specifik värme (c p ) Enheten är joule per kilogram och grad Celsius (J/kg o C) och anger den värmemängd som erfordras för att höja temperaturen hos 1 kg av ämnet 1 grad. Temperatur (T) Enheten är 1 kelvin (1 K), men för det normala temperaturområdet användes o C. Varvtal (n) Enheten är 1 radian per sekund (1 rad/s), men tills vidare användes enheten 1 varv per min (1r/m). 4 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

7 Dimensioneringsförutsättningar Omräkningsfaktorer Tabellen omfattar ett urval av de vanligaste storheterna inom fläkt- och luftbehandlingsteknik. Inom parentes anges praktiskt användbara närmevärden. Storhet Beteckn. SI-enhet Tidigare enhet Kraft F N kp 1 N = 0,102 kp (1 N 0,1 kp) Tryck p Pa bar mm vp kp/cm² 1 Pa = 0,102 mm vp (1 Pa 0,1 mm vp) 1 bar = 1,020 kp/cm² (1 bar 1 kp/cm²) Omräkningsfaktor 1 kp = 9,807 N (1 kp 10 N) 1 mm = 9,807 Pa (1 mm vp 10 Pa) 1 kp/cm² = 0,981 bar (1 kp/cm² 1 bar) Flöde q m³/s m³/h 1 m³/s = 3600 m³/h 1 m³/h = 0, m³/s (1000 m³/h 0,28 m³/h) Effekt P kw kw hk kcal/h 1 kw = 1,360 hk 1 kw = 860 kcal/h 1 kw = 0,736 kw 1 kcal/h = 1, kw Energi W kj kcal 1 kj = 0,239 kcal 1 kcal/h = 4,187 kj Entalpi i kj/kg kcal/kg 1 kj/kg = 0,239 kcal/kg 1 kcal/kg = 4,187 kj/kg Spec. värme c p kj/kg ºC kcal/kg ºC 1 kj/kg grad = 0,239 kcal/kg ºC Värmeledningstal Värmegenomgångstal λ W/m ºC kcal/m ºC h 1 W/m grad = 0,860 kcal/kg ºC k W/m² ºC kcal/m² ºC h 1 W/m² grad = 0,860 kcal/m² ºC h 1 kcal/kg ºC = 4,187 kj/kg grad 1 kcal/m ºC h = 1,163 W/m grad 1 kcal/m² ºC h = 1,163 W/m² grad Värmetekniska data för luft och vatten Luft, p = 1 bar Temperatur o C Densitet kg/m 3 1,275 1,188 1,112 1,045 0,986 0,933 Spec. värme kj/kg o C 1,006 1,007 1,008 1,009 1,010 1,012 Värmeledningstal W/m o C 0,0242 0,0254 0,0267 0,0279 0,0295 0,0318 Vatten Temperatur o C Densitet kg/m 3 999,8 998,0 992,2 983,3 971,9 958,4 Spec. värme kj/kg o C 4,212 4,187 4,178 4,180 4,193 4,216 Värmeledningstal W/m o C 0,550 0,599 0,634 0,659 0,675 0,684 Beräkningsformler: Effekt P= Cp q ρ ΔT kw Effekt vid kylning av gaser under daggpunkten P= q ρ Δi kw Energi 1 W= P t kj 1kJ = kwh 3600 Värmegenomgång P= k A ΔT W Hastighet V = q m/s A Kraft F = p A N ΔT = Temperaturdifferens o C Δi = Entalpidifferens kj/kg ρ = Densitet kg/m 3 t = Tid s A = Effektiv area m 2 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 5

8 2. Material Allmänt I IV Produkts luftbehandlingsaggregat är grundmaterialet stålplåt med en sträckgräns på cirka 200 N/ mm 2. Plåten är ytbehandlad med zink-aluminium-beläggning AZ185 samt förstärkt med ett yttre polymerskikt (ALC). Ramverken är tillverkade av anodiserade aluminiumprofiler. Aggregathöljet uppfyller ytbehandlingskraven för miljöklass C4. TIPS MED LCC I FOKUS Material För lägsta möjliga totala livscykelkostnad skall aggregatytor som utsätts för fukt vara ytbehandlade i miljöklass C4. Detta gäller exempelvis uteluftsintag och droppskålar. Korrosionsklasser enligt SS-EN ISO Miljöklasser enligt BSK 99 Rekommenderad min. ytbehandling Miljöexempel Stålplåt, Varmförzinkad Stålplåt, metalliserad varmvalsad och kallvalsad stålplåt med alumi- nium-zink (AlZn) Aluminiumplåt Rostfritt stål Miljöklass Aggressivitet Utomhus Inomhus Ytbeläggning C1 Mycket låg - Uppvärmda utrymmen med torr luft och obetydliga mängder föroreningar, t.ex. kontor, affärer, skolor, hotell. Föreskriven ytbeläggning Z 275 AZ 150 Ingen enligt SS-EN C2 Låg Atmosfär med låga halter luftföroreningar. Lantliga områden. Icke uppvärmda utrymmen med växlande temperatur och fuktighet. Låg frekvens av fuktkondensation och låg halt luftföroreningar, t.ex. sporthallar, lagerlokaler. Föreskriven ytbeläggning Z 275 AZ 150 Ingen enligt SS-EN C3 Måttlig Atmosfärer med viss mängd salt eller måttliga mängder luftföroreningar. Utrymmen med måttlig fuktighet och viss mängd luftföroreningar från Stadsområden och lätt industrialiserade produktionsprocesser, områden. Områden med visst inflytande t.ex. bryggerier, mejerier, tvätterier. från kusten. BG40 + AT80 Z 275 AZ 150 Ingen enligt SS-EN C4 Hög Atmosfärer med måttlig mängd salt eller påtagliga mängder luftföroreningar. Industri- och kustområden. Utrymmen med hög fuktighet och stor mängd luftföroreningar från produktionsprocesser, t.ex. kemiska industrier, simhallar, skeppsvarv. BG40 + AM80 + AT80 Z min 25 µm plastbeläggning Z AG80 + AT80 AZ min 25 µm plastbeläggning AZ AG80 + AT80 AZ185 Ingen enligt SS-EN C5-I Mycket hög Industriella områden med hög luftfuktighet och aggressiv atmosfär. Utrymmen med nästan permanent fuktkondensation och stor mängd luftföroreningar. BG40 + AM100 + AM100 + AT100 Z AG100 + AM100 + AT100 AZ150 + AG100 + AM100 + AT100 CG25 + AM100 + AT enligt SS-EN Förklaringar till förkortningar i tabell: A = Tjär- alternativt hartsmodifierad epoxi enligt SIS B = Zinkrik epoxi enligt SIS C = Epoxiisocyanatbaserad grundfärg G = Grundfärg M = Mellanfärg T= Täckfärg Siffrorna efter respektive färgkod anger torr skikttjocklek i μm. Exempel: GB40 + AT80; Grundfärg bestående av 40 µm zinkrik epoxi enligt SIS och täckfärg av 80 μm tjär- alternativt hartsmodifierad epoxi enligt SIS IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

