Byggnadsstyrelsen 70 Tekniskabyråns information 1985-04 Värmeåtervinning luftbehandling r 0 L L 11 a 0
Dokumentets utgivare Dokumentnamn YIJ?BYGGNADSTYRELSEN och dokumentbeteckning Tekniska byråns information nr 7 Dokumentets 1985-04 Projektnamn (ev förkortat) datum Ärendebeteckning Projektledare, upphovsman ( män), konsult (er), etc Göran Kölgren, projektledare Ove Johansson, Konsult Uppdragsgivare Byggnadsstyrelsen Tekniska byrån VVS- och driftsektionen Dokumentets titel Värmeåtervinning - luftbehandling Huvudinnehåll Principer för värmeåtervinning, installationsexempel för roterande, vätskekopplade och plattvärmeväxlare. Provning i samband med idrifttagande och uppföljning under drift anges ened ett antal praktiska metoder. I bilaga anges exempel på hur beskrivningar skall utföras med tips och råd till konstruktören, Nyckelord Värmeåtervinning, franluftsåtervinning, roterande värmeväxlare, vätskekopplade värmeväxlare, plattvärmeväxlare Försäljningsställen ISSN Omfång 16 sid 5 fig 6 tabeller Sekretessuppgifter Red O Ingrid Bäckström Byggnadsstyrelsen 1985 Ref Göran Kylgren Postadress Besöksadress Godsadress Telefon Telex Byggnadsstyrelsen Karlavägen 100 Banergatan 30 08-783 10 00 10446 Build S 106 43 STOCKHOLM
FÖRORD Föreliggande skrift behandlar de tre vanligaste sätten för värmeåtervinning ur ventilationssystem nämligen roterande, vätskekopplade och plattvärmeväxlare. Skriften är praktiskt inriktat och behandlar utförligt, med beskrivningsexempel, projekteringsförutsättning dels direkta krav, dels tips och råd till projektören. Hela investeringen för en värmeväxlare står och faller med att den fungerar på avsett vis med de prestanda som köpts och angetts i beskrivningen. Att kunna prova och injustera till avsedda prestanda är därför mycket viktigt. Här anges hur mätningar skall utföras och faktorer att beakta som kan påverka resultatet av mätningarna.
á
INNEHÅLLSFÖRTECKNING SIDA 1. PRINCIPER FÖR VÄRMEÅTERVINNING 1.1 ROTERANDE VÄRMEVÄXLARE 1.2 VÅTSKEKOPPLADE VÄRMEVÄXLARE 1.3 PLATTVÄRMEVÄXLARE 1 1 5 8 2. VÄRMEVÄXLARES VERKNINGSGRAD 11. 3. EXEMPEL PÅ INSTALLATIONER 1.2 3.1 ROTERANDE VÄRMEVÄXLARE 12 3.2 VÄTSKEKOPPLADE VÄRMEVÄXLARE 14 3.3 PLATTVÄRMEVÄXLARE 1.7 4. BESIKTNING OCH PROVNING AV VÄRMEVÄXLARE 18 4.1 ALLMÄNT 18 4.2 MÄTNING AV LUFTFLÖDE 20 4.3 MÄTNING AV TEMPERATUR EFTER VÄRMEVÄXLARE 20 4.4 MÄTNING AV VÄRMEBÄRARFLÖDE FÖR VÄTSKEKOPPLADE 21. VÄRMEVÄXLARE 4.5 BERÄKNING AV TEMPERATURVERKNINGSGRAD 22 5. UPPFÖLJNING AV VÄRMEÅTERVINNINGSAGGREGAT I DRIFT 23 LITTERATUR 24 BILAGA 1. EXEMPEL PÅ BESKRI.VNLNGSTEXT 25 BESKRIVNING 56-VÄRME 56/1 BESKRIVNING 57-VENTILATION 57/1 BESKRIVNING 8-STYRNING - ÖVERVAKNING 8/1.
