effektivare distribution av fjärrkyla

effektivare distribution av fjärrkyla Olle Källman, Jarl Magnusson AB Per Hindersson, Jarl Magnusson AB Börje Nord, BN Consulting Forskning och Utveckling 2004:111

EFFEKTIVARE DISTRIBUTION AV FJÄRRKYLA Olle Källman, Jarl Magnusson AB Per Hindersson, Jarl Magnusson AB Börje Nord, BN Consulting Forskning och Utveckling 2004:111 ISSN 1401-9264 2004 Svensk Fjärrvärme AB Art nr FoU 2004:111

I rapportserien publicerar projektledaren resultaten från sitt projekt. Publiceringen innebär inte att Svensk Fjärrvärme AB tagit ställning till slutsatserna och resultaten. 2

Sammanfattning FOU 2004:111 Effekten i ett nät för fjärrkyla är direkt proportionell mot temperaturdifferensen. En lägre returtemperatur medför högre vattengenomströmning, vilket leder till sämre effektivitet i systemet och därmed högre kostnader för både leverantör och kund. Nät där kunden håller den avtalade returtemperaturen, eller högre, ger ökad leveranssäkerhet och lägre kostnader. Rapporten sammanställer olika tekniska möjligheter och åtgärder som kan genomföras i en fastighet för en effektivare distribution av fjärrkyla. Fokus har legat på möjligheter och åtgärder att öka returtemperaturen i nätet. Simuleringar och beräkningar har genomförts för tre olika fall med kylsystem som försörjer ett moduluppbyggt kontor på 2000 m 2 med kyla. Fall A Grundfall med kyld tilluft minflöde enligt krav Fall B VAV-system med kyld tilluft ökat luftflöde Fall C CAV-system med kyld tilluft och aktiva kylbafflar Utifrån dessa diskuteras vilka tekniska åtgärder som kan genomföras för att effektivisera distributionen av fjärrkyla. De viktigaste slutsatserna från detta projekt kan sammanfattas i följande punkter: Att öka antalet vattenvägar i ett batteri för kylning av uteluft, är ett mycket effektivt sätt att öka returtemperaturen i en fastighets köldbärarkrets. Det är möjligt att ställa högre krav än 16 o C respektive 18 o C på returtemperaturen från batterier vid kylning av uteluft En högre dimensionerande utomhustemperatur vid dimensionering av kylbatterier är inte att rekommendera som en framkomlig väg för att höja returtemperaturer i fjärrkylsystem Dimensionering efter en högre dimensionerande utetemperatur ger högre abonnerad effekt vilken utnyttjas ett fåtal timmar per år. Alternativet med lägre dimensionerande utetemperatur frigör effekt till nya kunder Det ska inte finnas ett förbestämt och entydigt temperaturkrav på fjärrkylans returtemperatur Kravet på returtemperaturen för fjärrkylan ska vara en funktion av temperaturen på fastighetens ingående köldbärarkrets till kylväxlare. 3

Summary FOU 2004:11 More efficient distribution of district cooling The output in a network for district cooling is directly proportional to the temperature difference. A lower return temperature gives a higher water through-flow, which in turn leads to a lower system efficiency and thereby higher costs to both supplier and customer. A network in which the customer receives the agreed return temperature, or higher, gives greater reliability of supply and lower costs. The report presents various technical options and measures that can be installed in a property for an effective distribution of district cooling. The focus has been oriented towards options and measures for increasing the return temperature in the network. Simulations and calculations have been conducted for three different cases with cooling systems that supply a modular-structured 2000 m 2 office with cooling. Case A Basic case with cooled supply air minimum flow as per requirements Case B VAV system with cooled supply air increased air flow Case C CAV system with cooled supply air and active cooling baffles On the basis of the above cases, the report discusses which technical measures can be carried out in order to increase the efficiency of district cooling distribution. The most important conclusions drawn from this project can be summarised as follows: Increasing the number of water channels in a coil for cooling outdoor air is a very effective way of increasing the return temperature in a property brine cycle. It is possible to place higher demands than 16 o C and 18 o C on the return temperature from coils for the cooling of outdoor air A higher outdoor design temperature when sizing cooling coils is not to be recommended as a practicable way of raising the return temperature in a district cooling system Sizing on the basis of a higher outdoor design temperature gives a higher subscribed power that is used for a few hours per year. The alternative involving a lower outdoor design temperature releases power for new customers There must not be a predetermined and uniform temperature demand for the district cooling return temperature The demand on the return temperature for district cooling shall be a function of the temperature of the brine cycle for the cooling exchanger in the property. 4

Innehållsförteckning 1. Inledning...7 1.1. Bakgrund... 7 1.2. Syfte... 7 1.3. Genomförande... 7 2. Vad är rätt termiskt klimat...8 2.1. Allmänt... 8 2.2. Socialstyrelsen... 8 2.3. Arbetsmiljöverket... 9 2.4. Boverket... 10 2.5. Energimyndigheten... 10 2.6. Svenska Inneklimatinstitutet... 10 3. Fjärrkyla...12 3.1. Temperaturnivåer... 12 3.2. Fjärrkylecentraler... 13 4. Byggnadens klimatsystem...15 4.1. Dimensionerande utetemperatur... 15 4.2. Kylbehov... 15 4.3. Komfortkyla... 15 4.4. System med luftburen kyla... 16 4.4.1. System med konstant luftflöde (CAV-system)... 16 4.4.2. System med variabelt luftflöde (VAV-system)... 17 4.5. System med vattenburen kyla... 17 4.6. Kombinerade system... 18 4.7. Komponenter... 18 4.7.1. Batteri... 18 4.7.2. Fläktkonvektorer (Fancoil)... 21 4.7.3. Induktionsapparater... 22 4.7.4. Konvektiv kylapparat (Kylbaffel)... 23 4.7.5. Strålande kylapparat (Kyltak, kylpanel)... 23 5. Kylsystem...24 5.1. Allmänt... 24 5.2. Simuleringsfall A Grundfall med kyld tilluft... 26 5.3. Simuleringsfall B VAV-system med kyld tilluft... 28 5.4. Simuleringsfall C CAV-system med kyld tilluft och kylbafflar. 31 6. Systemtekniska åtgärder för en effektivare distribution..33 6.1. Tilluftsaggregat... 33 5

6.2. VAV-system med kyld tilluft... 39 6.3. CAV-system med kyld tilluft och kylbafflar... 41 7. Ytterligare åtgärder för en effektivare distribution... 44 7.1. Ersätt 3-vägsventiler med 2-vägsventiler... 44 7.2. Styr tilluftsbatterierna rätt... 44 7.3. Komponenter i serie... 45 7.4. Läckande shuntventiler... 45 7.5. Förebyggande underhåll... 45 8. Resultat och diskussioner... 46 8.1. Antal vattenvägar... 46 8.2. Dimensionerande utetemperatur... 47 8.3. Dimensionerande returtemperatur... 49 9. Referenser... 51 Bilagor: Bilaga A Bilaga B Bilaga C Simuleringsfall A Grundfall med kyld tilluft Simuleringsfall B VAV-system med kyld tilluft Simuleringsfall C CAV-system med kyld tilluft och kylbafflar Bilaga D IDA Klimat och Energi 3.0 6

