Energieffektivitet...

Transkript

1 ...med bättre luftkvalitetskontroll i ventilations- och luftkonditioneringssystem (EN 13779) 1 Mr. Hannes Lütz Product Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH 06 I 2008 Exakt luftkvalitetskontroll tematiseras ofta, men omsätts sällan i praktiken. Denna kontroll kan dock vara ett viktigt bidrag till att sänka driftskostnaderna för ventilations- och luftkonditioneringssystem. Fastän de första förslagen för att kontrollera CO 2 -halten och uppnå avsedda mål kom redan 1916, var de olika teknologierna fortfarande för dyra och energipriserna alltför låga, vilket resulterade i att olika förslag i denna riktning inte var lönsamma. Medan dagens höga energipriser har lett till att en CO 2 -kontroll blivit en realistisk nödvändighet, är dagens moderna teknologier optimala för särskilt enkel användning. Därmed kan man inte enbart sammanställa nya installationer, utan också komplettera befintliga installationer. EUdirektivet för byggnaders totala energiprestanda (EPBD) 2 och andra nya standarder stödjer användningen av dessa system på grund av sin enorma besparingspotential. På grund av energihalten i frånluften och ventilationsenergin är kostnaderna för friskluftsförsörjningen i byggnaderna mycket höga. 1 DIN EN 13779: Ventilation i andra byggnader än bostadshus Allmänna principer och krav på ventilations- och luftkonditioneringssystem, 2005, DIN Deutsches Institut für Normung e. V. 2 EU-direktiv Byggnaders totala energiprestanda (EPBD) från 16 december 2002

2 Inget nytt under solen? CO 2 -kontroll är absolut inget nytt tema. Redan i början av 1900-talet var amerikanska ingenjörer medvetna om den stora besparingspotentialen som följer med denna lösning: 1916 Engineers Handbook Bild 1: Handbok för ingenjörer från CO 2 -tester skall användas... för att kontrollera luftutbytet och fördelningen i rummet. CO 2 -andelen skall INTE överstiga 8 till 10 delar per Gamla standarder och det nya direktivet EN I regel spelar olika standarder en viktig roll när ventilationssystem utvecklas. Särskilt andelen friskluft är ett designvillkor som påverkar det kompletta systemets omfattning. Enligt EU-direktivet EN 1946, del 2 och US-direktivet ASHRAE kan mängden friskluft beräknas utifrån ytan och ett bestämt antal personer. Den nya EU-standarden EN som baserar sig på EPBD innehåller redan optionen att utforma tillförseln av friskluft med luftkvalitet som en kontrollerad variabel. Här tillskrivs luftkvaliteten en stor betydelse för en sparsam drift av ett luftkonditioneringssystem. 3 General Electric: Information kring olika CO2-mättekniker

3 Mätteknologi Moderna CO 2 -sensorer består av följande komponenter: en IR-källa som sänder ut strålningen genom den patenterade vågledaren ett optiskt filter som endast släpper igenom erforderlig våglängd en detektor som mäter upp mängden infraröd strålning - ju högre CO 2 - andel i kammaren, desto färre IR-strålar når fram till detektorn Speciellt IR-filter Mikrobearbetad Thermopile-detektor Diffusionsmembran Infraröd ljuskälla 1.25" Patenterad vågledare Mikroprocessor Bild 2: Moderna CO2-sensorer 3 Dessa sensorer kan även innehålla en proportionalreglering och/eller en enkel gränslägesbrytare så att data i mindre applikationer kan styras direkt med sensorstyrning. En linjär utgångssignal 0 10 V eller 4 20 ma som visar CO 2 - koncentrationen i ppm (parts per million) är alltid tillgänglig. Denna utgångssignal kan, beroende på sensorns precision och kravprofil, skaleras för olika mätintervaller. I regel bör sensorerna täcka in ett mätintervall mellan 0 och ppm CO 2. Mätningen baserar sig på absorptionsegenskaperna för CO 2. Verkan från denna gas kan filtreras ut selektivt bland alla andra påverkande faktorer, vilket innebär att exakta mätresultat kan bestämmas. 3 General Electric: Information kring olika CO2-mättekniker

4 Denna fysikaliska effekt visas i nedanstående diagram: IR-absorption för olika gaser Överföring Vattenånga Kolväte Koldioxid Kolmonoxid NOx Vattenånga Svaveldioxid Kylmedel VOC Ozon Våglängd (mikron) Bild 3: Fysikaliska följder av CO2 3 Denna mätprincip har visat sig vara så pass tillförlitlig att ingen kalibrering längre krävs. Därmed kan maximal tillförlitlighet och precision uppnås för alla tänkbara mätprinciper. Sensorerna kan, beroende på aktuellt system, installeras på väggen i rummet eller i frånluftskanalen. Bild 4: CO2- och luftkvalitetssensorer, t ex Command från CentraLine, visar den exakta CO2-koncentrationen och andra föroreningar. 3 General Electric: Information kring olika CO2-mättekniker