9 3. Mollierdiagrammet Allmänt Teknik & system För att kunna göra dimensioneringen av de ingående komponenterna i luftbehandlingssystemet måste man veta sambandet mellan luftens temperatur och fuktighet. För detta använder man ett mollierdiagram för fuktig luft, konstruerat år 1923 av tysken Richard Mollier. I diagrammet kan man enkelt se sambandet mellan luftens temperatur, fuktighet och värmeinnehåll. Luft Luft omger jorden med ett tryck (barometerstånd, statiskt tryck) och behövs för att uppehålla livsprocessen. En människa använder ca 1 m 3 andningsluft per timme. Luften är en blandning av gaser, föroreningar och ångor varför torr ren luft endast finns i teorin. De gaser som luften består av är till största delen kväve (77%), syre (22%), argon samt andra gaser (koldioxid, väte, neon, helium, krypton) och vattenånga (1%). Fuktig luft Absolut torr luft finns ej utan det ingår alltid en viss del vattenånga. Fuktig luft är alltså en blandning av torr luft och vattenånga. Fuktigheten i inomhusluften kan ändras till önskad halt genom fuktning/avfuktning och det är då mycket lätt att beräkna detta med hjälp av diagrammet. Tillståndsstorheter Temperatur Denna mäts med termometer och anges i o C (grader Celsius), o F (grader Fahrenheit) eller K (Kelvin). I regel mäts den s k torra temperaturen, den vertikala skalan i Mollierdiagrammet. Absolut fuktighet (ånghalt) Med absolut fuktighet, x-värde, menar man den vattenmängd i kg som finns per kg torr luft, den horisontella axeln i diagrammet. För att kunna arbeta med mera lätthanterliga tal anges i regel den absoluta fuktigheten i g/kg torr luft. Som framgår minskar luftens möjlighet att innehålla vatten med minskad temperatur. Mollierdiagrammet Relativ fuktighet (relativ ångtryck) Denna anger hur mycket fukt luften innehåller i förhållande till den maximalt möjliga fuktmängden vid en viss temperatur. Ex om den relativa fuktigheten är 10% betyder det att vattenångan i luften har ett tryck (= partialtryck) som är 10% av vattenångans mättnadstryck vid en viss temperatur. Den relativa fuktigheten visas i form av ett antal kurvor i diagrammet. Mättnadslinjen Linjen för 100% relativ fuktighet kallas för mättnadslinjen, där kondenseringen alternativt isbildningen börjar. En punkt på mättnadslinjen ger det högsta fuktinnehållet vid en viss temperatur. Punkten kallas för daggpunkt och innebär att den torra och den våta temperaturen har samma värde (se nästa sida). I diagrammet kan också luftens våta temperatur avläsas. Detta används när luftens fuktighet skall bestämmas med torr och våt temperatur. Den torra temperaturen mäts då direkt med termometer och den våta mäts med en termometer som har en strumpa runt själva termometerkulan. Strumpan skall vara fuktad med destillerat vatten för att salter ej skall bli kvar och förändra förångningsegenskaperna. Hur mycket vatten som förångas är helt i proportion till den omgivande luftens möjlighet att ta upp fukt. Den våta temperaturen finns angiven med räta linjer vilka går snett ner till höger i diagrammet. Luftens tillstånd fås sedan i skärningspunkten mellan våt och torr temperatur. Entalpi I diagrammet kan också luftens värmeinnehåll avläsas i kj/kg luft. Detta kallas också för entalpi. Entalpin är angiven med räta linjer vilka går snett ner till höger i diagrammet, nästan parallellt med luftens våta temperatur. Vattenångans mättnadstryck Under linjen för våt temperatur kan vattenångans mättnadstryck avläsas i kpa. Trycket bestäms enbart av luftens vatteninnehåll. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 7

10 Mollierdiagrammet Mollierdiagram för fuktig luft Absolut fuktighet i T Torr temperatur Relativ fuktighet Värmeinnehåll (entalpi) kj/kg alt. kcal/kg Mättnadslinjen (daggpunktslinjen) Våt temperatur Ångtryck Beteckningar i = entalpi per kg torr luft, kj/kg, kcal/kg x = vatteninnehåll per kg torr luft, kg/kg ϕ = relativ fuktighet t = torra termometerns temperatur, o C t v = våta termometerns temperatur, o C Diagrammet hänfört till barometertryck = 760 mm Hg = 101,3 kpa. 8 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

11 Mollierdiagrammet Projekt: Utfärdad av: Datum: i T Beteckningar i = entalpi per kg torr luft, kj/kg, kcal/kg x = vatteninnehåll per kg torr luft, kg/kg ϕ = relativ fuktighet t = torra termometerns temperatur, o C t v = våta termometerns temperatur, o C Diagrammet hänfört till barometer - tryck = 760 mm Hg = 101,3 kpa. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 9

12 Fläktrummet 4. Fläktrummet Vägledning till det optimala fläktrummet Luftintag placeras med tanke på väderstreck, temperatur, luftföroreningar från trafik etc Fläktrummets temperatur bör vara mellan 5-40 O C och fukthalten < 3,5 gr/kg luft Tänk på kortslutningsrisken Vatten för städning Plastmatta med uppdragna kanter Fritt utrymme framför aggregat 1,5 ggr aggregatets bredd, dock minst 1,5 m. Stativ i våg. Stativet skall medge åtkomlighet för städning, dvs 120 mm mellan golvet och stativets nederkant Golvbrunn 10 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

13 Fläktrummet Längden på fläktrummet skall medge utrymme för ljudfällor, isoleringar, kanaler, städning mm Belysning Om belysning finns i aggregatet, tänds denna lämpligen tillsammans med fläktrumsbelysningen Plats för eventuellt eftervärmningsbatteri Fri höjd under kabelstegar och rördragningar minst 2100 mm Plats för eventuell shuntgrupp Vattenlås. Erforderlig höjd beror på trycket i aggregatet, dock minst 150 mm Säkerhetsutrymme framför apparatskåp minst 1,2 m Eluttag IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 11

