Teknisk Handbok Luftbehandlingsteknologi
Innehållsförteckning 1
INLEDNING Handbokens syfte och mål ________________________________________________________9 Presentation av handboken ________________________________________________________9
2
ALLMÄNT OM LUFTBEHANDLINGSSYSTEM Inledning ________________________________________________________________________11
3
LUFTENS EGENSKAPER Inledning ________________________________________________________________________13 Torra termometerns temperatur (t) ______________________________________________14 Våta termometerns temperatur (t) ________________________________________________14 Vatteninnehåll ____________________________________________________________________14 Entalpi __________________________________________________________________________14 Mättnad ________________________________________________________________________14 Relativ fuktighet __________________________________________________________________14 Mollierdiagram __________________________________________________________________15 Värmningsprocessen ____________________________________________________________16 Kylningsprocessen ______________________________________________________________17 Befuktning med vatten eller ånga __________________________________________________18 Blandning av två luftflöden ________________________________________________________19 Blandning av två luftflöden – Dimma ______________________________________________20 Olika klimat i Mollierdiagarammet ________________________________________________21 Sammanfattning ________________________________________________________________22
4
STRÖMNINGSLÄRA Inledning ________________________________________________________________________25 Laminär och turbulent strömning __________________________________________________25 Reynolds likformighetslag ________________________________________________________25 Definition av tryck ________________________________________________________________26 Strömning i rör och kanaler ______________________________________________________26 Tryckfallsdata ____________________________________________________________________28 Sammanfattning ________________________________________________________________29
5
VÄRMEÖVERFÖRING Inledning ________________________________________________________________________31 Värmeledning ____________________________________________________________________31 Konvektion ______________________________________________________________________32 Strålning ________________________________________________________________________32 Klassificering ____________________________________________________________________32 Sammanfattning ________________________________________________________________33
6
KYLPROCESSER Inledning ________________________________________________________________________35 Kylprocessen ____________________________________________________________________36 Kylkapacitet ______________________________________________________________________37 Energikonsumtion ________________________________________________________________37 Köldfaktorn ______________________________________________________________________37 Värmefaktor ____________________________________________________________________33 Sammanfattning ________________________________________________________________38
Fläkt Woods
1
7
VÄRME- OCH KYLÅTERVINNING Inledning ________________________________________________________________________41 Varaktighetsdiagram ____________________________________________________________42 Definitioner ______________________________________________________________________43 Verkningsgrader ________________________________________________________________43 Sammanfattning ________________________________________________________________45
8
LCC OCH ENERGIBERÄKNING Inledning ________________________________________________________________________47 Livscykelenergikostnaden,LCCE ____________________________________________________47 Energikostnad och CO2-emission __________________________________________________47 Minimera energikostnaden ________________________________________________________48 Parametrar för energi- och LCCE-beräkning ________________________________________48 Temperaturberäkning ____________________________________________________________48 Utetemperaturkompensering______________________________________________________49 Driftstider ______________________________________________________________________49 VAV-system ______________________________________________________________________50 Sammanfattning ________________________________________________________________51
9
LJUD Inledning ________________________________________________________________________53 Ljud ____________________________________________________________________________53 Frekvens ________________________________________________________________________54 Standardfilter ____________________________________________________________________55 Vad alstrar ljud i ett luftbehandlingsaggregat? ______________________________________55 Relationen mellan ljudeffekt och ljudtryck __________________________________________56 Utomhus ________________________________________________________________________56 Inomhus ________________________________________________________________________56 Ljudnivå i utnyttjade utrymmen ____________________________________________________57 Hur man väljer ett tyst luftbehandlingsaggregat ____________________________________57 Sammanfattning ________________________________________________________________58
10
LUFTSPJÄLL Inledning ________________________________________________________________________61 Reglering av luftflöde ____________________________________________________________61 Blandning av luftflöde ____________________________________________________________61 Blandningsegenskaper ____________________________________________________________62 Reglering av förbigångsluftflöde __________________________________________________63 Avstängning______________________________________________________________________63 Spjällblad ________________________________________________________________________64 Luftläckage vid stängt luftspjäll ____________________________________________________65 Luftläckage i luftspjällets hölje ____________________________________________________65 Erforderligt vridmoment __________________________________________________________65 Tryck ____________________________________________________________________________65 Sammanfattning ________________________________________________________________66
11
LUFTFILTER Inledning ________________________________________________________________________69 Luftens föroreningar______________________________________________________________69 Hur fungerar ett partikelfilter? ____________________________________________________70 Testning och klassificering av partikelfilter __________________________________________72
2
Tryckfall över partikelfilter ________________________________________________________73 Kolfilter (Sorptionsfilter) __________________________________________________________74 Filter i luftbehandlingsaggregat ____________________________________________________74 Förfilter__________________________________________________________________________74 Finfilter __________________________________________________________________________75 Högeffektiva HEPA filter __________________________________________________________75 Kolfilter __________________________________________________________________________76 Installation ______________________________________________________________________76 Sammanfattning ________________________________________________________________77 12