á
1 1. PRINCIPER FÖR VÄRMEATER- VINNING 1 denna sammanställning av värrneåtervinningsprinciper kommer följande typer av värmeväxlare att behandlas - Roterande värmeväxlare - Vätskekopplade värmeväxlare Plattvärmeväxlare luftströmmen. Rotormaterialet i värmeväxlare för normal komfortventilation utgörs vanligen av aluminium. Roterande värmeväxlare förekommer i två skilda utföranden - Rotor av hygroskopiskt material - Rotor av icke hygroskopiskt material 1.1 ROTERANDE VÄRMEVÄXLARE Roterande värmeväxlare är en typ av regenerativ värmeväxlare. Dessa karaktäriseras av att växi armateri alet omväxlande värms av den varma luftströmmen och kyls av den kalla Hygroskopisk rotor har beläggning av fuktabsorberande material för återvinning av. fukt. Verkningsgrad för fuktåtervinning är lika den för värmeåtervinning. Hygroskopisk rotor används i byggnader där fukthalten vill hållas hög. i t 8 r L FIG 1 Roterande värmeväxlare
2 anläggning utförd med kylning av tilluft ger hygroskopisk rotor reducerad installerad kyleffekt för kylmaskin vid mycket fuktig uteluft. Kyleffekt för avfuktning av uteluften reduceras genom den avfuktning som erhålls i växlare. Icke hygroskopisk rotor överför fukt enbart vid låga temperaturer i rotorkanaler. då fukt kondenserar Den kondenserade fukt som ej medrycks frånluften överförs här till tilluften. Roterande värmeväxlare ger av optimala temperatur- och fuktverkningsgrader För att förhindra av ca 70-80ö. överföring av frånluft till tilluft kan roterande värmeväxlare förses med renblåsningssektor där tilluften närmast rotorns utgång ur frånluften återföres till frånluften. Kvarvarande frånluft i spalter återföres härvid och ersätts av tilluft. Luftflödet i renblåsningssektorn drivs av tryckskillnaden mellan tilluft och frånluft. För kompensation av läckluft via renblåsningssektor måste luftflöde för fläkt ökas med erforderlig läckluft utöver nominellt luftflöde för anslutna lokaler. Renblåsningssektor kan ej förhindra överföring av ämnen som absorberas eller adsorberas i hygroskopiskt material. Exempel på ämnen med stor adsorption och överföringsgrad är ammoniak och butanol. Ämnen som toulen, koldioxid och matos har lägre överföringsgrad. Överföring av stoft, kolmonoxid, bakterier och tobaksrök är obetydlig vid växlare med renblåsningssektor..\ `\ `' I/ i i Fig 2 Renblåsningssektor
3 Reglering av värmeåtervinning vid roterande värmeväxlare för sänkning av tilluftstemperaturen under vår och höst sker vanligtvis genom ändring av rotorns varvtal. Vid alternativ med konstant varvtal kan by-pass -reglering eller onoff-reglering användas. I anläggningar med tilluftstemperaturer som närmar sig rumstemperatur finns behov av varvtalsreglering endast en kortare tid av året. I sådana fall är on - off-reglering i stället för kontinuerlig reglering ett billigare alternativ. För att förhindra igensättning av rotor vid stillastående rotor sommartid skall rotor uppstartas vissa tidsintervaller för att bortföra stoft på rotorytan genom växling av luftriktning. Vid värmeväxling i lokaler med hög fuktighet sker påfrostning i rotor vid lägre utetemperatur. Detta inträffar när sammanbindningslinjen mellan inloppstillstånd för till- och frånluft skär mättnadslinjen i mollierdiagrammet. 1 angivet exempel enligt fig 4, frånlufttemp +22 C och relativ fuktighet 50%, inträffar detta vid utetemperatur lägre än ca -5 C. Påfrostning kan undvikas genom uppvärmning av tilluften till ca -10 C. Alternativt kan avfrostning tillämpas genom hedreglering av rotorns varvtal 90 0 80 70 lufthastighet 3 mis r 0 CD 60 m N m 0 50 E 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100 Rotorns varvtal, r/min Fig 3 Verkningsgrad som funktion av rotorvarvtal
4 God reglerbarhet Möjlighet till reducering av erforderligt kyleffektbehov genom avfuktning av tilluft med hygroskopisk Litet NACKDELAR platsbehov. rotor. Till- och frånluftsk angler måste Överföring sammanföras. från frånluft av föroreningar till tilluft kan ej helt undvikes. Flera rörliga delar medför ökat underhåll. Intermittent drift sommartid för att förhindra igensättning i anläggningar filter i frånluft. då tryckfall p g a påfrostning överstiger inställt värde för tryckgivare. Roterande värmeväxlare kan användas överallt där återluft kan accepteras. Eftersom viss återföring av lukt kan ske bör denna typ av växlare ej användas i verksamhet med generering av luktande eller hälsovådliga ämnen. FÖRDELAR - Hög temperaturverkningsgrad, 70-80ö. - Möjlighet att överföra fukt med samma verkningsgrad som temperaturverkningsgrad utan Mollierdiagram för fuktig luft (xh-diagram) Lit -25 till 40"C 1: Uteluft 2: Frånluft h 0,000 Q005 0,010 Q015 g r J _1::...:---r _1 i f_. ti - - p t-.t- Ory -i- ffi- - 20 - -t. _t- - Y : J i - t- 15 i:,, - \. - r - I 0 4r N -t \t r S r \ d I \ -5 h i "r\4 `n 0 1 \ 2.5-10 -15 O\I 1 ' :v 1 t i'4 \ 1 I I 10 kpa 2,0 1.5 BETECKNINGAR h entelpi per kg Ipr Iaft, kj / kg, kcsi /kg veueninnehln per kg rart k fi. kg/kg r - relativ fuktighet -20 I,5 t - tara IermamelemS temperatur, ac tv. vbta termometerns temperatur, ac Oagrammet hänl8rt tin - 25 barometertryck = 760 mm Mg = 101,3 kpa. Fig 4 Exempel på driftfall med påfrostning