1. Inledning 1.1. Bakgrund Fjärrkyla är en effektiv teknik att producera och distribuera kyla. Detta gäller inte minst de miljöfördelar som kan uppnås, både för den yttre miljön och för den inre miljön i byggnader. Skärpta regler för köldmedier, i enlighet med Köldmediekungörelsen, medför också ett ökat intresse för fjärrkyla. Detta ökande intresse bör tillvaratas innan kunderna investerar i alternativa system. Effekten i ett nät för fjärrkyla är direkt proportionell mot temperaturdifferensen. En lägre returtemperatur medför högre vattengenomströmning, vilket leder till sämre effektivitet i systemet och därmed högre kostnader för både leverantör och kund. Nät där kunden håller den avtalade returtemperaturen, eller högre, ger ökad leveranssäkerhet och lägre kostnader. 1.2. Syfte Målet för föreliggande projekt är att sammanställa de tekniska möjligheter och åtgärder som kan genomföras i en fastighet för en effektivare distribution av fjärrkyla, med fokus på möjligheter och åtgärder att öka returtemperaturen i nätet. 1.3. Genomförande Projektet genomförs genom att sammanställa aktuella tekniker och system, diskutera tekniska åtgärder att effektivisera distributionen och därefter med hjälp av beräkningar och simuleringar göra en utvärdering av de olika åtgärdsförslagen. Finansiär av projektet är Svensk Fjärrvärme. Projektet har genomförts med Olle Källman, Jarl Magnusson AB, som projektledare. Som underkonsult har anlitats Börje Nord, BN Consulting. Referensgruppen har utgjorts av: Lars Eliasson Fortum Henrik Feldhusen Svensk Fjärrvärme Lars Filipsson NorrEnergi Anders Tvärne Svensk Fjärrvärme 7

2. Vad är rätt termiskt klimat 2.1. Allmänt Lufttemperaturen är den faktor som har störst betydelse för termisk komfort. Den temperatur som en person upplever beror av ett flertal faktorer såsom lufttemperaturen, strålningsutbytet med kalla och varma ytor, lufthastighet mm. Utifrån detta finns ett antal sammansatta temperaturbegrepp definierade. Det vanligast förekommande är begreppet operativ temperatur som tar hänsyn till lufttemperatur och omgivande ytors temperaturer. Den operativa temperaturen är ett ungefärligt medelvärde av luftens temperatur i rummet och omgivande rumsytors temperatur. Det finns 3 myndigheter som ställer krav på inomhusklimatet. Kraven gäller dock lägsta godtagbara värden och kan inte ses som riktlinjer för ett bra klimat. De tre myndigheterna är: Socialstyrelsen Arbetsmiljöverket Boverket Förutom dessa tre myndigheter kan nämnas Energimyndigheten (STEM) och Svenska Inneklimatinstitutet (SIKI) som tagit fram riktlinjer för inneklimat. Dessa riktlinjer är dock frivilliga att använda men används i praktiken som krav vid projektering och upphandling. 2.2. Socialstyrelsen Riktlinjer för termiskt inomhusklimat finns i Allmänna råd från Socialstyrelsen 1988:2. Råden syftar till att ge miljö- och hälsoskyddsnämnden vägledning om åtgärder som den bör vidta samt vilka bedömningsgrunder som bör tillämpas. Socialstyrelsens riktvärden för bedömning av det termiska klimatet i bostäder m m har starkt fokus mot kalla förhållanden och vilka villkor som då bör uppfyllas för det termiska inomhusklimatet. Vad som gäller för varma förhållanden kan sammanfattas enligt följande råd: Sanitär olägenhet bör bedömas föreligga om den operativa temperaturen under icke uppvärmningsperiod varaktigt överskrider +26 o C eller under kortare perioder överskrider +28 o C. 8

2.3. Arbetsmiljöverket Arbetsmiljöverket (f.d. Arbetarskyddsstyrelsen) har regeringens uppdrag att mer i detalj reglera vad som ska gälla för arbetslokaler. Detta gör de genom att i sin författningssamling, AFS, ge ut föreskrifter och allmänna råd som preciserar vilka krav som ska ställas arbetsmiljön. Arbetsmiljöreglerna gäller för anställda, men också för elever och reglerna finns för att säkerställa en miniminivå för både godtagbar säkerhet och värmekomfort i arbetet. Det finns inga särskilda regler för kontor eller skolor, utan de regler som ska tillämpas måste hämtas i allmänna bestämmelser som gäller för alla slags arbetsplatser. Regler om rumsklimat finns att läsa i föreskrifter AFS 2000:42, Arbetsplatsens utformning, där det står följande att läsa under rubriken Termiskt klimat, med bäring på kyla. 31 Arbetsplatser inomhus, arbetslokaler och personalutrymmen skall ha lämpligt termiskt klimat. Det skall vara anpassat till arbetets art, om arbetet är lätt eller tungt och om det är rörligt eller utförs stillasittande. Arbetsplatser utomhus skall så långt som möjligt vara utformade så att de arbetande skyddas mot väder och vind. I AFS 2000:42 finns även riktlinjer för tilluft och besvärande drag. 23 Luft skall tillföras på så sätt som i varje särskilt fall är lämpligt, och så att besvärande drag inte uppstår. Om det behövs, skall luften vara förvärmd, renad eller behandlad på annat sätt. Normalt brukar lufthastigheter mindre än 0,15 0,20 m/s uppfattas som dragfria. Det som sägs i 31 om lämpligt termiskt klimat är ett allmänt formulerat funktionskrav, där den temperatur som kan godtas måste bedömas från fall till fall. Arbetsmiljöverket har sammanställt svar på några av de vanligaste frågorna om temperatur inomhus. I detta PM (CTB 2199/01) sägs sammanfattningsvis Om lufttemperaturen vid lätt och stillasittande arbete varaktigt avviker från 20-26 o C sommartid finns det anledning att se till att det termiska klimatet undersöks närmare. 9