LJUDDÄMPARE Inledning ________________________________________________________________________79 Ljuddämpning ____________________________________________________________________79 Absorptionsljuddämpning ________________________________________________________79 Reaktiv ljuddämpning ____________________________________________________________79 Bredd __________________________________________________________________________80 Längd __________________________________________________________________________80 Tryckfall ________________________________________________________________________80 Ljudalstring ______________________________________________________________________81 Placering ________________________________________________________________________81 Mätmetod ______________________________________________________________________81 Sammanfattning ________________________________________________________________82
13
FLÄKTAR Inledning ________________________________________________________________________85 Fläkttyper ________________________________________________________________________85 Radialfläkt ______________________________________________________________________86 Kammarlfläkt ____________________________________________________________________87 Axialfläkt ________________________________________________________________________87 Fläktdiagram ____________________________________________________________________88 Fläktlager ________________________________________________________________________89 Systemkurvor ____________________________________________________________________90 Kompatibilitet mellan fläkt- och systemkurva________________________________________90 Effekter av förändrande systemkarakteristik ________________________________________90 Parallell drift av fläktar ____________________________________________________________91 Systemeffekter __________________________________________________________________92 Böjar ____________________________________________________________________________92 Jalusispjäll ______________________________________________________________________92 Fläktens verkningsgrad __________________________________________________________92 Temperaturökning genom fläkten __________________________________________________92 Fläkthjulets balansering __________________________________________________________93 Egenfrekvens ____________________________________________________________________93 Vibrationsdämparnas egenfrekvens________________________________________________93 Tillåten vibrationshastighet ________________________________________________________93 Ljud ____________________________________________________________________________93 Vibrationsisolering________________________________________________________________94 Fläktens kraftöverföringssystem __________________________________________________95 Direktdrift, Frekvensomriktare ____________________________________________________95 Remdriftsystem __________________________________________________________________96 Remväxeldrift ____________________________________________________________________96 Kilremsväxlar ____________________________________________________________________96 Planremsväxlar __________________________________________________________________96 MICRO-V eller rippenbandremväxlar ______________________________________________96
Fläkt Woods
3
Fläktmotorer ____________________________________________________________________97 Trefas-induktionsmotorer ________________________________________________________97 Vridmoment ____________________________________________________________________97 Motorns verkningsgrad __________________________________________________________98 Direktstart av enhastighetsmotorer ______________________________________________98 Y/D-start av enhastighetsmotorer ________________________________________________98 Start och styrning av tvåhastighetsmotorer ________________________________________98 Motorskydd (överlastskydd) ______________________________________________________98 Utrustning för tungstart __________________________________________________________98 Fasbrottsskydd __________________________________________________________________98 EC-motorer ______________________________________________________________________99 Hög verkningsgrad ______________________________________________________________99 Varvtalsreglering ________________________________________________________________99 EC-motorns användaregenskaper__________________________________________________99 Högeffektiva elmotorer __________________________________________________________100 Starttid - för motorer utan frekvensomriktare ____________________________________100 Kontroll av motorns tillåtna starttid ______________________________________________101 Kontroll av överlastskyddets utlösningstid ________________________________________101 Motorkopplingsschema__________________________________________________________101 SFP-värde och VAS-klasser ______________________________________________________102 SFPv-värde ____________________________________________________________________102 El-effektiva fläktar ______________________________________________________________103 Regleranordning ________________________________________________________________103 Sammafattning ________________________________________________________________104 14
LUFTVÄRMARE OCH LUFTKYLARE Inledning ______________________________________________________________________107 Konstruktion____________________________________________________________________108 Olika kopplingar ________________________________________________________________108 Motströmskopplade vattenbatterier ______________________________________________109 Förångarbatterier ______________________________________________________________110 Normala hastigheter för batterier ________________________________________________110 Kylenhet________________________________________________________________________111 Förångaren ____________________________________________________________________111 Kompressorn __________________________________________________________________111 Kondensorn ____________________________________________________________________111 Expansionsventil ________________________________________________________________111 Högtryckspressostat ____________________________________________________________112 Högtryckspressostat (drift) ______________________________________________________112 Lågtryckspressostat ____________________________________________________________112 Vätskefilter ____________________________________________________________________112 Synglas ________________________________________________________________________112 Passiv köldmediesamlingsbehållare ______________________________________________112 Vattenkyld kondensor____________________________________________________________112 Val av kylenhet __________________________________________________________________112 Indirekt Evaporativ Kyla __________________________________________________________113 Frånluftsfuktning eller uteluftsfuktning ____________________________________________114 Beräkning av kyleffekt __________________________________________________________114 Nattkyla ________________________________________________________________________114 Totalenergi ____________________________________________________________________114 Säker __________________________________________________________________________114 Elvärmare ______________________________________________________________________115 Sammanfattning ________________________________________________________________115
4
15