5 1.2 VATSKEKOPPLADE VÄRME- VÄXLARE Vätskekopplade värmeväxlare är en typ av rekuperativ värmeväxlare vilka kännetecknas av att värmen ö verförs från varm till kall luftström genom en eller flera skiljeväggar. Vätskekopplade värmeväxlare är uppbyggda med luft-vätskebatterier i den varma respektive den kalla luftströmmen. Batterierna sammankopplas med cirkulerande värmebärare varför denna typ av värmeväxlare även benämns indirekt rekuperativ värmeväxlare. Batterier utförs vanligen som konventionella luftvärmare med motströmskoppling på värmebärarsidan. Den vanligaste värmebäraren i rörsystem mellan batterier i till- och frånluft är en blandning av vatten och 30 viktsprocent etylenglykol, vilken utgör frostskyddsmedel, samt inhibitorer för att förhindra korrosion i rörsystem. Andra frostskyddsmedel är propylenglykol och etanol som är mer miljövänliga och mindre giftiga än etylenglykol. 1 samband med t ex livsmedelshantering bör etylenglykol ej användas. Ur prissynpunkt är etylenglykol billigast. Propylenglykol är ca 50-60 å dyrare än etylenglykol.etanol är något dyrare än etylenglykol. Vid användning av etanol bör explosionsrisk vid hantering beaktas. :E TILLUFT e ::O:::J FRÅNLUFT Fig 5 Vätskekopplade värmeväxlare
6 30 vikts-% etylenglykol motsvarar fryspunkt ca -15 C. Motsvarande värden för propylenglykol och etanol är 35 resp 25 vikts-%. Optimalt värmebärarflöde erhålls härvid enligt CWOpt 2 C T C.F Vätskekopplade värmeväxlare ger ekonomiskt optimala verkningsgrader av ca 50-60% vid lika luftflöden. Värmebärarflödets storlek påverkar erhållen temperaturverkningsgrad. Vid lika värmegenomgångstal för till- och frånluftsbatterier erhålls högsta verkningsgrad vid lika stora batteriytor i till- och frånluft. c wopt c T Värmekapacitetsflöde för värmebärare, produkt av massflöde och specifik värmekapacitet, kw/ C Värmekapacitetsflöde för tilluft, produkt av massflöde och specifik värmekapacitet, kw/ C C F Värmekapacitetsflöde för frånluft, produkt av massflöde och specifik värmekapacitet, kw/ C ao 60 40 20 ANTAL RÖRDJUP 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 qw / gwopt Fig 6 Temperaturverkningsgrad som funktion av värmebärarflöde
7 Vid massflöde i kg/s och specifik värme i kj/kg C fås c = kg kj = kw/ C s kg C (kj/s = kw) Efter beräknat värmekapacitetsflöde för värmebärare erhålls optimalt värmebärarflöde gwopt= qwo p t wopt cp i kg/s enligt cp = specifik värmekapacitet För 30 vikts gäller för värmebärare (kj/kg C) etylenglykol vid medeltemperatur +10 L C = 3,726 kj/kg C och p densitet 1042 kg/m 3 vilket skall jämföras med motsvarande värden för vatten Cp = 4,200 kj/kg C och densitet 1000 kg/m3. Som framgår av ovanstående är värmekapaciteten lägre för etylenglykol i jämförelse Vid beräkning med vatten. glykolvattenflöde effekt av erforderligt för viss och temperaturdifferens blir därför flödet större än motsvarande för vatten. För värden enligt ovan, som kan anses representativa för värmeåtervinningssystem, är glykolvattenflödet 8% högre än vid rent vatten. Tryckfall i rörsystem med glykolvatten är dessutom högre än motsvarande för rent vatten på grund av glykolens högre dynamiska viskositet. För värden enligt ovan kan tryckfallsökning vid etylenglykolvatten uppskattas till ca 25% i jämförelse med beräkningar gällande för vatten med temperatur +70 C. Som framgår av fig 6 sjunker temperaturverkningsgrad kraftigt vid sänkt värmebärarflöde i förhållande till det optimala flödet. Vid verkningsgrader omkring 50% eller lägre kan däremot högre vätskeflöde än det optimala väljas utan att verkningsgraden sjunker nämnvärt. Vid högre verkningsgrader, ca 65% eller mer, sjunker däremot verkningsgraden kraftigare vid högre värmebärarflöde än det optimala. Reglering av verkningsgrad sker främst genom shuntning av värmebärare förbi batteri i tilluft med hjälp av trevägsventil. Vid låga utetemperaturer och fuktig frånluft inträffar påfrostning av batterier i frånluft.för system med effektreglering via trevägsventil förhindras påfrostning via givare för rninbegränsning av värmebärartemperatur till frånluftsbatteri.