2.4. Boverket Boverkets byggregler BFS 1993:57 med ändringar till och med 2002:19 innehåller föreskrifter och allmänna råd till bl.a. Plan- och bygglagen (1987:10), PBL och Lagen (1994:847) om tekniska egenskapskrav på byggnadsverk, m.m., BVF. Kapitel 6:41 behandlar termiskt rumsklimat. Föreskrifterna gäller när en byggnad uppförs, beträffande tillbyggda delar, när en byggnad byggs till, mark- och rivningsarbeten samt för tomter som tas i anspråk för bebyggelse. De allmänna råden innehåller generella rekommendationer och anger hur man kan eller bör handla för att uppfylla föreskrifterna. Möjligheterna finns att välja andra lösningar än de som finns i de allmänna råden, om man uppfyller föreskrifterna. I kapitel 6:41 Termiskt rumsklimat finns följande föreskrift: Föreskrift: Byggnader som innehåller bostäder, arbetslokaler eller likvärdiga utrymmen där personer vistas mer än tillfälligt, skall utformas så att ett tillfredsställande inomhusklimat kan erhållas. 2.5. Energimyndigheten Energimyndigheten har tagit fram programkrav för ventilation och inneklimat vid omoch nybyggnad av kontor, skolor och bostäder. Programkraven är frivilliga att använda och inte något lagkrav. Syftet med programkraven är att underlätta för beställare och andra i branschen att uppnå en bra inomhusmiljö i ny- och ombyggnadsprojekt, samtidigt som den yttre miljön belastas så lite som möjligt. Programkraven för operativa temperaturer under sommarsäsong för kontor och skolor visas i tabell 1. Tabell 1 Energimyndighetens programkrav för operativ temperatur Table 1 Swedish Energy Agency design requirements for operative temperature Operativ temperatur under sommarsäsong Normalt 24 o C +/- 2 o C Kortare perioder Max 27 o C Min 20 o C 2.6. Svenska Inneklimatinstitutet Svenska Inneklimatinstitutet (SIKI) är en ideell, opartisk organisation som vill sprida kunskap om inneklimatets betydelse. Syftet är att ge underlag till byggherrar, projektörer och förvaltare m.fl. att utforma byggnader med rätt kvalitet på inneklimatoch ventilationssystem. SIKI har givit ut ett flertal skrifter med handböcker, riktlinjer och anvisningar för inneklimat. 10

Riktlinjerna är ett dokument för frivillig tillämpning, specificerar olika kvalitetsnivåer för inneklimatet. Här ges underlag för bedömning av inneklimatkvalitet, som referenshandling för projektering och inneklimatsystem samt hjälpmedel att beräkna ett lämpligt inneklimat. För det termiska inneklimatet anger SIKI tre kvalitetsklasser TQ1, TQ2 och TQ3 där TQ1 är den högsta kvalitetsklassen. Om beställaren i avtalet inte anger någon kvalitetsklass, och för övrigt inte har specificerat inneklimatet, gäller myndigheternas lägsta godtagbara krav. Tabell 2 Operativ temperatur för kvalitetsklasser enligt SIKI Table 2 Operative temperature for quality classes as per SIKI Kvalitetsklass Operativ temperatur (t o ) TQ1 TQ2 TQ3 Vinterfall högsta värde optimalvärde lägsta värde 23 22 21 24 22 20 26 22 18 Sommarfall högsta värde optimalt värde lägsta värde 25,5 24,5 23,5 26 24,5 23 27 24,5 22 Kvalitetsklass TQ1 förutsätts normalt uppnås endast med individuell reglering av temperatur och även luftflöde. För TQ2 gäller normalt central kyla och för TQ3 krävs normalt inget kylbehov. Vid många tillämpningar används SIKIs riktlinjer vid beställning och projektering. 11

3. Fjärrkyla 3.1. Temperaturnivåer Enligt Svensk Fjärrvärmes tekniska bestämmelser FVF K:301 redovisar följande diagram de dimensionerande fram- och returtemperatur till och från fjärrkylecentralen. Dock skall diagrammet ses som ett exempel på systemtemperaturer i systemet och att lokala avvikelser kan förekomma. Diagram 1 Exempel på temperaturer i fjärrkylsystem Graph 1 Examples of temperatures in district cooling systems Fjärrkyla, dimensionerande fram- och returtemperaturer Vattentemperatur 20 18 Framtemperatur 16 Returtemperatur, nya anläggningar 14 Returtemperatur, gamla anläggningar 12 10 8 6 4 2 0-18 -16-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Utetemperatur I kapitel 3.3 Framledningstemperaturen i fjärrkylesystemet i samma tekniska bestämmelser FVF K:301 står att läsa: Den normalt lägsta framledningsdriftstemperaturen är 6 o C. Vid vissa driftsfall kan kylleverantören gå under den nivån. Beroende på kylleverantörens möjlighet att producera fjärrkyla kan framledningstemperaturerna variera. Driftsstrategin är beroende av nätets kapacitet och hur kylan produceras. Ett sätt att definiera fjärrkylans temperaturnivåer är att utgå från den dimensionerade utetemperaturen. I denna rapport används 25 o C och om denna temperatur används i diagrammet blir definitionen på fjärrkyla: Framtemperatur Returtemperatur 6 o C 16 o C (gäller för gamla anläggningar) 18 o C (gäller för nya anläggningar) 12

3.2. Fjärrkylecentraler Definitionen på fjärrkylecentral är enligt FVF K:301 ett aggregat som överför kyla från fjärrkylsystemet med växlare till byggnadens kylsystem. Leveransgräns är normalt servisventilerna innanför fastighetens grundmur och ventilerna ägs och monteras av kylleverantören. Fjärrkyla kan distribueras till byggnadens kylsystem antingen direkt eller indirekt med växlare. Ur driftsäkerhetssynpunkt är en indirekt anslutning med växlare att föredra men i enstaka fall kan fjärrkyla även distribueras direkt, utan växling till husets kylsystem. Figur 1 Anpassning av kylsystem till fjärrkyla Figure 1 Adaptation of cooling system to district cooling Vid direkt anslutning gäller kravet att komponenter i byggnadens kylkrets (sekundärsystemet) skall vara dimensionerade för samma tryckklass som gäller för fjärrkylsystemet. Det finns undantag om anslutning sker med tryckväxlare, men det är ännu ej kommersiellt prövat för fjärrkyla. Samma tryckklass som för fjärrkylenätet innebär PN10/ PN16 medan standard inom VVS är PN6. För direkta system innebär detta att byggnadens kylkrets bl a inte kan använda standardkomponenter, vilket medför högre kostnader. Vid en indirekt anslutning enligt figur 1 förloras cirka 1,5 o C i värmeväxlaren jämfört med direkt anslutning. Figur 1 är hämtad från Fortum Energifakta Installation av fjärrkylecentral. Det som förloras i försämrad temperaturdifferens kompenseras dock med en ökad leveranssäkerhet. Ett eventuellt läckage i byggnadens kylsystem kan få katastrofala följder, varför nästan all projektering idag rekommenderar indirekt anslutning. En annan fördel med indirekta system är ett klarare ansvarsförhållande. Det är mycket enklare att avgöra vem som har det juridiska ansvaret för eventuella skador och fel för ett indirekt system. En fördel med indirekta system är att differenstrycket hos kunden kan hållas lägre, varför värdefull pumpenergi kan sparas. Vid direkta system kan cirkulationen avstanna i högt belägna fastigheter eller i höga hus om det statiska trycket blir för högt. Detta problem uppstår inte för indirekta system. 13

Det primära systemet omfattar leverantörens anläggning fram till förbindelsepunkten hos kundens växlare. Inga ingrepp får göras i ett fjärrkylsystems primärsida utan leverantörens godkännande. Sekundärsystemet byggnadens kylkrets är fastighetsägarens ansvarsområde. Om åtgärder på byggnadens kylkrets kan påverka avtalade temperaturer och effekter skall dock åtgärderna ske i enlighet med leverantörens anvisningar. För det primära systemet ansvarar leverantören medan kunden ansvarar för det sekundära systemet (byggnadens kylkrets). I föreliggande rapport behandlas möjligheterna att via det sekundära systemet erhålla en effektivare distribution av fjärrkyla med fokus på ökad returtemperatur. 14