14 5.1 Värmeåtervinnare Allmänt Teknik & system Värmeåtervinnaren har till uppgift att återvinna värmen ur frånluften och överföra den till tilluften. Återvinnarens effektivitet anges med temperaturverkningsgraden för tilluften. Den anger hur stor del av temperaturskillnaden mellan uteluft och frånluft som kan överföras till tilluften. En värmeåtervinnares verkningsgrad påverkas av ett antal faktorer: Den värmeöverförande ytans storlek, tryckfallet över värmeväxlaren samt förhållandet mellan till- och frånluftsflöde. Grundläggande beräkningsformler Temperaturverkningsgrad (η T ) η T = T 2 - T 1 100% T 3 - T 1 Tilluftstemperatur Beräkningsexempel I en ventilationsanläggning är tilluftsflödet = frånluftsflödet ( 2.0 m 3 /s). Vid en temperaturmätning erhölls följande: Uteluft -10 ºC Frånluft +22 ºC Tilluft +14 ºC Avluft -2 ºC Värmeåtervinnare 1. Beräkna temperaturverkningsgraden. Lösning: ηt= (14 - (-10)) 100% = 75% (22 - (-10)) 2. Beräkna tilluftstemperaturen om uteluftstemperaturen är -10 ºC, frånluftstemperaturen är +20 º och temperaturverkningsgraden är 75% Lösning: T 2 = 75 (22 - (-10)) + (-10) = T 2 = η (T 3 - T 1 ) +T 1 där: η T = temperaturverkningsgrad T 1 = uteluft T 2 = tilluft T 3 = frånluft 12 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

15 Värmeåtervinnare Årsverkningsgrad För att be skri va en vär me å ter vin na res ef fek ti vitet an vänds nor malt be greppet tem pe ra tur verk nings grad. Begrep pet är kor rekt så länge den ful la verknings gra den kan ut nytt jas. Emel ler tid är det ofta en på frys nings risk på åter vin na rens från lufts si da. För att und vi ka det ta kan ej vär me å ter vin ning en ut nytt jas max i malt vid låga ute tem pe ra tu rer. Till ufts fläk tens mo tor ef fekt vär mer till uf ten. Stor le ken på den na av gör när vär meåter vin ning en mås te stop pas för att ej upp nå för hög till uft stem pe ra tur. I ned an stå en de ex em pel vi sas i va rak tig hets di a gram hur på frys nings ris ken och fläkt mo tor ef fek ten på ver kar verk nings gra den och där med drifts kostna den. För ut sätt ning en för båda ex em plen har va rit en års me del tem pe ratur på +5ºC och en vär me å ter vin na re med tem pe ra tur verk nings grad på 60%. Ex em pel 1 Frys risk tem pera tur -3ºC Till förd mo toref fekt mot sva rar en tem pe ra tur höj ning av till uf ten på 2,5ºC. Ex em pel 2 Frys risk tem pe ra tur -13 o C Till förd mo tor ef fekt mot sva rar en tem pe ra tur höj ning av till uf ten på 1,5 o C. Exempel 1 Exempel 2 Ener gi för bruk ning en för de lar sig en ligt föl jan de: Fläkt ener gi 17% (till uft) Till sats vär me 28% Åter vun nen ener gi 55% (års verk nings grad) Föl jan de för del ning av ener gi för bruk ning en er hål les: Fläkt ener gi 10% Till sats vär me 31% Åter vun nen ener gi 59% (års verk nings grad) Års verk nings gra den är så le des 5% lä gre än tem pe ra tur verk nings gra den. Skill na den mel lan de två ex em plen är allt så 4 procentenheter i års verknings grad. Det ta ger i ex em pel 1 en drygt 10% hö gre drifts kost nad trots att vär me å ter vin nar na i båda fal len hade sam ma tem pe ra tur verknings grad. Det bör ock så ob ser ve ras att till sats ef fek ten är 19% stör re i ex em pel 1. Det ta le der till en hö gre an slut nings av gift och stör re in veste rings kost nad för an lägg ning en. Slut sat sen mås te där för vara att en vär me å ter vin na res to ta le ko no mi ej kan be dö mas med ut gångs punkt från tem pe ra tur verk nings gra den. Ex em plen vi sar att på frys ningsrisk och tryck fall ofta har stor på ver kan på ener gi förbrukningen och mås te där för all tid fin nas med vid vär de ring av vär me å ter vin ning. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 13

16 Värmeåtervinnare Roterande återvinnare: Mycket vanlig typ av återvinnare kallas även regenerativ återvinnare. Den består av omväxlande plana och korrugerade aluminiumfolier som är lindade kring ett nav. Värmeöverföringskapaciteten regleras med rotorns varvtal. Rotorn finns i hygroskopiskt utförande för återvinning av fukt ur frånluften. Rotorn kan också användas för kylåtervinning, då är hygroskopiskt utförande lämpligt. Fördelar : verkningsgrad % normalt ingen frysrisk ger hög årsverkningsgrad relativt låga tryckfall Nackdelar: risk för läckage mellan till- och frånluft, kan dock enkelt avhjälpas med trimspjäll, se fig. nästa sida kräver anslutning av yttre effekt för drivmotor rörliga delar skapar möjligheter till fel Värmeåtervinningsprocessen, normal rotor. Kylåtervinningsprocessen, hygroskopisk rotor. Värmeåtervinning ur frånluft med obehandlad rotor Temperaturöverföringen från den varma frånluften till den kallare uteluften sker utan nämnvärd fuktöverföring. Den kalla uteluften värms från -20 ºC till: A 1 = n (B-A) + A A 1 = 75/100 (20- (-20)) + (-20) A 1 = 10 ºC Kylning och avfuktning av tilluft med hygroskopiskt behandlad rotor Temperatur och fukt överförs från den varma uteluften till den kallare frånluften och kylning av tilluften erhålles. Den varma uteluften kyls från 27 ºC till: A 1 = n (B-A) + A A 1 = 75/100 (20-27) + 27 A 1 = 21,75 ºC Den fuktigare uteluften avfuktas från 11g/kg luft till: x 2 = x - n (x - x 1) x 2 = 11-0,75 (11-7) x 2 = 8 g/kg luft 14 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

17 Värmeåtervinnare Plattvärmeväxlare Värmeväxlare med helt skilda luftvägar oftast tillverkade i aluminium men även andra material förekommer beroende på den omgivande miljön. Avfrostning sker genom att ett bypasspjäll låter den kalla uteluften passera förbi växlaren. Värmebatteriet måste dimensioneras med hänsyn till detta. Värmeöverföringskapaciteten regleras med bypasspjället. Fördelar : minimal sammanblandning av till- och frånluft kräver ej anslutning av yttre effekt inga rörliga delar Nackdelar: höga tryckfall verkningsgrad % frostrisk vid ca -5 ºC ger lägre årsverkningsgrad Värmeåtervinningsprocessen fig Trimspjäll rotor För att säkerställa renblåsningssektorns funktion, ska undertryck P3 vara större än P2. I annat fall används trimspjäll på frånluftssidan. Värmeåtervinning ur frånluft med plattvärmeväxlare Temperaturöverföringen från den varma frånluften till den kallare uteluften sker utan fuktöverföring. Den kalla uteluften värms från -5 O C till: A 1 = n (B-A) + A A 1 = 55/100 (20- (-5)) + (-5) A 1 = 8,75 ºC IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 15