8 Detta medför en sänkning av verkningsgrad vid låga utetemperaturer som måste beaktas vid dimensionering av eftervärmare. Denna sänkning av verkningsgrad påverkar dock endast effektbehov. Energibesparing påverkas endast obetydligt då detta reglerfall erfordras en mycket kort tidsperiod. FÖRDELAR Till- och frånluftskanaler behöver ej sammanföras Flera till - och frånluftsaggregat kan sammankopplas till ett återvinningssystem. Ingen risk för överläckning mellan till - och frånluft. - Rengöring av batterier kan utföras genom spolning. Enkel temperaturreglering genom shuntning av värmebärare. NACKDELAR Måttlig temperaturverkningsgrad, 50-60%. Värmebärare mellan till- och frånluft erfordras vilken kräver kontroll av t ex glykolhalt och korrosionsbind-- rande tillsatser. Service av rörliga delar som pump och reglerventil. Vätskekopplade värmeväxlare kan med fördel användas i befintliga byggnader emedan denna princip medger åtskilda till- och fråniuftssystem och kräver litet utrymmesbehov för tillhörande rörsystern. Emedan luftströmmarna är helt åtskilda används vätskekopplade värmeväxlare med fördel i system med luktande och hälsovådliga ämnen. Se även UV-information nr 186. 1.3 PLATTVARMEVAXLARE Plattvärmeväxlare är liksom vätskekopplade värmeväxlare en typ av rekuperativ värmeväxlare. Värmeväxiande ytor utgöres vanligen av aluminiumplåt. 1 speciella fall kan skiljeväggar vara utförda av glas. Genom den direkta värmeväxlingen via skiljeväggar benämns även denna typ av växlare som direkt rekuperativ värmeväxlare. Växlarna uppbyggs av parallella skiljeväggar där varannan kanal genomströmmas av tilluft och varannan av frånluft. Vanligtvis utförs kanaler för de skilda luftströmmarna så att strömningsriktningarna bildar 900 vinkel varför dessa växlare även benämns korsströmsväxlare.
9 Plattvärmeväxlare ger ekonomiskt optimala verkningsgrader av ca 50-700. För att erhålla högre verkningsgrad placeras ibland flera växlare i serie. Reglering av verkningsgrad sker främst genom förbikoppling av tilluft med hjälp av spjäll. Vid låga utetemperaturer förbi växlare och fuktig frånluft erhålls påfrostning i växlare. Vid system med reglering av verkningsgrad med hjälp av förbigångsspjäll kan påfrostning förhindras genom förbikoppling av tilluft vid låga utetemperaturer. En annan tillämpad metod är tillfällig avtäckning av vissa tilluftspalter i växlare via en kontinuerligt gående avskärmnings anordning. Härvid uppvärmes kanalvägg i frånluftsdel och påfrostning förhindras. Erhållen reducering av verkningsgrad vid dimensionering av eftervärmare. måste beaktas Pl attvärmeväxl are kan användas i system med förorenad luft emedan risken för igensättning är mindre än för övriga värmeväxlartyper genom att kanaler för luftgenomströmning vanligtvis är något större. Vidare kan plattvärmeväxlare utnyttjas i system med t ex luktande ämnen. Dock skall täthetsprov utföras vid speciella krav på säkerhet ifråga om luftöverföring. krav på säkerhet Vid höga avseende luftöverföring utföres värmeåtervinning med vätskekopplade TILLUFT FRÅNLUFT Fig 7 Piattvärmeväxlare
lo växlare. Detta gäller bl a laboratdrier. FÖRDELAR r w Relativt hög te,nperaturverkningsgrad, 50-70%. Inga rörliga delar.!tskilda luftströmmar reducerar risk för överläckning. Kan utföras i glas t ex i kök och vid mycket korrosiva miljöer. NACKDELAR Till- och frånluftskanaler måste sammanföras. Reglering-;av verkningsgrad ej lika enkel som för övriga typer. Ökad benägenhet för påfrost - ning. Svårighet att rengöra växlarytor. Utrymmeskrävande.