4. Byggnadens klimatsystem 4.1. Dimensionerande utetemperatur Vid dimensionering av värmeanläggningar är utetemperaturen en av många ingående parametrar. Den dimensionerande utetemperaturen kan sägas vara den högsta (eller för vinterfallet den lägsta) utomhustemperatur där acceptabel inomhustemperatur ska kunna upprätthållas. Den dimensionerande utetemperatur som skall användas, finns angiven i Dimensionerande Utetemperatur Byggnaders effektbehov, utgiven av Svensk Standard (SS 02 43 10). Underlaget till standarden är framtaget av SMHI och Institutionen för Uppvärmnings- och ventilationsteknik på KTH. Denna standard tar bland annat hänsyn både till byggnadernas termiska tröghet som risken för extrema temperaturer. Vid behov kan SMHI tillhandahålla en dimensionerande temperatur som tar hänsyn till lokala förhållanden. Fel val av den dimensionerande temperaturen ger en anläggning som inte får en optimal dimensionering. Ett för högt värde ger en överskattning av kyleffekten, vilket medför en överdimensionerad och dyrare anläggning. En för låg dimensionerande temperatur underskattar kylbehovet och anläggningen blir underdimensionerad, vilket resulterar i att rätt inneklimat inte uppnås. I denna rapport används en dimensionerande utetemperatur av 25 o C, vilken är det värde som gäller för bland annat Stockholm. 4.2. Kylbehov Inom i stort sett alla byggnader genereras värme från olika apparater och utrustningar, människor och belysning. Även solinstrålningen bidrar, i större eller mindre omfattning, till den interna värmegenereringen. För bostäder är den interna värmegenereringen låg och under en stor del av året finns ett underskott av värme varför värme måste tillföras. Vid de tillfällen då det finns ett värmeöverskott löser man det vanligtvis genom att man öppnar fönstren, samt med avsteg från komfort då temperaturen inomhus tillåts stiga. Kylsystem i bostadshus förkommer nästan inte alls i Sverige. Ett av undantagen är bostadsrättsföreningen Klosterlyckan i Lund, som försörjs med fjärrkyla från Lunds Energi. För lokaler och industribyggnader är situationen annorlunda. Här är den interna värmegenereringen relativt hög. Under en stor del av dygnet, och en stor del av året, finns för dessa byggnader ett värmeöverskott som måste kylas bort. Kylbehovet definieras som det värmeöverskott som måste bortföras från en byggnad för att temperaturen inomhus ska vara lägre än en förutbestämd högsta tillåten temperatur. 4.3. Komfortkyla Klimatsystemet i en byggnad skall klara av att hålla både önskvärt termiskt klimat och önskvärd luftkvalitet. Ett önskvärt termiskt klimat innebär främst att hålla temperaturen inom givna värden och behovet av komfortkyla föreligger då krav ställs på högsta tillåtna temperatur inomhus. 15

13500mm Svensk Fjärrvärme AB FoU 2004:111 Kylbehov är, enligt tidigare definition, det värmeöverskott som måste bortföras från byggnaden och det finns tre typer av klimatsystem som används för att aktivt kyla byggnader: System med luftburen kyla System med vattenburen kyla Kombinerade system där kyla tillförs med både luft och vatten 4.4. System med luftburen kyla I system med luftburen kyla bestäms det dimensionerande luftflödet utifrån kylbehovet. De termiska kraven, och inte kraven på luftkvalitet, är således de dimensionerande. Det finns två grundtyper av system för distribution av luftburen kyla. Dessa system är: CAV-system (Constant Air Volume) System med konstant luftflöde VAV-system (Variable Air Volume) System med variabelt luftflöde 4.4.1. System med konstant luftflöde (CAV-system) I CAV-system (Constant Air Volume) är luftflödet konstant medan temperaturen på luften som tillförs lokalerna kan varieras. Tilluftstemperaturen bereds i det centrala tilluftsaggregatet och temperaturen bestäms utifrån det rum som har det största kylbehovet. Ibland används även tvåhastighetsmotorer till fläktarna i CAV-system. Genom detta förfarande är det möjligt att reglera ner varvtalet, och därmed luftflödet, då kylbehovet är lågt. Luftflödet minskar då proportionellt lika mycket som varvtalet. Tilluftstemperaturen i ett CAV-system kan vara konstant eller varieras, beroende av hur man väljer att styra systemet. Om temperaturstyrningen sker centralt eller om temperaturen på tilluften är konstant korrigeras temperaturen under vintern i de enskilda rummen med t.ex. radiatorer. Figur 2 System med konstant luftflöde (CAV-system) Figure 2 System with constant air flow (CAV system) Frånluftsfläkt Tilluftsfläkt Värme växlare Luftvärmare Luftkylare 11250mm 16

13500mm Svensk Fjärrvärme AB FoU 2004:111 4.4.2. System med variabelt luftflöde (VAV-system) I ett VAV-system (Variable Air Volume) sker styrningen normalt mot att upprätthålla ett konstant statiskt tryck i tilluften. Luftflödet i systemet kan på detta sätt variera från det maximala under årets varmaste dagar, ner till cirka 20% av det maximala under årets kallaste dagar. I ett VAV-system kan flödet varieras kontinuerligt efter behov och luftflödet till varje enskilt rum regleras med hjälp av spjäll. Temperaturen på tilluften ändras inte om lasten ändras utan den hålls konstant. Figur 3 System med variabelt luftflöde (VAV-system) Figure 3 System with variable air flow (VAV system) Frånluftsfläkt Tilluftsfläkt Värme växlare Luftvärmare Luftkylare VAV-DON 11250mm 4.5. System med vattenburen kyla System med vattenburen kyla förser varje enskilt rum med det kylbehov som krävs. Kylningen av rummet sker då med hjälp av kylbafflar, kylpaneler, fläktkonvektorer eller induktionsapparater. Det luftburna system som finns används till att tillgodose kraven på luftkvalitet. Figur 4 System med vattenburen kyla Figure 4 System with waterborne cooling Frånluftsfläkt Tilluftsfläkt Värme växlare VAVenhet VAVenhet Luftvärmare Aktiv kylbaffel 17