5 Typiska användningsområden Denna teknologi kan användas i ventilationssystem i alla byggnader för yrkesmässig verksamhet där ett stort antal eller ett varierande antal personer vistas permanent. En särskilt lämplig tillämpning är i kontorsbyggnader, skolor, konferenscentra, teatrar, snabbköp, spa- och motionscentra samt biografer. Kontroll Ett CO 2 -kontrollsystem anpassas till det aktuella värme-, kyl- och ventilationssystemet. Vid nya system omfattar ventilationen även uppvärmning och kylning på grund av rådande överföringsförluster (ingen statisk uppvärmning eller kylning). Följande förutsättningar gäller: En blandningskammare krävs för variabel friskluftstillförsel och drift vid tomma utrymmen. Friskluften tillförs vid minimalt fläktvarvtal. Det minimala fläktvarvtalet måste höjas om det inte är tillräckligt för luftkvalitet, uppvärmning och kylning. I byggnader som består av en stor lokal, t ex biografer, teatersalar och snabbköp, bör sensorn befinna sig i frånluftskanalen. I andra byggnader bör en individuell kontrollfunktion finnas i varje enstaka utrymme. Ett brett spektrum av olika system finns på marknaden. Det gäller alltså att hitta den bästa lösningen till varje användning: Vid mindre installationer kan det vara acceptabelt att slå på resp. ifrån fläkten med ledning av informationen som ges av sensorn. Denna sensor måste då vara utrustad med en gränslägesbrytare. System med en blandningskammare kan utökas med en CO 2 -proportionalreglering och en passande anordning som väljer den maximala signalen från den befintliga temperaturkontrollen och den nya luftkvalitetskontrollen. Denna utökning är alltså oberoende av det befintliga byggnadsstyrsystemet. Friskluftsystem kan endast utökas med en luftkvalitetskontroll vid fläktens frekvensomformare. I vissa fall måste fläktmotorn bytas ut om en frekvensomformare skall monteras (eftersom isolationsklassen är för låg). Kontrollsystemet omfattar en CO 2 -sensor, en proportionalreglering och en signalförstärkare. Blandningskammare och frekvensomformare: Avsedd funktionalitet kan endast säkerställas vid byggnadsstyrsystemet. Av denna anledning kan det ev. bli nödvändigt att uppgradera det kompletta luftkvalitetssystemet.

6 Värme-/ kylkostnader per kwh Strömkostnader per kwh Underhållskostnader Egenskaper för utrymmet Lukter Föroreningar Egenskaper i utomhusluften Värme-/kylsystem Friskluftstillförsel, volymflödessystem Värmeåtervinning Byggnadsstyrsystem Bullernivå: så låg som möjlig Temperatur: C CO2-halt: ppm Energiförlust i frånluft i kwh Energiförlust från byggnaden i kwh Luftfuktighet: % Bild 5: Faktorer som påverkar luftkvalitetskontrollen Hur kan man beräkna besparingarna? Nedan följer två exempel på en förenklad kalkulation: 1. Besparingar med reducerad värme- och kylenergi Onödig energiförlust med m3/h för mycket friskluft: t ex under sommaren = 4 månaders kylning vid utomhustemperatur 30 C till 26 C t ex under vintern = 4 månaders uppvärmning vid utomhustemperatur 4 C till 22 C Insparad kylenergi = kwh Besparing: Insparad värmeenergi = kwh Besparing: Besparing totalt = /år Utgångsvärden: 1 kg eldningsolja = 0,85 1 kg eldningsolja = kj 1 kwh värme-/kylenergi = kj 1 kwh elektr. energi = 0,30 2. Besparingar med reducerat luftflöde Onödig energiförlust med m3/h för mycket friskluft: Lösning: Reducering av luftflödet från m3/h till m3/h t ex en sänkning från m3/h vid Pa (11,1 kw) till m3/h (1,4 kw) vid h/a resulterar i en besparing på kwh Besparing totalt = /år Utgångsvärde: 100 % fläkteffektivitet, 1 kwh elektr. energi = 0,30

7 Alternativ Ytterligare fördelar Luftkvalitetssensorer som reagerar på oxiderbara gaser, t ex lukter och kolmonoxid, kan användas om CO 2 inte är den primära kontrollvariabeln. Möjliga användningsområden finns inom restauranger och ombyteslokaler vid sportanläggningar. Eftersom en kontroll av luftkvaliteten alltid leder till belastningsvillkor under det nominella intervallet, kommer slitaget på samtliga komponenter att fördröjas och systemets livslängd att förlängas. En annan positiv bieffekt är sänkningen av bullernivån vilket förbättrar boende- och arbetsmiljön. Sammanfattning Stigande energikostnader gör att intresset för CO 2 -kontrollsystem stiger. Planerare och installatörer kan lämna sitt bidrag till kostnadssänkningar genom att tillämpa denna väl beprövade teknologi och använda CO 2 -sensorer eller andra lämpliga alternativ. En tvåsiffrig procentuell energibesparing kan förväntas. Dessutom förlängs ventilationssystemets livslängd av luftkvalitetskontrollen, samtidigt som de boende får en högre komfortnivå. CentraLine-partners står gärna till tjänst med optimal rådgivning och support till planerare och fastighetsägare. Dessa partners är experter inom luftkvalitetskontroll, informeras regelbundet kring nya teknologier och direktiv av CentraLine och uppfyller även högsta möjliga kvalitetskrav under hela projektets gång, från planeringen till installationen, vidare från idrifttagning till livstids-support. Författare: Mr. Hannes Lütz Product Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH För ytterligare information och möjlighet att läsa andra artiklar om energibesparing, gå in på CentraLines hemsida eller kontakta oss direkt. CentraLine Honeywell AB /ECC Box STOCKHOLM-GLOBEN Tel