11 2. VÄRMEVÄXLARES VERKNINGSGRAD Verkningsgrad anges oftast som temperaturverkningsgrad. Vid värmeöverföring avses härvid den temperaturhöjning som erhålles i tilluft i förhållande till frånluftens inloppstemperatur.. Definition av lufttillstånd. t2 = tilluftstemperatur växlare, C t3 = frånluftstemperatur växlare, C t4 = frånluftstemperatur växlare, C Temperaturverkningsgrad efter före efter ti = tilluftstemperatur växlare, C före t2 - tl t3 - tl För vätskekopplade värmeväxlare fås följande lufttillstånd. t4 t3 e FRÅNLUFT t 3 t 2 t 4 fl m t2 TILLUFT t2`tl t1
12 3. EXEMPEL PÅ INSTALLATIONER 3.1 ROTERANDE VÄRMEVÄXLARE P4 P3 FRÅNLUFT I, t i L_J i 2 TILLUFT P1-P4: Statiskt tryck i kanalsystem. Fig 8 Sugande till- och frånluftsfläkt r I I t I/ LJ FRÅNLUFT r':..-1 ḳ c;::l r i';'1 1/I I J L J TILLUFT Fig 9 Sugande tilluftsfläkt och tryckande frånluftsfläkt.
13 Fur roterande växlare med renblåsningssektor och där önskemål om styrning av läckluft i rotor från tilluft till frånluft föreligger utförs växlare med sugande frånluftsfläkt enligt fig 8. Härmed avses att växi are placeras före f rånluftsfläkt sett i strömningsriktningen. Genom denna fläktplacering minimeras överläckning av förorenad frånluft till tilluft. För effektiv styrning av överläckning måste tryck i frånluft före och etter växlare vara lägre än motsvarande tryck i tillufts kanal, P1 > P4 och P2 > P3 enligt fig 8. Vid låga tryck i frånluftssystem kan spjäll erfordras i frånluftskanal för ökning I anläggningar utan renblåsningssektor tillåts före växlare av differenstryck. där återluft eller där ökad läckluft i rotor kan accepteras utförs växlare med tryckande frånluftsfläkt enligt fig 9. Härmed avses att växlare placeras efter frånluftsfläkt sett i strömningsriktningen. detta fall kan värmetillskott från fläkt återvinnas. Vid återluftföring användes denna princip. Växlare kan här dimensioneras för enbart min uteluftsflöde enl fig 10. I FRÅNLUFT e kj TILLUFT Fig 10 Sugande tilluftsfläkt och tryckande frånluftsfläkt. Värmeväxlare dimen- sionerad för min uteluftsflöde.