4.6. Kombinerade system De olika systemen för vattenburen kyla och luftburen kyla kan kombineras på en mängd olika sätt. Några tillfällen kan vara då det luftburna systemet inte har tillräcklig kylkapacitet eller vid platsbrist. I nyproduktion är det alltid en utredningsfas som föregår valet av kylsystem. Luft är ett media som ändå måste distribueras ut i lokalerna och luften har under 75-80% av året en temperatur som gör att den fungerar som frikyla. Vidare kan ju luft med fördel användas i utrymmen där man inte vill ha vatten som exempelvis i utrymmen med mycket elektronik. Nackdelen med luft är den låga specifika värmekapaciteten, som gör att det blir stora luftflöden och därmed stora byggnadsvolymer som tas i anspråk. Vidare kan det vara svårt att klara utrymmen med stora kylbehov om man samtidigt har komfortkrav i rummen. Nackdelarna med luft som köldbärare leder till att det vid nyproduktion sällan blir renodlade system med luftburen kyla, utan vanligtvis en mix av luft- och vattenburen kyla. Vid ombyggnad är det ofta svårt att transportera tillräckligt stora luftflöden i de befintliga kanalerna för att tillgodose kylbehovet. Vanligen finns det dock plats i undertak för de rör som behövs för att distribuera vattenburen kyla. I befintliga byggnader kompletteras därför det luftburna systemet vanligtvis med ett vattenburet system. 4.7. Komponenter 4.7.1. Batteri Användningsområdet för batterier är värmning eller kylning av luft och andra gaser. Det är ett mycket kostnadseffektivt sätt att kyla lokaler. Ett batteri är uppbyggt av ett antal rör som är sammankopplade till slingor. Köldbärarmediet strömmar genom rören medan luften strömmar utvändigt. Figur 5 Kylbatteri Figure 5 Cooling coil Djupet på batteriet bestäms av antalet rörrader. Kopplingen av rören och slingorna i batteriet kan varieras på ett mycket stort antal olika sätt för att uppnå det antal vattenvägar, och därmed den funktion på batteriet, som efterfrågas. Antalet vattenvägar anger hur många gånger köldbärarmediet passerar det medium som ska kylas. Kyleffekten i batterier regleras genom temperaturreglering eller flödesreglering. Vid temperaturreglering varieras temperaturen på inkommande flöde medan flödet genom batteriet är konstant. 18

Vid temperaturreglering är således flödet alltid detsamma i den inre kretsen. Temperaturen i den inre kretsen regleras genom att ventilen vid A öppnar eller stänger. Samma flöde som lämnar den inre kretsen kommer då att tillföras från den yttre. Vid ett ökat kylbehov öppnar ventilen och en kallare köldbärare från huvudsystemet tillförs den inre kretsen. På motsvarande sätt så stänger ventilen vid minskat kylbehov och mindre mängd köldbärare tillförs. De största fördelarna med temperaturreglering är: jämnare temperatur över batteriets yta relativt linjärt förhållande mellan flöde och kyleffekt A Figur 6 Temperaturreglering Figure 6 Temperature regulation Vid flödesreglering är temperaturen på inkommande köldbärare konstant. Flödet in till batteriet regleras genom att ventilen vid B öppnar alternativt stänger allt eftersom kylbehovet varierar. Vid flödesreglering minskar flödet genom batteriet vid minskat behov av kyla, vilket ger en ökad temperaturdifferens mellan inkommande och utgående temperatur på köldbärare. Denna temperaturdifferens medför att temperaturen över batteriets yta kommer att variera. Ju mindre flödet blir, desto större blir temperaturdifferensen på köldbärarmediet och desto större blir temperaturvariation över batteriets yta. Eftersom Figur 7 Flödesreglering temperaturen över batteriets yta varierar kommer den kylda luften Figure 7 Flow regulation som passerar genom batteriet att skikta sig och få olika temperatur beroende var i batteriet luften passerar. Detta gäller oavsett antalet vattenvägar lägre flöde medför alltid ökad skiktning. Det är svårt att blanda luft av olika temperatur och skiktningen kan medföra att tilluftens temperatur varierar från rum till rum. Detta är den viktigaste anledningarna till att använda temperaturreglering av batterier. Ytterligare en fördel med temperaturreglering är ett mer linjärt förhållande mellan flöde och effekt i enlighet med nedanstående diagram. X-axeln i diagrammet är det vätskeflöde som tillförs från den yttre kretsen (flödet över batteriet är konstant). B 19

Diagram 2 Förhållande mellan effekt och flöde vid temperaturreglering Graph 2 Relationship between power and flow during temperature regulation Temperaturreglering 35 30 25 20 15 10 Temperatur och Effekt [kw] 5 0,03 0,05 0,08 0,11 0,14 0,17 0,2 0,23 0,27 0,3 0,34 0,38 0,42 0,47 0,52 0,57 0,62 0 vätskeflöde [l/s] som tillförs från yttre kretsen Effekt Retur vätska Utgående luft Vad som händer vid temperaturreglering i ett batteri visas i figur 8. Flödet i den interna kretsen över batteriet är konstant. Dimensionerande data är: Uteluft TL1 25 o C / 50% RF Luftflöde 2,5 m 3 / s Utgående luft TL2 16 o C Vätsketemp in TV3 8 o C Figur 8 Köldbärartemperaturer som funktion av utetemperatur Figure 8 Brine temperatures as a function of outdoor temperature 20

Vid dimensionerande data är inkommande vätsketemperatur (TV1) 8 o C och utgående temperatur (TV2) 20 o C. När utomhustemperaturen TL1 sjunker så minskar kylbehovet. Styrventilen reglerar ner flödet i den yttre kretsen, mindre mängd kylbärare tillförs den interna kretsen över batteriet vilket resulterar i att TV1 ökar och TV2 minskar. Fortsätter utomhustemperaturen att sjunka så reglerar ventilen ner allt mer av flödet i den yttre kretsen. När TL1 är lika med TL2, dvs när utomhustemperaturen är densamma som utgående lufttemperatur efter batteriet, finns inget kylbehov. I den interna kretsen över batteriet är då inkommande och utgående temperaturer lika stora. Vid uppföljning av returtemperaturen i byggnadens kylkrets måste man vara observant på att denna temperatur sjunker vid utomhustemperaturer som är lägre än den dimensionerande. Läser man av byggnadens returtemperatur vid andra utomhustemperaturer än den dimensionerande, kan det vara värdefullt med diagram som visar förväntade värden. 4.7.2. Fläktkonvektorer (Fancoil) En fläktkonvektor är en enhet som kan användas för att tillföra värme eller kyla till ett rum. En alternativ benämning är fancoil. Kylan kan antingen vara våt eller torr, dvs med eller utan kondensation. Figur 9 är hämtad från referens 6. Fläktkonvektorer har en hög kyleffekt men även en relativt hög ljudnivå. I ett kylsystem består de i princip av en fläkt och ett kylbatteri. Fläkt Kylbatteri Fancoils utan kondensation är de enheter som installerats i brf Klosterlyckan i Lund, vilken är en av få bostadsfastigheter med fjärrkyla. Framledningstemperaturen är 14 o C och returen 17 o C. Tillopp 14 o C Figur 9 Fläktkonvektor Figure 9 Fan coil unit För fancoil med kondensation är kylkretsen dimensionerad för våt kyla, dvs fuktinnehållet i luften kommer att kondensera. Våt kyla är inte lika vanligt förekommande som torr kyla, till största delen beroende på att tilluften blir för kall och klimatet upplevs som obehagligt. Dessa aggregat används mestadels då en stor kyleffekt krävs för en liten yta, exempelvis dator- och serverrum. I dessa fall krävs installation av dräneringsledningar och kondensisolering. 21