18 Värmeåtervinnare Vätskekopplade batterier/ återvinnings batterier Två batterier varav det ena batteriet placeras i den varma frånluften och det andra i den kalla uteluften. Batterierna är sammankopplade med en vattenkrets försedd med en cirkulationspump. Återvinningsbatterier ger möjlighet till att utforma till- och frånluftsdelarna åtskilda. Fördelar : ingen sammanblandning av till- och frånluft valfri placering av till- och frånluft Nackdelar: höga tryckfall verkningsgrad ca 50% frostrisk vid ca -13 ºC ger lägre årsverkningsgrad anslutning av yttre effekt nödvändig frostskyddsmedel måste användas Värmeåtervinning ur frånluft med batteriåtervinning Temperaturöverföringen från den varma frånluften till den kallare uteluften sker utan fuktöverföring. Den kalla uteluften värms från -10 ºC till: A 1 = n (B-A) + A A 1 = 50/100 (20- (-10)) + (-10) A 1 = 5 ºC 16 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

19 Värmeåtervinnare Värmerörsväxlare Växlaren består av slutna rör fyllda med ett köldmedium. Rören placeras vertikalt. Frånluften passerar rörens nedre del varvid energi från den varma frånluften får köldmediet att förånga och stiga uppåt i röret. Den kallare tilluften tar upp energin och köldmediet kondenseras, rinner tillbaka och processen börjar om. Kapaciteten påverkas av utetemperaturen. Reglering kan göras genom bypass över växlaren. Fördelar: ingen sammanblandning av till- och frånluft kräver ej anslutning av yttre effekt inga rörliga delar enkel rengöring Nackdelar: höga tryckfall verkningsgrad % frostrisk vid ca -13 o C ger lägre årsverkningsgrad tilluftskanal alltid ovanför frånluftskanal TIPS VID VAL AV VÄRMEVÄXLARE MED LCC I FOKUS För att åstadkomma lägsta möjliga totala livscykelkostnad krävs att varje komponent är utformad för bästa möjliga effektivitet. För värmeväxlare gäller följande: 1. Låga tryckfall 2. Höga verkningsgrader - maximal värmeöverföring 3. Litet behov av avfrostning BÄSTA LCC-VAL : Roterande värmeväxlare - den roterande växlaren har generellt låga tryckfall med en verkningsgrad på ca %. Avfrostning är i regel ej nödvändig. Värmeåtervinning ur frånluft med värmerörsväxlare Temperaturöverföringen från den varma frånluften till den kallare uteluften sker utan fuktöverföring. Den kalla uteluften värms från -10 O C till: A 1 = n (B-A) + A A 1 = 55/100 (20- (-10)) + (-10) A 1 = 6,5 ºC IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 17

20 Blandning av luft / återluft 5.2 Blandning av luft/återluft Allmänt Genom att direkt köra tillbaka frånluften in i tilluften erhålls en energibesparing, men detta innebär också en minskad tillförsel av uteluft. Geometrisk bestämning av blandningspunkten i mollierdiagrammet Blandningspunkten ligger på den räta linje som förbinder de två punkterna för respektive lufttillstånd i mollierdiagrammet med varandra och på ett avstånd från endera punkterna som är omvänt proportionellt mot den av punkten representerade luftmängdens storlek. C= q 1 ρ 1 q 1 ρ 1 + q 2 ρ 2 s där: q 1 = Luftmängden A m³/s ρ 1 = Luftens densitet vid luftmängden A s temperatur kg/m³ q 2 = Luftmängden B m³/s ρ 2 = Luftens densitet vid luftmängden B s temperatur kg/m³ s = Sträckan mellan de två tillståndspunkterna i mollierdiagrammet Exempel 1,5 m³ uteluft av -20 o C, densitet 1,39 kg/m³ och med en relativ fuktighet på 70% blandas med 2,25 m 3 frånluft av 22 o C, densitet 1,19 kg/m 3 och med en relativ fuktighet på 30%. Avsätt tillståndspunkterna i mollierdiagrammet och mät sträckan s. s = 69 mm 1,5 1,39 C = 69 = 30,2 mm 1,5 1,39 + 2,25 1,19 eller 3,5 o C och 60% relativ fukt 18 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

21 Filter 5.3 Filter Allmänt Filter användes för att rena luften från stoft och i vissa fall från gasformiga föroreningar och besvärande lukter. Stoftkoncentrationen bör ej vara högre än 2 mg/m 3 luft. Filtrets renande förmåga mäts i enlighet med SS-EN 779. De vanligaste filterklasserna är grundfilter G1, G2, G3 och G4 där G4 har den största medelavskiljningen, och finfilter F5, F6, F7, F8 och F9 där F9 har den största medelpartikelavskiljningsgraden. Filtermaterialet är oftast glasfibermatta eller syntetfibermatta som sytts till påsar och monterats i en plåteller plastram. Erfordras högre avskiljningsgrad användes absolutfilter. Vid gasformiga och besvärande lukter användes kolfilter. TIPS MED LCC I FOKUS För lägsta möjliga livscykelkostnad skall filter med stor filteryta och låga tryckfall väljas. IVP använder filter med stora filterytor. Använd ej högre klass än vad som erfordras för tilluften eller, för att skydda utrustningen, på frånluftssidan. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 19

22 Luftvärmare 5.4 Luftvärmare Allmänt Luftvärmare användes för att höja den genomströmmande luftens temperatur. Ett annat syfte kan vara att sänka luftens relativa fuktighet. I huvudsak användes två typer av värmemedium, varmvatten eller direktel. Grundläggande beräkningsformler För beräkning av erforderligt effektbehov användes denna formel: P = q 1 ρ c p ΔT 1 där: P = erforderlig effekt i kw q 1 = luftflöde i m³/s ρ = luftens densitet, sätts vanligen till 1,2 kg/m³ c p = specifik värmekapacitet för luft, sätts vanligen till 1,00 kj/(kg ºC) ΔT 1 = önskad temperaturhöjning i ºC För beräkning av effektavgivning på värmevattensidan användes denna formel: P = q v ρ c p ΔT v Vattenvärmebatteri Vanligen är batteriet uppbyggt av kopparrör med fastexpanderade aluminiumlameller. Dessa kopparrör är i sin tur anslutna i samlingsrör som oftast är av stål. Även andra material kan förekomma. Det är viktigt att vattenvärmerören anslutes motströms, alltså ingående vatten i anslutning närmast utgående luftsida. där: P = erforderlig effekt i kw q v = vattenflöde i l/s ρ = vattnets densitet, sätts vanligen till 1,0 kg/dm 3 c p = specifik värmekapacitet för luft, sätts vanligen till 4,18 kj/(kgºc) ΔT v = skillnaden på in- och utgående vattentemperatur i o C Elvärmebatteri Normalt förekommer två olika typer nämligen högtemperaturutförande (yttemperatur ca 300 o C) och lågtemperaturutförande (yttemperatur ca 100 o C). Högtemperaturbatteriet består av släta värmeslingor direkt i luftströmmen. I lågtemperaturutförande är värmeslingorna placerade i rör med lameller. 20 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