VÄRMEVÄXLARE Inledning ______________________________________________________________________117 Roterande värmeväxlare ________________________________________________________118 Renblåsningssektor ____________________________________________________________119 Påfrostning ____________________________________________________________________120 Avfrostning ____________________________________________________________________120 Korrosionsskydd ________________________________________________________________120 Användning ____________________________________________________________________120 Hygroskopisk och icke hygroskopisk rotor ________________________________________121 System med dubbla rotorer ____________________________________________________123 Plattvärmeväxlare ______________________________________________________________124 Konstruktion____________________________________________________________________124 På- och avfrostning ____________________________________________________________124 Läckage ________________________________________________________________________124 Korrosionsskydd ________________________________________________________________124 Vätskekopplat system __________________________________________________________125 Konstruktion____________________________________________________________________125 Systemet ______________________________________________________________________125 Verkningsgrad __________________________________________________________________125 Reglering och frostkontroll ______________________________________________________125 Frostskyddsmedel ______________________________________________________________125 ECONET®-system ______________________________________________________________126 Systemets funktion______________________________________________________________126 Temperaturverkningsgrad och tryckfall __________________________________________127 Systemjämförelser ______________________________________________________________127 Sammanfattning ________________________________________________________________128
16
LUFTFUKTARE Inledning ______________________________________________________________________131 Befuktningsprinciper ____________________________________________________________131 Kontaktbefuktare________________________________________________________________132 Funktion________________________________________________________________________132 Hygien ________________________________________________________________________132 Reglering ______________________________________________________________________132 Ångfuktare ____________________________________________________________________133 Dysfuktare ____________________________________________________________________133 Vattenkvalitet __________________________________________________________________133 Sammanfattning ________________________________________________________________134
17
STYR OCH REGLER Inledning ______________________________________________________________________137 Dynamiska egenskaper __________________________________________________________138 Olika regulatorer/reglerprinciper ________________________________________________139 Tvålägesreglering (on/off-reglering) ______________________________________________139 Flerstegsreglering ______________________________________________________________139 Proportionell reglering (P-reglering) ______________________________________________140 Integrerad reglering (I-reglering) ________________________________________________140 PI-reglering ____________________________________________________________________141 PID-reglering __________________________________________________________________141 Kaskadreglering ________________________________________________________________141 Reglercentral i luftbehandlingsaggregat __________________________________________142
Fläkt Woods
5
Temperaturreglering ____________________________________________________________142 Tilluftsreglering ________________________________________________________________142 Frånluftsreglering ______________________________________________________________142 Rumsreglering __________________________________________________________________143 Flödes- och tryckreglering (fläktreglering) ________________________________________143 Sekvensreglering________________________________________________________________145 Exempel på reglering i olika funktioner ____________________________________________146 Roterande värmeväxlare ________________________________________________________146 Plattvärmeväxlare ______________________________________________________________146 Vätskekopplad värmeväxlare ____________________________________________________147 Värme- och kylbatterier ________________________________________________________147 Vattenflödesreglering____________________________________________________________147 Shuntreglering __________________________________________________________________148 Elvärmare ______________________________________________________________________149 Tilläggsfunktioner ______________________________________________________________149 Utekompensering ______________________________________________________________149 Nattuppvärmning ______________________________________________________________150 Nattkyla (Frikyla) ________________________________________________________________150 CO2-kompensering ______________________________________________________________151 Drifthantering __________________________________________________________________151 Frysskydd ______________________________________________________________________151 Larm __________________________________________________________________________151 Kommunikation ________________________________________________________________152 Sammanfattning ________________________________________________________________153 18
MÄTTEKNIK OCH STANDARDER Inledning ______________________________________________________________________155 Mätnoggrannhet ________________________________________________________________155 Temperatur ____________________________________________________________________156 Termoelement __________________________________________________________________156 Resistansgivare ________________________________________________________________156 Tryck & Flöde __________________________________________________________________156 Membranmanometrar __________________________________________________________156 Vätskepelare, U-rör ____________________________________________________________157 Beräkning av luftflöden __________________________________________________________157 Luftfuktighet ____________________________________________________________________158 Standarder ____________________________________________________________________158 Sammanfattning ________________________________________________________________159
19
FORMLER Storheter och enheter __________________________________________________________161 Omvandlingsfaktorer ____________________________________________________________162 Allmän fysikalisk data för vatten och luft __________________________________________162 Formler ________________________________________________________________________164 Källförteckning__________________________________________________________________170
6
1
Inledning
Handbokens syfte och mål Den här tekniska handboken skall ses som ett komplement till de produkttekniska kataloger som beskriver olika luftbehandlingsaggregat från Fläkt Woods. I denna handbok har vi samlat information som är viktig att känna till vid projektering, val och installation av luftbehandlingsaggregat och dess ingående komponenter. Vårt syfte med handboken är att ge dig en djupare kunskap om luftbehandlingsteknik och luftbehandlingsaggregat.