14 Normalt erfordras ej filter i frånluft vid roterande värmeväxlare. Torrt stoft passerar vanligen rotor eller fastnar på rotorytan. Stoft på rotorytan medryckes vid ändrad luftriktning i tilluftkanal och upptages i tillluftsfilter som skall placeras efter växlare. Filter i frånluft erfordras endast installationer i industriella där frånluft stoft. Grundfilter i tilluft före växlare erfordras enbart i områden med mycket förorenad luft. Där osäkerhet innehåller oljedimma och klibbigt föreligger beträffande behovet av förfilter förberedes utrymme för senare installation av filter. 3.2 VÄTSKEKOPPLADE VÄRMEVÄX- LARE 1 anläggningar med vätskekopplade batteriväxlare är oftast lamellavstånd mycket små, ned till ca 2,0 mm, för att minimera batteristorlek. Detta medför att stoft i luftströmmen kommer att avsättas på batterifronten. För att förhindra igensättning av batteri krävs således vid dessa lamellavstånd en filtrering av luften före växlare. 1 frånluft väljes oftast grundfilter i filterklass G85 och i tilluft den filterklass som motiveras av anslutna lokaler. 1 anläggningar med hälsovådlig frånluft t ex laboratorier, där utbyte av filter kräver speciella arrangemang, är automatisk spolning av batterier att rekommendera. Härvid bortspolas accumulerat stoft på batterifront med jämna tidsintervall, ca 1 gång per vecka. På grund av det stora erforderliga vattenflödet installeras i dessa fall en ackumulatortank dimensionerad för rörsystemets totala volym. Efter fyllning av tank vid varje spolning startas pump för rundcirkulation mellan batteri och tank. Spolning bör pågå under ca 15 min. Efter avslutad spolning tömmes tank. Beakta installation av golvbrunn i anslutning till b atterier vid detta alternativ. Ventiler och pumpar i värmeåtervinningssystem för laboratorier placeras utanför luftströmmen i frånluftssystem. 1 anläggningar där filter eller spolning ej kan installeras måste lamellavstånd väljas så stort att stoft medryckes genom batteri. Detta kräver lamellavstånd av min ca 4-5 mm. Exakt lamellavstånd måste här anpassas till stoftinnehåll i luftströmmen. Vid tillblandning av värmebärare för cirkulation mellan batterier krävs blandningskärl. Inblandning av glykol eller annat frostskyddsmedel i vatten kan erhållas genom rundcirkulation med pump tillbaka till kärl via växelven-
15 tu. Växelventil används för omställning av vätskeflöde till blandningskärl alternativt till värmebärarsystem vid påfyllning av rörsystem. Vid små fyllnadsmängder (ca 500 1) dimensioneras blandningskärl för att rymma hela systemets fyllning. Utlopp från säkerhetsventil skall mynna.i blandningskärl. Filtrering av värmebärare är att rekommendera vid system med glykol. Glykolen löser upp korrosionsprodukter som ofta finns på rörsystemets insida och som även lossnar vid svetsning och kan förorsaka igensättningar i ventiler och växlare. Vid installation av torr pump i glykolkrets skall tätning för glykolläckage beaktas. anger mätfel för strypventil TA typ STAD. Fri rörsträcka skall om möjligt vara ca 10 x rördiametern före ventil och ca 2 till 3 x rördiametern efter ventil. Vid stora system beaktas eventuell installation av värmemätning i återvinningssystem för kontroll av energibesparing. Övervakning av verkningsgrad bör även ske via verkningsgradsmätare försedd med larm vid låg verkningsgrad. Rörsystem skall förses med mätuttag i form av dykrör eller mätuttag för direktmätning i värmebärare före och efter varje batteri för kontroll Parallellt av verkningsgrad. med dessa mätuttag skall även termometrar installeras för den kontinuerliga tillsynen. För instrypning av varje b atteri i återvinningssystem med flera parallella batterier krävs kalibrerade strypventiler för uppmätning av flöden till varje batteri. system med enbart ett batteri i respektive luftström är installation av en strypventil för endera av batterierna tillräcklig. Vid montage av strypventiler beaktas att denna dimensioneras så att området närmast stängd ventil ej behöver utnyttjas emedan mätfelet ökar i detta inställningsområde. Mätfel upp till 20% kan erhållas. Se fig 14 vilken
16 2xd SV 10xd FRÅNLUFT UTRYMME FÖR TEMPERATUR - MÄTNING, MIN 200 mm TILLUFT MU Y T _3' T MU : MÄTUTTAG 2sd : FRI RÖRSTRÄCKA EFTER STRYPVENTIL 10x d : FRI RÖRSTRÄCKA FÖRE STRYPVENTIL d : RÖRDIAMETER I MU Fig 11 Princi schema för vätskeko lad värmeväxlare.