Fancoil med kondensation dimensioneras med en tilloppstemperatur av 7 o C och en returtemperatur på 12 o C. Tillopp 7 o C Figur 10 Fläktkonvektor (kondensation) Figure 10 Fan coil unit (condensation) 4.7.3. Induktionsapparater Tilluft från tilluftsaggregatet tillförs med hög hastighet. Den drar med sig rumsluft, som kyls i induktionsapparaten. Figur 11 är hämtad från referens 6. Rumsluft Kylbatteri Kylkretsen dimensioneras för en tilloppstemperatur på 14 o C och en returtemperatur på 17-18 o C. Figur 11 Induktionsapparat Kyld luft till rum Figure 11 Induction unit Tilluft Induktionsapparater installeras antingen som fasadapparat som placeras på vägg eller som tilluftsbaffel placerad i tak. En alternativ benämning för den senare är även aktiv kylbaffel. Kyld luft till rum Kyld luft till rum Rumsluft Tilluft Rumsluft Tilluft Figur 12 Princip för fasadapparat Figure 12 Principle of the permiter wall unit Figur 13 Princip för aktiv kylbaffel Figure 13 Principle of the active chilled beam 22

4.7.4. Konvektiv kylapparat (Kylbaffel) Kylbaffel är en enhet som fungerar genom egenkonvektion där ett flänsbatteri kyler rummet. Kyleffekten avges genom konvektion då cirkulerande rumsluft strömmar genom kylbatteriet. Figur 14 är hämtad från referens 6. Genom att kombinera en kylbaffel med tilluftsanslutning ökar kyleffekten genom den så kallade induktionseffekten. Effekten regleras on/off med hjälp av en styrventil. Kylbafflar används i allt mindre omfattning på grund av begränsad kapacitet och relativt höga kostnader. Kylkretsen dimensioneras vanligen för en tilloppstempeartur på 14 o C och en returtemperatur på 17 o C. Tillopp 14 o C Figur 14 Kylbaffel Kyld luft till rum Figure 14 Chilled beam 4.7.5. Strålande kylapparat (Kyltak, kylpanel) Kyltak och kylpanel har betydligt större yta jämfört med kylbaffel och kyleffekten avges genom strålning. Figur 15 är hämtad från referens 6. I ett kyltak så strömmar det kalla vattnet i rör som är anslutna till en plåt i kylpanelen. Vattnet tar upp värmen från plåten som i sin tur kyler den varma rumsluften. Värme upptas även från rummet i form av strålning. Effekten regleras on/off med hjälp av en styrventil. För kylapparater med strålning dimensioneraskylkretsen för en tilloppstemperatur på 14 o C och en returtemperatur på 17 o C. Figur 15 Kylpanel Figure 15 Cooling panel 23

5. Kylsystem 5.1. Allmänt Vid projektering av ventilationstekniska lösningar kan två olika grundtyper av system väljas. CAV-system (Constant Air Volume) VAV-system (Variable Air Volume) System med konstant luftflöde System med variabelt luftflöde I denna rapport diskuteras CAV och VAV-system, vilka är de vanligast förekommande systemen i Sverige. Vid projektering utgår man från de krav beställarens har på systemet. Gällande myndighetskrav måste naturligtvis tillgodoses. De system som vi valt att genomföra beräkningar för, är kylsystem som försörjer en moduluppbyggd kontorsfastighet på 2000 m 2 med kyla. Varje modul har en yta av 25 m 2 och varje modul består av 2 kontor med mellanliggande korridor. Det ena kontoret har fönster placerat mot norr medan det andra kontoret har söderläge. Figur 16 Skiss över kontorsmodul á 25 m 2 Figure 16 Outline drawing of a 25 m 2 office module 24

Följande data gäller för varje enskilt kontor: Antal personer 1 st 8-17 vardagar Utrustning 150 W konstant Belysning 50 W konstant Fönster 3 glas klarglas Solavskärmning mellanliggande persien tidsstyrd Simuleringar har genomförts för 3 olika fall som redovisas i bilaga A- C. För beräkningarna används programmet IDA Klimat och Energi 3.0, vilket beskrivs i bilaga D. Fall A Grundfall med kyld tilluft minflöde enligt krav Fall B VAV-system med kyld tilluft ökat luftflöde Fall C CAV-system med kyld tilluft och aktiva kylbafflar Dimensionerande utetemperatur är 25 o C med en relativ fuktighet (RF) av 50%. Nedanstående diagram visar utomhustemperaturens variation över dygnet då den dimensionerande temperaturen är 25 o C. Diagram 3 Utomhustemperaturens variation över dygnet Graph 3 Variations in outdoor temperature per 24 hours C 28.0 27.0 26.0 25.0 23.0 22.0 21.0 2 19.0 17.0 16.0 15.0 Simuleringens sista dag: 2003-07-15 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Tilluftstemperatur, Deg-C Frånluftstemperatur, Deg-C Utetemperatur, Deg-C 25

5.2. Simuleringsfall A Grundfall med kyld tilluft Grundfall A visas i figur 17. Efter kylning i det centrala batteriet är tilluftens temperatur 16 o C. På grund av en temperaturökning i luftkanalerna blir inblåsningstemperaturen 18 o C till de enskilda modulerna. Kravet på inomhustemperaturen är att den får uppgå till maximalt 24 o C. Enligt AFS (Arbetarskyddsstyrelsens författningssamling) är kravet för god luftkvalitet 7 l/s, person plus 0,35 l/s, m 2. En modul med 2 kontor behöver således minst 0,91 l/s, m 2. Ett allmänt förekommande värde på luftflödet för att uppfylla god luftkvalitet för kontor är 1,25 l/s, m 2 vilket även används i grundfallet. Beräkningarna finns redovisande i bilaga A. Observera att beräkningarna i bilaga A är genomförda för en kontorsmodul á 25 m 2 vilken består av 2 kontor med mellanliggande korridor. För en kontorsfastighet på 2000 m 2 blir totala luftflödet genom batteriet 2,5 m 3 /s. Figur 17 Kyl- och ventilationssystem vid simuleringsfall A Figure 17 Cooling and ventilation system for Simulation Case A Luft 16 o C 2,5 m 3 /s 18 o C 26

Diagram 4 Huvudtemperaturer för kontor 10m 2 i söderläge Graph 4 Basic temperatures for a 10m 2 office facing south C Simuleringens sista dag: 2003-07-15 34.0 32.0 3 28.0 26.0 22.0 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Operativtemperatur 1, Deg-C Rumsluftens medeltemperatur, Deg-C På grund av solinstrålning och de interna lasterna klarar systemet inte av att tillgodose byggnadens kylbehov. Vid den dimensionerande utetemperaturen 25 o C kan systemet inte hålla en rumstemperatur på maximalt 24 o C. Rumstemperaturen kommer under hela dagen att ligga runt 30 o C, såsom beräkningarna visar i diagram 4. Med ett normflöde av q n på 1,25 l/s, m 2 kan man således inte tillgodose kylbehovet för detta kontor. Alternativen som står till buds är att öka luftflödet till varje modul eller att installera kompletterande rumsaggregat. Dessa båda alternativ redovisas i kapitel 5.3 respektive kapitel 5.4. 27