Presentation av handboken Den här tekniska handboken är uppbyggd så att de första kapitlen är till för att ge en teoretisk förståelse av processerna som sker i och runt komponenterna i luftbehandlingsaggregatet. I de efterföljande kapitlen kan du följa luftbehandlingsaggregatets konstruktion, det börjar med luftspjällen och går sedan vidare i luftbehandlingsaggregatet till luftfilter osv. Boken avslutas med formler. Varje kapitel har på första sidan en ruta som beskriver vad kapitlet innehåller. I slutet av varje kapitel finns en sammanfattning.
Kap. 16 Luftfuktare Kap. 13 Fläkt
Kap. 15 Värmeväxlare
Kap. 11 Luftfilter
Kap. 10 Luftspjäll
Kap. 13 Fläkt Kap. 14 Luftkylare
Kap. 10 Luftspjäll
Kap. 14 Luftvärmare Kap. 17 Styr och regler
Kap. 11 Luftfilter
Fläkt Woods
9
2
Allmänt om luftbehandlingssystem
digt att utrusta det med ett från- och avluftssystem som för bort en ungefär lika stor mängd luft från rummet. Ofta används också en fläkt för att suga ut luften ur rummet.
Luftbehandlingsaggregat renar, konditionerar och transporterar luften som ska bidra till god komfort och bra inomhusklimat i byggnader. De kan också användas för att tillföra luft med en specifik sammansättning till industriella processer.
Frånluften är normalt varmare än utomhusluften, särskilt under vintern. För att minska byggnadens driftskostnader används ofta värmeåtervinnare som tar värme ur frånluften för att värma upp uteluften. I områden där förhållandet är det motsatta, frånluften är kallare än utomhusluften, kan kylåtervinning användas istället.
Ofta ventilerar man ett rum för att föra bort förorenad luft. Föroreningen kan t.ex. bestå av smuts eller som i kontor, oftast av överskottsvärme. Värme kan betraktas som en typ av förorening man vill få bort. För att ersätta den bortförda luften krävs tilluft. Denna bör tillföras med rätt temperatur, dragfritt och utan störande ljud.
Alla de ovannämnda processerna utförs av komponenter, inbyggda i luftbehandlingsaggregatet som har ett isolerat, lufttätt och stabilt hölje.
Luftbehandlingsaggregatet är utrustat med luftfilter som renar luften innan den tillförs rummet. Olika typer av luftfilter har olika funktion. Deras uppgift är att antingen ta bort partiklar, ångor eller gaser från luften. Uteluftens temperatur och fuktighet förändras kontinuerligt och kan variera från extremt fuktig hetta till bitande torr kyla. I ett behagligt inomhusklimat ligger temperaturen mellan ca 19°C och ca 26°C. Luftbehandlingsaggregatet värmer antingen upp eller kyler ner utomhusluften till den önskade inomhustemperaturen. Detta görs med hjälp av värmebatterier eller kylbatterier. Luftens fuktighet kan också kontrolleras. När den är för låg kan fuktare användas för att tillföra vatten till luften. Då den är för hög kan t.ex. en kylaren användas för att kondensera ut fukten och reducera fuktigheten. Tilluftsfläkten suger luften genom luftbehandlingsaggregatet och blåser ut den genom kanalsystemet till rummen i byggnaden. Under tiden alstrar fläkten ljud som en biprodukt. För att dämpa ljudet i rummen kan ljuddämpare sättas in i luftbehandlingssystemet. Fläktar höjer lufttemperaturen eftersom de sätter luften i rörelse så att det bildas värme. Då luft tillförs ett rum är det i normala fall nödvän-
Typiskt luftbehandlingsaggregat i ett luftbehandlingssystem
11 Fläkt Woods
3
Luftens egenskaper
blandning fuktig luft. Det finns en gräns för hur mycket vattenånga som kan bäras av luft. Denna gräns kallas mättnad. Mättnadsgränsen beror på temperaturen och lufttrycket. När det gäller luftbehandling betraktar vi normalt luften som en gasblandning med standard atmosfäriskt tryck. När luft vid konstant tryck är mättad kan den inte längre ta upp någon mer fuktighet såvida den inte värms upp. Om den mättade luften kyls avger den kondensvatten. Detta är vad som händer när badrumsfönstret blir fuktigt på vintern. Många termer används för att beskriva egenskaperna och tillståndet på fuktig luft. För att definiera tillståndet på fuktig luft måste vi veta trycket och två andra oberoende egenskaper. Vid projektering av luftbehandlingssystem är det viktigt att den som projekterar känner till luftens egenskaper. Detta för att uppnå de krav som ställs på inomhusklimatet.