23 Luftvärmare Exempel Beräkna effektbehovet vid uppvärmning och bestäm vattenflödet q 1 = 1,4 m 3 /s ΔT 1 = från 20 till +20 ºC = 40ºC ΔT v = från +60 till +30 ºC = 30ºC P = 1,4 1,2 1,00 40 = 67,2 kw q v = 67,2 = 0,54 l/s 1,0 4,18 30 Tar man den relativa fukthalten i beaktande sker förloppet enligt detta mollierdiagram TIPS MED LCC I FOKUS För lägsta möjliga totala livscykelkostnad skall batterier väljas med låga tryckfall på såväl luft- som vattensida. IV Produkts batterier har optimerad frontyta. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 21

24 Luftkylare 5.5 Luftkylare Allmänt Luftkylare användes för att sänka den genomströmmande luftens temperatur. Ett annat syfte kan vara att sänka luftens vatteninnehåll. I huvudsak användes två typer av kylmedium nämligen, kylvatten eller förångande direktexpansion (Dx). Luftkylare Vanligen är batteriet uppbyggt av kopparrör med fastexpanderade aluminiumlameller. Dessa kopparrör är i sin tur anslutna i samlingsrör som oftast är av stål (kylvatten), för Dx utförande är dessa rör i koppar. Även andra material kan förekomma i kyl-vattenutförandet. Batteriet skall vara utrustat med droppskål och eventuellt med droppavskiljare. Droppskålens dränering skall anslutas med vattenlås. Det är viktigt att kylvattenrören anslutes motströms, alltså ingående vatten i anslutning närmast utgående luftsida. Grundläggande beräkningsformler För beräkning av erforderligt effektbehov vid torr kylning användes denna formel: P = q 1 ρ c p ΔT 1 där: P = erforderlig effekt i kw q 1 = luftflöde i m³/s ρ = luftens densitet, sätts vanligen till 1,2 kg/m³ c p = specifik värmekapacitet för luft, sätts vanligen till 1,00 kj/(kgºc) ΔT 1 = önskad temperatursänkning i ºC För beräkning av effektavgivning på kylvattensidan användes denna formel: P = q v ρ c p ΔT v där: P = erforderlig effekt i kw q v = vattenflöde i l/s ρ = vattnets densitet, sätts vanligen till 1,0 kg/dm³ c p = specifik värmekapacitet för vatten, sätts vanligen till 4,18 kj/(kgºc) ΔT v = skillnaden på in- och utgående vattentemperatur i ºC Exempel Beräkna effektbehovet vid torr kylning och bestäm vattenflödet q 1 = 1,4 m³/s ΔT 1 = från +25 till +17 ºC = 8ºC ΔT v = från +10 till +18 ºC = 8 ºC P = 1,4 1,2 1,00 8 = 13,4 kw q v = 13,4 = 0,4 l/s 1,0 4,18 8 T 1 = +25ºC 50% Rh. Vid kylning till +17ºC blir den relativa fukthalten 83% Rh. Ingen avfuktning sker. 22 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

25 Luftkylare För beräkning av erforderligt effektbehov vid våt kylning användes denna formel: P = q 1 ρ Δi där: P = erforderlig effekt i kw q 1 = luftflöde i m³/s ρ = luftens densitet, sätts vanligen till 1,2 kg/m³ Δi = skillnad i luftens entalpi kj/kg kan bestämmas i Mollierdiagram För beräkning av effektavgivning på kylvattensidan användes denna formel: P = q v ρ c p ΔT v där: P = erforderlig effekt i kw q v = vattenflöde i l/s ρ = vattnets densitet, sätts vanligen till 1,0 kg/dm 3 c p = specifik värmekapacitet för vatten, sätts vanli gen till 4,18 kj/(kg ºC) ΔT v = skillnaden på in- och utgående vattentemperatur i o C OBS! Verklig kyleffekt blir större pga extra avfuktning invid de kalla rören i batteriet, storleken beror på kylmedlets temperatur. Exempel Beräkna effektbehovet vid kylning och bestäm vattenflödet q 1 = 1,4 m³/s Δi = från +25 ºC 50% Rh till +13 ºC = 50,5 36 = 14,5 kj/kg ΔT v = från +7 till +12 ºC = 5 ºC P = 1,4 1,2 14,5 = 24,4 kw q v = 24,4 = 1,17 l/s 1,0 4,18 5 TIPS MED LCC I FOKUS För lägsta möjliga totala livscykelkostnad skall batterier väljas med låga tryckfall på såväl luft- som vattensida. IV Produkts batterier har optimerad frontyta. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 23

26 Befuktare / avfuktare 5.6 Befuktare/avfuktare Befuktare Om luftfuktigheten i en lokal behöver vara högre än normalt p g a den verksamhet som förekommer måste den inkommande luften fuktas. Detta kan i huvudsak göras på två sätt, ångfuktning eller avdunstningsfuktning. I avdunstningsfuktaren används en speciell yta, kontaktblock, där vattnet förångas direkt. Av den senare finns en variant som kallas för dysfuktning där vatten finfördelas med små munstycken och sprutas in i luften varefter vatten förångas. Vintertid då utetemperaturen är låg kommer luften inomhus att få en mycket låg relativ luftfuktighet. Oftast upplevs luften behagligare att inandas om den fuktas vintertid, då torr luft kan ge irritationer i luftvägarna. Torr luft ger även ökad dammspridning vilken kan utlösa allergiska reaktioner. Andra problem är torr hud och irritationer för personer som använder ögonlinser. Numera används fuktning endast om den verksamhet som bedrivs i de ventilerade lokalerna kräver viss luftfuktighet, t ex operationsrum, då fuktning är mycket energikrävande. Ångfuktare Vattenånga alstras genom att koka vatten och sedan tillföra ångan till luften. Ångalstringen kräver energi varför fuktning ger en ökad driftkostnad. Vid fuktningen förflyttas lufttillståndet direkt till höger i mollierdiagrammet. Avdunstningsfuktare Genom att använda ett speciellt kontaktblock med en struktur som ger en mycket stor yta, kan vatten förångas direkt i luften. Luften som skall fuktas strömmar genom fuktarblocket och vatten strilas över detta. Vattnet fördelas då som en tunn film över den stora ytan och förångas (dunstar). Vid förångning åtgår energi, varför luftens temperatur också sänks. Kontakt blocket är i regel tillverkat av glasfiber eller aluminiumfolie. Om aluminium används är dess yta oftast preparerad så att vattnet får en god vätning mot ytan. Genom att vattnet förångas kommer ev salter och kalk att anhopas i blocket, varför man måste ha ett vattenöverskott som sköljer blocket hela tiden. Man har därför en kontinuerlig avtappning från behållaren, s k bleed-off. Genom att temperaturen sänks i fuktaren måste luften värmas i motsvarande grad, vilket ger en större energiförbrukning. Luftens tillstånd förändras snett ner till höger utefter den våta temperaturen i mollierdiagrammet. Fuktarens verkningsgrad definieras som avståndet mellan luftens tillstånd före fuktaren och efter fuktaren i förhållande till hela avståndet mellan luftens tillstånd före fuktaren till mättnadslinjen. Fukta- Befuktning A - C: Ångbefuktning sker horisontellt åt höger vid konstant temperatur. B - C: Avdunstningsbefuktning sker snett nedåt vid konstant entalpi, varvid temperaturen sjunker 24 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