5.3. Simuleringsfall B VAV-system med kyld tilluft Ett alternativ för att klara kylbehovet utan att behöva installera kylbafflar, är att dimensionera upp batteriet till ett med större kyleffekt och öka luftflödet genom centralaggregatet. Beräkningarna för detta fall finns redovisande i bilaga B. Observera att beräkningarna i bilaga B är genomförda för en kontorsmodul á 25 m 2. Figur 18 Kyl- och ventilationssystem vid simuleringsfall B Figure 18 Cooling and ventilation system for Simulation Case B Luft 16 o C 8,0 m 3 /s 18 o C Systemmässigt är det ingen skillnad mellan detta beräkningsfall och grundfall A i kapitel 5.2. Luftflöden till en kontorsmodul, vid en dimensionerande utetemperatur på 25 o C, visas i diagram 5. För att klara kylbehovet för en kontorsmodul, kommer tilluftsflödet att variera mellan 77 l/s och 100 l/s, vilket motsvarar 3,1 4,0 l/s, m 2. 28

Diagram 5 Luftflöden genom centralaggregatet för simuleringsfall B Graph 5 Air flow through the central unit for Simulation Case B l/s 10 Simuleringens sista dag: 2003-07-15 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Frånluftsflöde, l/s Tilluftsflöde, l/s Diagram 6 Avgivna effekter i primärsystem för simuleringsfall B Graph 6 Specified power outputs in primary systems for Simulation Case B W Simuleringens sista dag: 2003-07-15 140 120 100 80 60 40 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Effekt till centrala kylbatteriet, W 29

Maximala kylbehovet, som uppnås vid dimensionerande temperatur, är drygt 1200 W för en kontorsmodul på 25 m 2. Omräknat ger detta en kyleffekt i luftbehandlingsaggregatet på 49,0 W/m 2 motsvarande 98,1 kw för ett kontor på 2000 m 2. Det nödvändiga flödet för att även klara kylbehovet, blir således betydligt högre jämfört med det minimiflöde som krävs för enbart god luftkvalitet enligt fall A i kapitel 5.2. För en kontorsfastighet på 2000 m 2 ger simuleringsfall B således ett totalt luftflöde genom batteriet 8,0 m 3 /s att jämföra med 2,5 m 3 /s för simuleringsfall A. 30

5.4. Simuleringsfall C CAV-system med kyld tilluft och kylbafflar Beräkningarna finns redovisande i bilaga C. Observera att beräkningarna i bilaga C är genomförda för en kontorsmodul á 25 m 2. I fall C sker beräkningarna för ett CAV-system kompletterat med aktiva kylbafflar i varje kontor, i enlighet med figur 19. Figur 19 Kyl- och ventilationssystem vid simuleringsfall C Figure 19 Cooling and ventilation system for Simulation Case C Luft 2,5 m 3 /s 25 o C Luft 16 o C Luft 18 o C Kylbafflar 44,6 kw I diagram 7 visas luftflöden genom centralaggregatet. Flödet av tilluft genom det centrala batteriet är 31,9 l/s, motsvarande 1,28 l/s, m 2 för en kontorsmodul på 25 m 2. Detta ger ett totalt flöde på 2,5 m 3 /s för en kontorsfastighet på 2000 m 2. Genom att komplettera grundfall A med aktiva kylbafflar, klarar systemet av att hålla inomhustemperaturen vid maximalt tillåtna 24 o C. Liksom tidigare är den dimensionerande utetemperaturen är 25 o C. 31

Diagram 7 Luftflöden genom centralaggregat för simuleringsfall C Graph 7 Air flow through central unit for Simulation Case C l/s 32.9 Simuleringens sista dag: 2003-07-15 32.8 32.7 32.6 32.5 32.4 32.3 32.2 32.1 32.0 31.9 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Frånluftsflöde, l/s Tilluftsflöde, l/s Observera att y-axeln gäller från 31.9 l/s till 32.9 l/s Enligt beräkningarna i bilaga C är den maximala effekten för kylbatteriet cirka 400 W och för rumskylare drygt 550 W. Dessa effekter gäller för en kontorsmodul på 25 m 2 vid den dimensionerande utetemperaturen. Räknar vi om dessa effekter till att gälla per m 2 och som den totala effekten för en kontorsfastighet på 2000 m 2 fås följande värden: Effekt per m 2 Kyleffekt luftbehandlingsaggregat 15,5 W/m 2 Kyleffekt rumsaggregat 22,3 W/m 2 Totalt 37,8 W/m 2 Total effekt (2000 m 2 ) Kyleffekt luftbehandlingsaggregat 31,6 kw Kyleffekt rumsaggregat 44,6 kw Totalt 75,6 kw 32

6. Systemtekniska åtgärder för en effektivare distribution 6.1. Tilluftsaggregat Figur 20 Schematisk skiss av tilluftsaggregat Figure 20 Schematic drawing of supply air unit 1 2 3 4 5 6 7 1 uteluftsintag 2 spjäll 3 filter 4 återvinningsbatteri 5 värmebatteri 6 kylbatteri 7 fläkt Ett kylbatteri dimensioneras efter de krav som ställs på systemtemperaturer. För byggnadens kylkrets har detta tidigare inneburit en ingående temperatur på köldbäraren på 8 o C och en utgående temperatur på 16 o C vid en dimensionerande utetemperatur på 25 o C. Om luftkylbatterier är dominerande så rekommenderar Tekniska bestämmelser för fjärrkyla FVF K:301 en returtemperatur på 18 o C, dock utan att ange vid vilken dimensionerande utetemperatur. Beräkningar har genomförts för ett kylbatteri för att bestämma vilken inverkan antal rörrader, antal vattenvägar och den dimensionerande utetemperaturen har på returtemperaturen för en byggnads kylkrets. 33

FläktWoods program Coil-version 7.5 har använts vid beräkningarna. Följande indata används för att exemplifiera hur ett batteri kan dimensioneras: Luftflöde 2,5 m 3 / s Rel luftfuktighet 50% Temperatur, uteluft 25 o C (dimensionerande utetemperatur) Utgående lufttemp 16 o C Ingående vattentemp 8 o C Programmet väljer ett passande typbatteri som i detta fall är ett batteri med 3 rörrader och 14 vattenvägar. Genom att variera antalet vattenvägar för detta batteri, kan vi se vilken påverkan dessa har på utgående köldbärartemperatur. Om vi sedan genomför beräkningarna på ett batteri med 4 rörrader, fås de värden som redovisas i tabell 3. Enligt kapitel 4.7.1 så bestäms djupet på batteriet av antalet rörrader medan antalet vattenvägar anger hur många gånger köldbärarmediet passerar det medium som ska kylas. Tabell 3 Effekt samt flöde och returtemperatur på köldbärare för batteri med 3 respektive 4 rörrader Table 3 Power and flow, and return temperature of brine for coil with 3 and 4 tube rows respectively Vattenvägar Effekt Flöde antal kw l/s 3 RÖRRADER 4 RÖRRADER T retur Effekt Flöde T retur o C kw l/s 2 29,5 2,19 11,2 27,5 1,83 11,6 4 30,2 1,3 13,5 29,4 1,1 14,4 6 31,7 1,12 14,8 29,7 0,84 16,5 8 32,3 0,97 15,9 30,4 0,73 17,9 10 32,6 0,91 16,6 31,1 0,68 18,9 12 32,7 0,87 17 31,6 0,65 19,6 14 33 0,84 17,4 31,7 0,63 20,1 16 32 0,62 20,4 o C 34 Som framgår av tabellen så kan batterier i lika grundutförande, det vill säga med lika antal rörrader, ge helt olika returtemperaturer. Exempelvis så varierar utgående temperatur mellan 11,2 o C och 17,4 o C för ett batteri med 3 rörrader. För ett batteri med 4 rörrader kan temperaturen variera mellan 11,6 o C och 20,4 o C. Den enda skillnaden är hur kopplingen gjorts med antalet vattenvägar. Att öka antalet vattenvägar är således ett mycket effektivt sätt att öka returtemperaturen. Val av batteri är en driftekonomisk optimering. Eventuella begränsningar i tryckfall för köldbärarkretsen kan alltid åtgärdas genom att t.ex. installera flera aggregat, ändra dimensioner på rör, ändra geometrin på batteri eller dela upp batteriet på flera delytor.