Kapitlet tar upp • Luftens egenskaper − Temperatur − Vatteninnehåll − Entalpi − Relativ fuktighet • Mollierdiagram
Utomhusluft består av en blandning av många gaser (mest kväve och syre), ånga (mestadels vatten) och dammpartiklar. För att förstå de processer som sker i ett luftbehandlingsaggregat behöver vi endast tänka på luft som en blandning av torr luft och vattenånga. Vi kallar denna
Fläkt Woods
13
Terminologi Nedan följer olika termer som används för att beskriva egenskaperna och tillståndet på luft.
Torra termometerns temperatur (t)
Entalpi (h) Entalpi uttrycks i kJ/kg och beskriver energimängden i luften jämfört med en nollgradig referenspunkt. I SI-systemet är nollpunkten för entalpi definierad som 0 °C och allt vatten i form av vätska. När luften påverkas att förändra entalpi läggs antingen energi till eller tas bort.
Temperaturen som man mäter med en vanlig termometer, exempelvis den vi läser av innetemperaturen på hemma, kallas torr termometer. När man väljer luftvärmare, luftkylare och luftfuktare till luftbehandlingsaggregat använder vi den torra termometerns temperatur som en av de två termer som behövs.
Mättnad Våta termometerns temperatur (tv)
Luftens mättnadsgrad mäts i procent och räknas fram genom att dividera det aktuella vatteninnehållet i luften med det vatteninnehåll luften har vid mättnad.
Om känselkroppen på en termometer lindas in i tyg indränkt i vatten kommer avdunstningen av vattnet från veken att kyla termometerns känselkropp, vilket kommer att medföra att termometern visar en lägre temperatur. Ju torrare luften är desto mer vatten kan avdunsta och desto mer sjunker temperaturen. På detta sätt kan våta termometerns temperatur användas som ett mått på fuktigheten i luften.
Relativ fuktighet (ϕ) Luftens relativa fuktighet mäts i procent och är kvoten mellan vattenångans partiella tryck och vattenångans partiella tryck vid mättat tillstånd. Alltså andelen vattenånga i förhållande till den maximalt möjliga vattenångsmängden vid aktuell temperatur.
Vatteninnehåll (x) Vatteninnehållet beskriver mängden vatten som finns i luften. Det uttrycks normalt som antal kilogram vatten per kilogram luft. Rumsluften innehåller omkring 5-10 gram vatten per kg luft.
14
Mollierdiagram Beteckningar h = entalpi per kg torr luft, kJ/kg, kcal/kg x = vatteninnehållet per kg torr luft, kg/kg ϕ = relativ fuktighet t = torra termometerns temperatur °C
Mollierdiagrammet används för att planera luftkonditioneringsprocesser och för att beräkna bl.a. temperatur och fuktighetsförändring eller det luftflöde som behövs för att värma eller kyla luft. I Fläkt Woods produktvalsprogram ACON kan ett Mollierdiagram genereras utifrån respektive aggregat och förutsättningarna för just detta aggregat.
x = vatteninnehållet per kg torr luft, kg/kg
0 0,000
0,005
0,010
55 0,020
0,015
00
50 0 kJ 0 /kg
00
00 60
700
800
0
0
10 00
∞+
kJ/kg
Diagrammet hänfört till barometertryck = 760 mm Hg = 101.3 kPa
ϕ = relativ fuktighet
t = torra termometerns temperatur °C
00 J/kg k
45
0,025
40
0,030
0,035
0,040
0,045
0,050
0,055 x
t °C
kg kg
0
350
55
,10
h kJ kg
tv = våta termometerns temperatur °C ρt = densitet kg torr luft/m3 fuktig luft ρ = densitet kg fuktig luft/m3 fuktig luft
=0
50
5
38
36
34
32
30
0
,00 =1
60 0,8 0
35
0,
0
1,00 30
25 300
10°
20
2,5 5° tv =
-5°
1,20
SYMBOLS 2,0
0°
1,5 kPa 1,0
0 -2
0,5
00
−∞
h = entalpi per kg torr luft, kJ/kg, kcal/kg
Fläkt Woods
400
1,10
1,10
h = enthalpy pr kg of dry air, kJ/kg, kcal/kg x = moisture content per kg dry air, kg/kg = relative humidity t = dry-bulb temperature, °C tv = wet-bulb temperature, °C ρ = kg dry air/m3 moist air t ρ = kg moist air/m3 moist air = ρt (1 + x) This chart refers tp a barometric pressure ρt ρ of 760 mm Hg = 101.3 kPa.