27 Befuktare / avfuktare rens verkningsgrad beror på lufthastigheten genom fuktarblocket och blockets djup. Vid hög lufthastighet genom fuktaren kan vattenmedryckning ske, varför man då måste ha en droppavskiljare efter fuktaren. Används fuktarblock gjorda av glasfiber bör dessa köras torra genom att stoppa vattenspridningen och låta fläkten gå i ytterligare 15 minuter vid avstängd anläggning. Likaså bör det finnas en magnetventil som öppnar och tappar ut allt vatten i behållaren under fuktarblocken när fuktaren ej används. Luftavfuktare Om luftfuktigheten blir för hög t ex i lagerlokaler som kräver ett torrt klimat för det material som skall lagras, måste luften avfuktas. Även vissa processer, t ex läkemedelstillverkning, kräver torrt klimat. Avfuktning kan huvudsakligen göras på två sätt. Det ena sättet är att kyla luften under dess daggpunkt i ett kylbatteri, så att vattnet kondenserar på kylytorna. Det andra sättet är sorptionsmetoden, där luften får passera genom en torkbädd med hygroskopiskt material, vanligen kiselgel, eller genom en roterande avfuktare som är impregnerad med salt, vanligen litiumklorid, eller belagd med kiselgel. Kylavfuktare Genom att använda ett kylbatteri kan man kyla luften under dess daggpunkt och på så sätt kondensera ut fukt. Efter kylbatteriet passerar luften ett värmebatteri där luften värms till sin ursprungliga temperatur. Ett vanligt sätt att göra detta i lokaler är att använda en kylmaskin där luften cirkuleras runt genom denna. Luften passerar då först genom kylmaskinens förångarbatteri, där den kyls och fukten kondenseras ut. Därefter passerar luften kylmaskinens kondensorbatteri där den åter värms. Sorptionsavfuktare Ett annat sätt är att använda en sorptionsavfuktare, vilken består av en rotor liknande den roterande värmeväxlaren. Denna rotor är dock impregnerad med ett salt som gör den mycket hygroskopisk. När processluften passerar rotorn tas fukten upp direkt i saltet. Då saltet endast kan uppta en begränsad mängd fukt måste fukten också tas bort ur saltet. Detta sker kontinuerligt med en s k regenereringssektor, där man blåser igenom varm luft av ca 100 ºC. Påpekas bör att apsorptionsrotorn överför mycket fukt, men har mindre effektiv värmeöverföring. Avfuktning med kylavfuktare Avfuktning med hjälp av kylmaskin. Ex: Tillståndet för luft av 27ºC med relativ fukt på 60% skall förändras till 25ºC och 50%. En kylmaskin med ett kylbatteri installeras. Luften kyls från A till en temperatur B som är lägre än dess daggpunkt, därefter värms luften till tillståndet C. TIPS MED LCC I FOKUS För lägsta möjliga totala livscykelkostnad skall fuktare med låga tryckfall och hög verkningsgrad väljas. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 25

28 Fläktsystem 5.7 Fläktsystem Allmänt Inom komfortventilation användes normalt fläktar med framåt- eller bakåtböjda skovlar. Fläktar med bakåtböjda skovlar har hög verkningsgrad (70-80%) och brant karaktäristik vilket gör de tämligen okänsliga för tryckvariationer i anläggningen. Fläktar med framåtböjda skovlar har en lägre verkningsgrad (60-70%). De kräver litet utrymme och har en relativt låg ljudnivå. Den flacka fläktkurvan gör dock att det kan uppstå flödesvariationer i systemet och beroende på detta bör fläktmotorn väljas med god säkerhetsmarginal. Luften strömmar ur det skovelförsedda hjulet med hög hastighet. Hastighetsenergin omsätts till statiskt tryck i den spiralformade kåpan. Fläkthjul med bakåtböjda skovlar har en god diffusorverkan i skovelhjulet och kan därför fungera med bra prestanda friblåsande - det vill säga utan kåpa. IV Produkts fläkt Windstrong är exempel på en friblåsande fläkt. Denna fläkt är dessutom utrustad med patenterade spoilers som delvis ersätter kåpan. Eftersom fläkten är direktdriven (inga transmissionsförluster) och försedd med motor med hög verkningsgrad är detta det mest driftekonomiska valet för mindre och medelstora aggregat. Verkningsgrader Fläktens nyttiga effekt beräknas som P = q Δ pt W Eftersom fläktarbetet ej sker förlustfritt beräknas den effekt som måste tillföras fläkten enligt formeln P e = q Δ pt η tot W Den totala fläktverkningsgraden η tot är summan av verkningsgraderna för de i fläktsystemet ingående komponenterna. Beräkningsexempel En fläkt med luftflödet (q) 2,0 m³/s och totaltrycket (Δ pt ) 600 Pa har följande verkningsgrader: η f = 70 % η m = 78 % η t = 90 % η r = 95 % Nyttig effekt P = 2,0 600 = 1200 W Totalverkningsgrad η tot = 0,70 0,78 0,90 0,95 = 0,467 (46,7%) Tillförd effekt P e = 2,0 600 = 2570 W 0,467 Vid val av fläktsystem är det inte tillräckligt att enbart bedöma fläktverkningsgraden. Det är alltid den totala verkningsgraden η tot som avgör energiförbrukningen. η tot = η f η m η t η r där: η f = Fläktverkningsgrad η m = Motorverkningsgrad η t = Transmissionsverkningsgrad η r = Verkningsgrad reglerutrustning exempelvis frekvensomriktare Fläkthjul 0,51 kw Fläkteffekt 1,20 kw Remväxel 0,19 kw Tillförd effekt från elnätet 2,57 kw Motor och reglerutrustning 0,67 kw 26 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