17 3. 3 PLATTVARNEVAXLARE 1 anläggningar med plattvärmeväxlare installeras oftast filter med filterklass G85 i frånluft för normala komfortanläggningar. Detta reducerar rengöringsintervall för växlare som kan vara besvärliga att rengöra. Filter i tilluft väljes i den filterklass som motiveras av anslutna lokaler. FRÅNLUFT TILLUFT Fig 12 P1 attvärmeväxl are
le 4. BESIKTNING OCH PROVNING AV VÄRMEVÄXLARE 4.1 ALLMÄNT En viktig förutsättning för provning av en värmeväxlares verkningsgrad är att anläggningen projekteras så att förutsättning finns för mätning av till- och frånluftsflöden med relativt små mätfel. Temperaturverknings graden vid värmeåtervinning är beroende av till - och frånluftsflöden och förhållandet dem emellan. Stora mätfel vid mätning av luftflödet ger därför också stora avvikelser i beräknad temperaturverkningsgrad. Se fig 13. 70 TEMPERATURVERKN. GRAD % TILLUFTSFL ÖDE % AV NOM. FLÖDE 65 60 70 80 110 Fig 13 Exempel på temperaturverkningsgrader vid avvikande till- och frånluftsflöden. FRÅNLUFTS FLÖDE % AV NOM. FLÖDE
19 De temperaturer som kan uppmätas utan större mätfel är uteluftstemperatur frånluftstemperatur Temperatur t2 i tilluft (t1) och (t3). efter värmeväxlare, och t4 i frånluft, är däremot svårare att mäta med någorlunda små mätfel. För en roterande värmeväxlare kan tilluftstemperaturen direkt efter rotorns inträde i tilluftskanalen vara 5-10 C högre än direkt innan rotorn går ur tilluftskanalen. För andra typer av värmeväxlare erhålls temperatur även varierande över växlararean vid luftens utträde ur växlaren. Av detta framgår att mätning måste utföras i ett flertal punkter så att ett representativt medelvärde erhålls. (gäller ftt t3 t4 t3 - tl frånluftsflöden) Vid kontroll för vätskekopplade värmeväxlare tillkommer vid lika till- och av verkningsgrad även krav på noggrann mätning av värmebärarflöde, temperaturer och halten av frostskyddsmedel. Utförs mätning efter fläkt har temperaturskiktningar utjämnats till stor del. Härvid bör dock kompensation ske för värmetillskott från fläkt. På tilluftssidan erhålls även störningar vid mätning av lufttemperatur p g a värmestrålning från eventuellt värmebatteri placerat direkt efter värmeväxlare. I sådana fall torde den bästa noggrannheten erhållas genom mätning av temperatur på frånluftssidan efter växlare. Vid lika stora till- och frånluftsflöden och utan avfuktning i frånluft är temperaturdiffe rensen t3 - t4 lika med t2 - tl varför temperaturverknings graden i detta fall även kan definieras som
20 4.2 MÄTNING AV LUFTFLÖDEN kapaciluftflöde vid +20 C. Vid provning lares av en värrneväx temperaturverkningsgrad krävs att luftflödena kan uppmätas med så små mätfel som möjligt. Härmed kan toleranskravet på största tillåtna avvikelse från angiven verkningsgrad skärpas. Vid projektering av luftbehandlingsanläggningar bör mätmetoder betecknade All, A12 alternativt A2, enligt Nordiska ventilationsgruppens "Metoder för mätning av luftflöden i ventilationsinstallationer" T32:1982, kunna tilllämpas. Detta gäller mätpunkter i nära anslutning till värmeväxlare för att reducera inverkan av läckluft i kanalsystem. Vid metodfel ca 5% som gäller. för ovan nämnda mätmetoder torde ett totalt rnätfel av ca ± 6-8ö kunna innehållas. 1 mätfel mätmetodfel ingår mätinstrumentfel, och avläsningsfel. i VVS-AMA 83 anges att uppmätt flöde ej får avvika från projekterat flöde med mer än 15% inklusive mätfel. Ned mätfel enligt ovan får alltså uppmätt flöde således avvika med max 7-94 (15-8 resp 15-6) från projekterat flöde. Uppmätta flöden används vid avläsning av verkningsgrad enligt tillverkarens 4.3 MÄTNING AV TEMPERATUR EFTER VÄRMEVÄXLARE Som tidigare nämnts varierar lufttemperaturen efter värmeväxlare. Differensen mellan olika punkter Av detta kan vara 5-10 C. skäl är det således viktigt att en representativ temperatur uppmäts. Denna kan erhållas på följande sätt. Alt. 1 Nio st termoelement seriekopplas och fördelas jämnt över kanaltvärsnittet, medelvärdet varvid avläses. Uppskattat mätfel är vid denna metod ca ±0,5 i anslutning till växlare kan detta utnyttjas av lufttemperatur för mätning enligt metod benämnd "Eahcometoden". VVS nr 11. 1979. Alt. 2 Vid värmebatteri installerat Vid mätning enligt alt 2 avstängs ventiler mot värmevattensidan och cirkulation genom batteri erhålles enbart via shuntpump. Temperatur efter växlare skall överstiga 0 C tetsdiagram eller vid annan för att förhindra frysning i bestämning av verkningsgrad. batteri.efter en tid av ca 3-5 Katalogdata gäller i regel för min har vattentemperaturen anluftflöden vid +20 C. Vid av- tagit luftens medeltemperatur. vikande temperatur omräknas luftflödet till ekvivalent Vattentemperaturen avläses genom isolerat termoelement