1,20 15
1,30
1,30
100 1,40 -20° 60°
-10° 50°
0° 40°
10° 30°
20° 20°
30° 10°
40° 0°
50° -10°
150 kJ/k 0 g
10
00
tv = våta termometerns temperatur °C
ρ = densitet kg fuktig luft/m3 fuktig luft
15
200
10
1,40 60° -20°
5
0
-25
600
500
0,90
0 0,4 0 0,2 0 0,0
,00
0,2
3,0
0
40
0
16
0
5
15
5
14
15
0
5
13
0
-20
13
28
-2
5 -1
° -15
0
26
20
18
°
5
0
24
22
80
l/kg
0
-1 -10
0,6
3000 kJ/kg
40
ρ
=1
1,00
15°
-5 -15
45 kg/m3 0,80
5,5
kca
10
8 6
-10
12
5
5
10
0
10
95
90
85
16
/kg
14
12
40 35
-5
700 50
ρt
3,5
4
0
7,0
4,5
4,0 kPa
20°
mm Hg 55
35°
5,0
tv =
mmvp kp/m2 800
6,5 kPa
30°
25°
25 ulb 20 b b l bu ted 15 t a we e-co 0 ic 0 5 = h
5
7,5
6,0
30
10
kJ
55 50 45
15
70
65
60
20
75
25
0 0,6 0 0,7 0 0,8 0,90 0 0 =1,
11
0
0,5 30
11
0,4
12
0
35
14
0
0,3
0
17
40°
17
20
0, 40
18
45
2000
ρt = densitet kg torr luft/m3 fuktig luft
2500
Värmningsprocessen I värmningsprocessen förändras inte vattenångeinnehållet och processen ritas som en rak och vertikal linje. Både entalpin och den torra termometerns temperatur ökar.
För att beräkna den erforderliga värmeeffekten (P) kan följande formel användas:
P = Δh . qv . ρt = (hB – hA) . qv . ρt Där P = Värmeeffekt kW
Δh = entalpiförändring per kg torr luft kJ/kg qv = luftflöde m3 fuktig luft/s
ρt = densitet kg torr luft/m3 fuktig luft x
=0
,10
0,000 h t kJ kg; °C
0,015
0,010
0,005
0,
20
35
0,
30
30
40
0,
50
25
0,
70
60 65
0,
0 0
15
14
12
45
40
11
15
13
50
0 0,9 ,00 =1
55
0,8
16
60
0,7 20
10
g /k kJ
35
9 g l/k
a kc
8
30
10 25
7
hB
6
20
5
5
15 4
° 15
h
10
0
3 2
5
° 10
er
te om
rm
0
5°
et
gd
om
= 0
2,0
er
et
-5
-10
hA 0
tv
-1
-2
-15
=
± 0° 1,5
-5°
-1
h = entalpi per kg torr luft, kJ/kg, kcal/kg
0°
x = vatteninnehåll per kg torr luft, kg/kg
-1 5°
-1
-20
= relativ fuktighet
1,0 kPa
-1
5
2,5
m er
h
ela isb
1
tt vå
-5
t = torra termometerns temperatur, °C tv= våta termometerns temperatur, °C Diagrammet hänfört till
0,5
barometertryck = 760 mm Hg = 101,3 kPa -25
0
16
kg kg
Kylningsprocessen I kylningsprocessen kyls vanligen luften ner till under daggpunkten och vatten kondenseras ut. Det totala kylningsbehovet kalkyleras lätt från entalpiförändringen medan den sensibla kylningen kan kalkyleras från den torra termometerns temperaturförändring. Utseendet på denna processlinje beror delvis på kylbatteriets konstruktion.