29 Fläktsystem SFP-värde Ett luftdistributionssystems eleffektivitet beräknas med SFP-värdet. SFP står för Specific Fan Power och kan översättas med specfik fläkteleffekt. SFP-värdet definieras som sammanlagd eleffekt för luftdistributionssystemets samtliga fläktar dividerad med totalflödet genom byggnaden. Detta kan beskrivas matematiskt med följande formel: SFP = P etill + P efrån kw/m 3 /s q max där: P etill = Tillförd eleffekt tilluftsfläkt kw P efrån = Tillförd eleffekt frånluftsfläkt kw q max = Totalluftflödet genom byggnaden m 3 /s Vid olika flöde på till-och frånluft är q max alltid det största flödet. Beräkningsexempel Ett luftbehandlingsaggregat har följande uppmätta data P etill = 2,65 kw P efrån q till = 2,10 m 3 /s q från = 2,20 m 3 /s = 2,81 kw SFP = 2,65 + 2,81 = 2,48 kw/m 3 /s 2,20 SFP-värdet för enskild fläkt kan också beräknas som pt kw/m 3 /s η tot Av detta framgår att för att uppnå låga SFP-tal skall totaltrycket vara lågt och totalverkningsgraden hög. Grundläggande beräkningsformler Varvtalsförändring Vid oförändrade belastningsförhållanden (oförändrad strypning) ändrar sig: 1. Luftmängden i direkt proportion mot varvtalet q/q 1 = n/n 1 eller n 1 = (q 1 /q) n 2. Statiska, dynamiska och totala trycket i direkt proportion mot kvadraten på varvtalet. p/p 1 = (n/n 1 ) 2 eller p 1 = p (n 1 /n) 2 3. Effektbehovet i direkt proportion mot kuben på varvtalet. P/P 1 = (n/n 1 ) 3 eller P 1 = P (n 1 /n) 3 Beräkningsexempel En fläkt med flöde 1,5 m 3 /s, totaltryck 500 Pa, varvtalet 1400 r/m och effektbehov 1,85 kw skall uppvarvas till 1,7 m 3 /s. Erforderligt varvtal n 1 = (1,7/1,5) 1400 = 1586 r/m Totaltryck efter uppvarvning p 1 = = fd500 (1586/1400) 2 = 642 Pa Effektbehov efter uppvarvning P 1 = 1,85 (1586/ 1400) 3 = 2,69 kw TIPS MED LCC I FOKUS För lägsta möjliga livscykelkostnad välj en fläkt med hög totalverkningsgrad och bygg en anläggning med lågt totaltryck. För bästa driftsäkerhet välj Windstrong som har hög totalverkningsgrad och inte kräver underhåll av remmar. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 27

30 5.8 Kylmaskiner/värmepumpar Kylmaskiner Allmänt För att kyla luft inom komfortventilation används mestadels mekanisk kylning med kylmaskin. Systemen bygger på att man har ett köldmedium som kan förångas och kondenseras inom ej alltför höga temperaturer och trycknivåer. Kylsystemet är uppbyggt av en A) kompressor, B) kondensor, C) expansionsventil (strypdon) och D) förångare, allt sammanbyggt i ett slutet rörsystem innehållande köldmedium. (Se fig nedan) Systemet kan vara uppbyggt som ett direktverkande system (DS), (en luftkyld kylmaskin med luftkyld kondensor), eller som ett delvis indirekt system (DINS), (ett luftkylt vätskekylaggregat), eller som ett fullständigt indirekt system (FINS), (ett vätskekylt vätskekylaggregat). Kylprocessen tillgår så att köldmediet tar upp värme (kyler luften eller vattnet) vid ett lågt tryck i förångaren, komprimeras i kompressorn till ett högre tryck för att därefter lämna ifrån sig värmen vid kondensering i kondensorn (till luft eller vatten). Trycket på den kondenserade gasens vätska reduceras i expansionsventilen och sprutas på nytt in i förångaren för att uppta värme. Kylanläggningar kan utföras som platsbyggda system alternativt som fabriksbyggda enhetsaggregat. IV Produkt tillverkar dels fabriksbyggda enhetsaggregat i DS-utförande för direkt kylning av luften i luftbehandlingsaggregat Envistar med Starcooler samt Enviquattro, dels fabriksbyggda vätskekylda vätskekylaggregat Envicooler. Enviquattro innehåller en kylmaskin med en reversibel kylkrets för värmepumpsdrift vintertid. Kylmaskiner / värmepumpar Verkningsgrad Verkningsgraden på en kylmaskin benämns med dess köldfaktor COP (Coefficient of performance). Köldfaktorn anger hur effektivt kompressorn arbetar och kan beskrivas som utvunnen kyleffekt genom tillförd motoreffekt. COP= P kyl P motor COP P kyl P motor Coefficient of performance Utvunnen kyleffekt i kw Tillförd motoreffekt i kw För att nå ett högt COP skall hög förångning och låg kondensering eftersträvas. Direkta system (DS) ger alltid högre COP än indirekta (DINS, FINS). Beräkning (Val av kylmaskin.) Formel för beräkning av kyleffekt: P = q ρ Δi P: Erforderlig kyleffekt i kw q: Luftflöde i m³/s ρ: Luftens densitet vid utgående temperatur Δi: Skillnaden i luftens entalpi (värmeinnehåll) i kj/kg torr luft. I ett luftbehandlingssystem skall tilluftens temperatur sänkas ifrån +25 C;RH 50% till +15 C. Hur stor kylmaskin skall väljas? Data: q: 3,0 m³/s ρ: 1,2 kg/m³ (antagen) Δi: A) 50-35,7 = 14,3 kj B) 50-34,3 = 15,7 kj 28 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