21 eller temperaturmätare i dykrör eller annat mätuttag. Uppskattat mätfel vid denna metod är mindre än ca ± 0,5 C. Temperatur i värmebärare till och från batteri avläses genom isolerat termoelement på rör eller temperaturmätare i dykrör eller annat mätuttag. upp till ±20å erhållas. Ventiler bör således ej väljas alltför stora så att detta strypområde undviks. Erhållna mätfel vid strypventil TA typ STA-D framgår av fig 14. Avnk.lw+ lo+ tlödtlt vid olika iörirtellrtir ynr Temperaturmätare för mätningar skall vara kalibrerade. instrumentfel bör vara mindre än + 0,2 C. Avläsningsfel bör vara mindre än ± 0, 2 C.,o e 6 0 0.5 1.0 1,5 2.0 2.5 3.0 3.0 1.0 Fo...l.,hJnq 4.4 MÄTNING AV VÄRMEBÄRARFLÖDE FÖR VÄTSKEKOPPLARE VÄRME- VÄXLARE Värmebärarflödet till respektive batteri mäts genom installerade strypventiler med uttag. Strypventiler skall monteras i rörsystem så att störningar rörinkopplingar från ventiler, och dyligt, som kan påverka mätresultatet, undviks. En fri rörsträcka på ca 10 ggr inre rördiametern att rekommendera. Störningar efter ventiler påverkar mätresultatet obetydligt. En fri rörsträcka på ca 2-3 ggr inre diametern kan rekommenderas. Uppfylls ovanstående krav på inkoppling av strypventil kan mätfel av ca 5% innehållas. Detta mätfel gäller dock endast vid mindre Vid stora strypningar mätfel instrypningar. kan är Fig 14 Mätfel för strypventil typ Vid tillsats STA-D av frostskyddsmedel i värmebärare måste avläst tryckfall över strypventil korrigeras med hänsyn till densitet och temperatur. Om t ex värmebärare består av 30 vikts- % etylenglykol och temperaturen är +10 C fås densiteten 1042 kg/m3. Avläst tryckfall över strypventil minskas med 4,2% emedan densiteten för etylenglykol i detta fall är 4,20 högre än för vatten (1042.100) 1000 Erhållet korrigerat värde används vid avläsning av aktuellt flöde enligt diagram för strypventil. Vid beräkning av värmeeffekt med utgångspunkt från flöde och temperaturdifferens skall korrigering ske för värmekapacitet i förhållande till vatten. För etylenglykol enligt ovan gäller omräkningsfaktor 0,93 i förhållande till vatten.
22 VERKNINGSGRAD Sedan luftflöden, 4.5 BERÄKNING AV TEMPERATUR- värmebärarflöden och temperaturer uppmätts enligt föregående beräknas temperaturverkningsgrad enligt följande: t2- tl t3 t2 t 4 t1 Vid mätfel ±10% kan relativ avvikelse i verkningsgrad på ca ±12% accepteras. Vid mätfel ± 15å kan relativ avvikelse i verkningsgrad på ca ±15% accepteras. Vid avvikelser i temperaturverkningsgrad utöver ovan nämnda avvikelser bör orsak till avvikelse undersökas. Möjliga orsaker kan vara felaktigt värmebärarflöde, styrventil för uppmätning av flöde skall vara riktigt dimensionerad med mätfel ca 5 nedsmutsning av växlarytor, snedfördelning växlare. av luft över r ' t t 2 _ t l t3 - t1 Erhållen verkningsgrad jämföres sedan med projekterad verkningsgrad och katalogdata. Om uppmätta luftflöden avviker från projekterade flöden skall de uppmätta flödena gälla vid avläsning av verkningsgrad enligt tillverkarens kapacitetsdiagram eller annan beräkningsmetod. Acceptabla avvikelser från projekterad verkningsgrad är främst beroende av erhållet mätfel vid uppmätning av luftflöden. Vid mätfel 5% kan relativ avvikelse i verkningsgrad på ca ±8% accepteras. För kontroll av mätningar bör värmebalansberäkning utföras mellan till- och frånluft samt för vätskekopplade värmeväxlare även överförd värme via värmebär Betecknas are. tilluftsflödet q F q g T(kg/s), frånluftsflödet g (kg/s), lufttemperaturer enligt föregående, värmebärarf lödet qw (kg/s), värmebärarens värmekapacitet (kj/kg C) Cw och värmebärarens temperaturer tw1 och tw2 fås värmebalansen om avfuktning ej erhålls i frånluft: q T (t2-tl) = q gf (t3-t4) _ g qw. Cw.(twl-tw2)