x 0,005
ϕ=
0,1
0
0,000 h t kJD kg; °C
0,015
0,010
0,
20
35
0,
30
30
40
0,
50
25
0,
70
Sensibel kyla
60 65
0,
0 0
15
14
12
40
11
15
13
50
45
ϕ
0 0,9 ,00 =1
55
0,8
16
60
0,7 20
Total kyla
/k
10
kJ
g
35 9
al/
kc kg
8
30
10 25
7 6
20
5
5
15 4
10
0
° 15
3
2
5
° 10 t vå er
rm te
0
5°
et
gd
om
= 0
om
2,0
er et
-5
-10
tv
-1
=
± 0°
1,5
-5°
-1
0 -2
-15
h = entalpi per kg torr luft, kJ/kg, kcal/kgD
°
x = vatteninnehåll per kg torr luft, kg/kgD
-10 ° -15
-1
5
2,5
m
h
ela isb
1
r te
-5
ϕ = relativ fuktighetD
1,0 kPa
t = torra termometerns temperatur, °CD tv = våta termometerns temperatur, °CD
-20
0,5
Diagrammet hänfört till D barometertryck = 760 mm Hg = 101,3 kPa
-25
Fläkt Woods
0
17
kgD kg
Befuktning med vatten eller ånga Befuktning är processen som ökar luftens vatteninnehåll. Detta kan göras till exempel genom tillförsel av ånga eller avdunstning av vatten.
att påverkas av vattnets temperatur. Mycket kallt vatten tenderar att kyla luften mer medan varmt vatten ger mindre kylning.
1 Befuktning genom vattenavdunstning
2 Fuktning med ånga 2 När man använder ånga, är riktningen på processlinjen nästan horisontell. Den torra termometerns lufttemperatur förändras inte särskilt mycket. Ångförbrukningen kalkyleras från skillnaden på vatteninnehåll multiplicerad med luftens flödesmängd.
1 Värmen som är nödvändig för vattenavdunstning dras ut från luften, vilken på så sätt kyls. Om vattnet cirkuleras kommer det snart att nå den adiabatiska mättnadstemperaturen. Detta betyder att processen följer den våta termometerns linjer. Om vattnet förs direkt till fuktaren kommer processen
x 0,000 h t kJ kg; °C
0,015
0,010
0,005
0,
20
35
0,
30
30
40
1
25
0,
50
0,
70
60 65
0,
0 0 55
0
14
0,9
13
50 12
45
2 40
11
15
15
0,8
20
16
60
0,7
10
kg
/ kJ
35 9
kg al/ kc
8
30
10 25
7 6
20
5
5
15 4
10
0
° 15
3 2
5
10 om
te om
rm
0
0
5°
er et
=
gd
h
ela
m er
isb
1
tt vå
-5
2,0
r
e et
-5
-10
tv
-1
0 -2
-15
5
-20
-25
± 0° 1,5
° -10
° -15
-1
=
-5°
-1
°
1,0 kPa
0,5
0
18
2,5
kg kg
Blandning av två luftflöden Om två torra luftmängder m1 och m2 vars fysiska egenskap motsvarar punkterna A1 och A2 blandas, kommer blandpunkten (B) att finnas på den raka linjen som sammanbinder de ursprungliga punkterna. Dess reella position kan bestämmas grafiskt genom att dela linjen A1 A2 i två längder så att L1/L2 = m2/m1.
Samma resultat kan kalkyleras genom att använda absoluta fuktighetsgrader enligt följande:
B=
m1 . x1 + m2 . x2 m1 + m2
Där B = Blandpunkt kg/kg m, och m2 = luftmängd i punkt 1 och 2
x 0,005
0,000 h t kJ kg; °C
0,015
0,010
0,
20
35
0,
30
30
40
0,
A1 50
25
0,
70
L2
60 65
0,
0 0 55
0
14
0,9
13
50 12
45 11
/k
10
kJ
g
35
L1
9 kg al/
kc
8
30
10
40
B
15
15
0,8
16
60
0,7
20
25
7 6
20
5
5
15 4
0
A2
°
15
10
3 2
5
° 10
er
te om
rm
0
0
5°
et
=
om
h
gd ela
m
er
isb
1
tt
vå
-5
tv
-1
0 -2
-15
-20
-25
Fläkt Woods
1,5
° -10
° -15
5
=
± 0°
-5°
-1
-1
2,0
er et
-5
-10
1,0 kPa
0,5
0
19
2,5
kg kg
Blandning av två luftflöden - Dimma Blandas två omättade luftmassor kan detta ibland ge upphov till dimma. Detta skulle bli följden om två lika luftmassor med egenskaper motsvarande punkterna A3 och A4 blandas. Blandningspunkten B kan då falla nedanför mättnadslinjen varvid dimma bildas.