31 A) Förångningstemperaturen väljs till +9 C P = 3,0 1,2 14,3 P = 51,5 kw B) Förångningstemperaturen väljs till +5 C P = 3,0 1,2 15,7 P = 56,5 kw Kylmaskiner / värmepumpar Värmepumpar Allmänt Då man i en kylmaskin använder sig av värmen från kondensorn för uppvärmningsändamål kallar man kylmaskinen för en värmepump. Man låter i detta fall förångaren ta upp värme ifrån t ex. uteluft, frånluft, mark-, grund- eller sjövatten, etc. Därvid höjs temperaturen i kompressorn och värmen från kondensorn tas till vara. Värmepumpen benämns ofta utifrån var den hämtar sin värme, t ex en frånluftsvärmepump hämtar sin värme ifrån frånluften. Systemet kan vara uppbyggt som ett direktverkande system (DS) luft-luft, eller som ett delvis indirekt system (DINS) luft-vatten, eller som ett fullständigt indirekt system (FINS) vatten vatten. Uteluftsvärmepump Här använder man sig av ett lamellbatteri (förångare) placerat i uteluften. Luften passerar med hjälp av en fläkt genom batteriet. Då uteluftens temperatur sjunker framåt hösten kommer värmepumpens förmåga att leverera värme att avta, samtidigt som påfrostning av batteriet tilltar. Avfrostning av batteriet blir nödvändigt. Under avfrostning upphör produktion av värme. Då utetemperaturen har sjunkit till ca 10 C har värmepumpens förmåga att leverera värme avtagit så pass mycket att det inte är lönsamt att att driva den längre. Frånluftsvärmepump I alla anläggningar med mekanisk frånluft kan en frånluftsvärmepump appliceras. Man installerar då ett förångarebatteri i frånluftskanalen för att återvinna värmen ur frånluften. Den återvunna värmen kan användas för att värma radiatorvatten, tappvarmvatten eller uteluft. TIPS MED LCC I FOKUS För att erhålla lägsta möjliga livscykelkostnad välj fabriksbyggda enhetsaggregat framför platsbyggda, (kompaktare rörsystem, mindre köldmediemängder samt leveransprovad kylanläggning ger högre verkningsgrad). Vid direkt kylning av luft använd om möjligt direktverkande kylsystem, indirekta system har sämre verkningsgrad pga dubbel växling samt fler drivkällor (pumpar). Kyl med så liten vattenutfällning som möjligt genom att dimensionera för hög förångning. Vid kylning med vatten, undvik om möjligt system som kräver frostskyddsmedel i vattnet då detta försämrar verkningsgraden. Ytjordvärmepump (Markvärme) Genom att ta värme ur det översta jordlagret tar man i praktiken vara på den solvärme som avges till marken under sommaren. Vanligen använder man en plastslang fylld med en cirkulerande blandning av vatten och glykol som förångare. Grundvattenvärmepump (Bergvärme) Om inte tillräckligt stor markyta finns kan man placera sin plastslang som förångare i en borrad brunn. På detta sätt hämtas värmen till värmepumpen ifrån grundvattnet. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 29

32 Kylmaskiner / värmepumpar Sjövärmepump. Här hämtas värmen till värmepumpen ifrån en slang som förångare placerad på botten av en sjö, hav eller vattendrag. Temperatur- och flödesinverkan på värmefaktor. IV Produkt tillverkar fabriksbyggda enhetsaggregat, Enviquattro, för direkt uppvärmning av luften i luftbehandlingsaggregat. Indirekta värmepumpar vatten/vatten för uppvärmning av vatten, Enviheater. Enviquattro är en kylmaskin med en reversibel kylkrets för värmepumpsdrift vintertid. Verkningsgrad Verkningsgraden på en värmepump benämns med dess värmefaktor. Värmefaktorn anger hur effektivt värmepumpen arbetar och kan beskrivas som utvunnen effekt ur kondensorn genom tillförd motoreffekt. Φ = Pk k Ek+Mk där: Φ = värmefaktor Pk = avgiven värmeeffekt ifrån kondensorn Ek = tillförd eleffekt till kompressorn Mk = tillförd eleffekt till hjälputrustning Värmefaktorn minskar med ökande temperaturdifferens mellan förångning och kondensering. Man bör därför leverera sin värme vid så låg temperatur som möjligt och hämta den vid så hög temperatur. Indirekta sytem (köldbäraresystem) kräver köldbärare med frostskyddsmedel, värmeväxlare och drivenergi för pumpar. Dessa system arbetar ofta med lägre förångningstemperaturer än direktverkande system. Detta ger lägre värmefaktor. Värmefaktorn för värmepumpar ligger vanligen mellan 2 och 6 beroende på typ av lösning. TIPS MED LCC I FOKUS För att erhålla lägsta möjliga livscykelkostnad vid val av värmepump välj värmepump/värmepumpssystem med högsta möjliga verkningsgrad. Litet temperaturlyft, hög förångning och direktverkande system (luft/luft) ger maximal verkningsgrad. Vid indirekta system välj köldbärare med densitet lika vatten. Glykol kräver större pumpenergi. 30 IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande.

33 5.9 Ljud Luftljud Teknik & system En fläkts totala ljudalstring kan uppdelas i aerodynamiskt ljud och driftsljud. Aerodynamiskt ljud är en funktion av flöde och tryck och kan delas upp i rotationsljud och turbulensljud. Rotationsljud alstras vid de tryckändringar som uppstår då en fläktskovel passerar en fast punkt exempelvis fläkttungan eller ett stag och har därför en grundfrekvens som är lika med skovelfrekvensen. Turbulensljud alstras vid gasens genomströmning i fläkten. Ljudredovisning Ljud IV Produkts datautskrifter redovisar ljudeffektnivå till aggregatets in- och utlopp samt till omgivningen. Redovisningen är uppdelad i oktavband och inkluderar den insatsdämpning som ingående komponenter såsom ljuddämpare och batterier ger. Redovisningen är baserad på ljudmätningar enligt EN (ISO 5136). Skovelfrekvens fs = n s Hz 60 n = Fläktvarvtal r/m s = Antal skovlar Fläktar med framåtböjda skolvar har betydligt fler skovlar än det bakåtböjda hjulet. Därmed uppkommer vid denna fläkttyp ett mer högfrekvent ljud som oftast är lätt att dämpa. Driftsljud är mekaniska ljud från motorer, remtransmissioner och fläktkåpa. Detta är dock oftast på en låg nivå och påverkar sällan den totala ljudeffekten. Stomljud Stomljud uppkommer till största delen beroende på obalanskrafter från roterande delar. I första hand fläkthjulet men även remtransmission och motor. IV Produkts aggregat är därför utrustade med effektiva vibrationsdämpare som standard. De är dimensionerade för en resonansfrekvens på cirka 8 Hz. Detta medför i de allra flesta fall att fläktarna har en isoleringsgrad på 80-90%. I speciellt känsliga anläggningar till exempel vid uppställning på veka bjälklag kan fläktarna utrustas med stålfjäderdämpare med isoleringsgrad på upp till 98%. TIPS MED LCC I FOKUS För lägsta möjliga ljudnivå välj en fläkt med hög totalverkningsgrad och bygg en anläggning med lågt totaltryck. Kontrollera oktavbandsuppdelningen på den valda fläkten. Lågfrekvent ljud kräver effektiva ljuddämpare som också ger tryckfall. IV Produkts löpande produktutveckling kan medföra ändringar, som införs utan föregående meddelande. 31