Det som är begränsande är hastigheten på köldbärarmediet i kombination med materialvalet i batteriet. Rekommendationer för detta, för att undvika erosionskorrosion, ges av leverantörer av batterier. Diagram 8 visar returtemperaturen som funktion av antalet vattenvägar för batterier med 3 respektive 4 rörrader. Dessutom visas hur returtemperaturen för lämpliga batterier med 2, 6, 8, 10 respektive 12 rörrader. Diagram 8 Returtemperatur för batteri som funktion av antal rörrader och antal vattenvägar Graph 8 Return temperature for coil as a function of the number of tube rows and number of water channels Returtemperatur 30 25 20 15 10 5 0 Ingående luft 25C / 50% RF utgående luft 16C ingående vätska 8C Batterityp 2R 2VV 3R 2VV 3R 4VV 3R 6VV 3R 8VV 3R 10VV 3R 12VV 3R 14VV 4R 2VV 4R 4VV 4R 6VV 4R 8VV 4R 10VV 4R 12VV 4R 14VV 4R 16VV 6R 8R 10R 12R Vid nyinstallation av tilluftaggregat i byggnadens kylkrets, bör man titta närmare på vilken returtemperatur som kan erhållas från olika alternativa kopplingar på kylbatterier. Ett alternativ kan vara att leverantören hjälper till vid beräkningar. Det bör inte vara ett hinder att få en högre returtemperatur, än vad som idag är vanligt förekommande, vid nyinstallationer av kylbatterier. Ombyggnad av antalet vattenvägar för befintliga kylbatterier är dock troligen inte ett realistiskt alternativ. Hur påverkas då returtemperaturen från ett batteri om kravet ändras på den dimensionerande utetemperaturen? För att undersöka detta genomfördes beräkningar för ett batteri med 4 rörrader vid en dimensionerande utetemperatur på 25 o C respektive 27 o C. 35

Data för batterier med 4 rörrader och varierande antal vattenvägar visas i tabell 4. Dimensionerande utetemperatur är 25 o C. Övriga indata är liksom tidigare: Luftflöde 2,5 m 3 / s Rel luftfuktighet 50% Temperatur, uteluft 25 o C (dimensionerande utetemperatur) Utgående lufttemp 16 o C Ingående vattentemp 8 o C Tabell 4 Data för batterier med 4 rörrader vid dimensionerande utetemperatur 25 o C Table 4 Data on coils with 4 tube rows at an outdoor design temperature of 25 o C Vattenvägar antal Tilluft o C 4 RÖRRADER vid 27 o C Utetemp (dim. Utetemp. 25 o C) Effekt kw Flöde l/s T retur o C 4 RÖRRADER vid 25 o C Utetemp (dim. Utetemp. 25 o C) Effekt kw Flöde l/s T retur o C 2 17,3 31,9 1,83 12,2 27,5 1,83 11,6 4 17,2 33,9 1,10 15,4 29,4 1,1 14,4 6 17,2 34,4 0,84 17,8 29,7 0,84 16,5 8 17,3 34,9 0,73 19,4 30,4 0,73 17,9 10 17,2 35,7 0,68 20,6 31,1 0,68 18,9 12 17,3 36,2 0,65 21,3 31,6 0,65 19,6 14 17,3 36,3 0,63 21,8 31,7 0,63 20,1 16 17,3 36,8 0,62 22,2 32,0 0,62 20,4 Om batteriet är dimensionerat efter en utemperatur på 25 o C fås inte en tillräcklig kylning av tilluften vid en utetemperatur på 27 o C. Teoretiskt blir tilluften endast drygt 17 o C att jämföra med en önskad temperatur på 16,0 o C. Eftersom det finns en tröghet i systemet och i byggnaden är det i praktiken tveksamt om detta medför något obehag, under den (vanligtvis) korta tidsperiod detta inträffar. Man kan konstatera att returtemperaturen ökar ca 2K vid 2K ökning på utomhustemperaturen. Tabell 5 på följande sida, visar vad som händer om batteriet istället dimensioneras för en utetemperatur på 27 o C. 36

Tabell 5 Data för batterier med 4 rörrader vid dimensionerande utetemperatur 27 o C Table 5 Data on coils with 4 tube rows at an outdoor design temperature of 27 o C Vattenvägar Tilluft o C 4 RÖRRADER vid 27 o C Utetemp (dim. Utetemp. 27 o C) Effekt kw Flöde l/s T retur o C Effekt kw 4 RÖRRADER vid 25 o C Utetemp (dim. Utetemp. 27 o C) Flöde l/s T retur o C Batteriet är temperaturreglerat och vätskeflödet genom batteriet är konstant. Shuntgruppen reglerar upp ingående vattentemperatur då temperaturen utomhus är lägre än den dimensionerande utetemperaturen. Regleringen sker genom att returvatten i den inre kretsen blandas med inkommande vatten i den yttre kretsen. Figur 21 Flöden och temperaturer för ett temperaturreglerat batteri med 4 rörrader och 14 vattenvägar vid en utomhustemperatur av 27 o C respektive 25 o C. Dimensionerande utetemperatur 27 o C Figure 21 Flows and temperatures for a temperature-controlled coil with 4 tube rows and 14 water channels at an outdoor temperature of 27 o C and 25 o C respectively. Outdoor design temperature 27 o C T in o C 2 16,0 40,0 2,52 11,8 27,8 2,52 13,4 10,8 4 16,0 41,8 1,55 14,5 27,8 1,55 15,4 11,1 6 16,0 42,4 1,21 16,4 28,1 1,21 16,7 11,2 8 16,0 42,8 1,04 17,8 29,0 1,04 17,6 11,0 10 16,0 43,2 0,96 18,8 28,8 0,96 18,4 11,2 12 16,0 43,7 0,91 19,5 28,8 0,91 18,9 11,3 14 16,0 43,9 0,88 19,9 28,9 0,88 19,2 11,3 16 16,0 44,2 0,86 20,3 29,2 0,86 19,4 11,3 0,88 l/s 8 o C 0,88 l/s 19,9 o C 0,88 l/s 8 o C 0,88 l/s 19,9 o C 0,88 l/s 11,3 o C 0,88 l/s 19,2 o C 0,62 l/s 8 o C 0,62 l/s 19,2 o C 16 o C Luft 2,5 m 3 /s 27 o C 16 o C Luft 2,5 m 3 /s 25 o C 37