x 0,000 h t kJ kg; °C
0,015
0,010
0,005
0,
20
35
0,
30
30
40
0,
50
25
0,
70
60 65
0,
0 0 55
0
14
0,9
13
50 12
45
40
11
15
15
0,8
A3
20
16
60
0,7
/k
10
kJ
g
35 9 kc
k al/ g
8
30
10 25
7 6
20
5
5
15
B 4
°
15
10
0
3 2
5
° 10 om er
te om
rm
0
5°
et
= 0
2,0
-5
r
e et
A4
tv
-1
0 -2
-15
-20
1,5
1,0 kPa
-1
5
± 0°
° -10
5°
-1
=
-5°
-1
-25
m
gd ela
h
-10
er
isb
1
tt
vå
-5
0,5
0
20
2,5
kg kg
Olika klimat i Mollierdiagrammet Nedan visas var olika klimat finns i Mollierdiagrammet och i vilket område önskat inneklimat för kontor finns. Varm och fuktig luft
0 0,000
0,005
50 0 kJ 0 /kg
55
60
00
00
700 0
800
0,015
0,010
00
0,020
00 J/kg k
45
0,025
40
0,030
0,035
0,040
0,045
0,055 x
0,050
t °C
kg kg
0
350
55
,10
h kJ kg
0
10 00
+
kJ/kg
Varm och torr luft
=0
50
0
5
40
0
16 38
0
5
15 36
5
14
15
0 34
5
13
0
mm Hg 55
7,0
30
5
35°
28
0
5 26
0
95
10
10
11
0
32
5
12
13
7,5
700 50
24
6,5 kPa
22
80 20
6,0
18
16
/kg
30°
5,5
45
3000 kJ/kg
600
40
kca l/kg
14
5,0
12
40 10
35
25°
mmvp kp/m2 800
500 35
4,5
30
10
kJ
55 50 45
15
70
65
60
20
90
85 75
25
0 0,6 0 0,7 0 0,8 0,90 0 0 =1,
11
0
0,5 30
12
0
0,4
14
0
0,3 35
0
17
40°
17
20
0, 40
18
45
4,0 kPa
8
25
tv =
6
ulb 20 ulb d b 15 t b ate we e-co 0 ic 0 5 = h
5
-5
-10
-5 0 -2
-10
3,0
300
10°
20
2,5 5° tv =
15
2,0
0°
1,5 kPa
°
-20
100 5
0
-2
0,5
0
-25
Fläkt Woods
00
−
Kall och torr luft
200
10
1,0
5
-1
° -15
400
25
15°
-5°
-1 -15
30
3,5
4
0
20°
150 kJ/k 0 g
10
00
2000
Önskat klimat, kontor 23-26°, 40-70% luftfuktighet
Kall och fuktig luft
21
2500
Sammanfattning • Entalpi (h). Beskriver energimängden i luften jämfört med en nollgradig referenspunkt. Anges i kJ/kg torr luft. • Mättnad. Räknas fram genom att dividera det aktuella vatteninnehållet i luften med det vatteninnehåll luften har vid mättnad. Anges i %. • Relativ fuktighet (ϕ). Räknas fram genom att dividera vattenångans tryck och vattenångans tryck i mättat tillstånd vid samma temperatur. Anges i %.
Utomhusluften består av en blandning av många gaser, ånga och dammpartiklar. För att förstå de processer som sker i ett luftbehandlingsaggregat behöver vi bara tänka på luft som en blandning av torr luft och vattenånga, detta kallar vi fuktig luft. Följande termer används för att beskriva egenskaperna och tillståndet på luft: • Torra termometerns temperatur (t). Temperaturen som man mäter med en vanlig termometer. Anges i °C. • Våta termometerns temperatur (tv). Används som ett mått på fuktigheten i luften. Anges i °C. • Vatteninnehåll (x). Beskriver mängden vatten som finns i luften. Anges i kg vatten/kg torr luft.
Fläkt Woods
Dessa olika termer för att beskriva luftens egenskaper finns med i ett Mollierdiagram. Mollierdiagrammet används för att beskriva luftkonditioneringsprocesser som till exempel värmning, kylning, befuktning och blandning av luft. Mollierdiagrammet används även för att beräkna temperatur, energiåtgång mm.
22
4
Strömningslära
Vid turbulent strömning är friktion och värmeöverföring avsevärt större än vid laminär strömning. Detta beror på de virvelrörelser som finns i turbulentströmningen. Om strömningen är laminär eller turbulent kan kraftigt påverka värme- resp. kylöverföringen. Detta gäller både för luft och för vatten. Vid laminär strömning av vatten i ett rör minskar värmeöverföringen kraftigt och styrningen blir svår.
Kapitlet tar upp • Laminär strömning • Turbulent strömning • Gränsskikt • Reynolds tal • Statiskt, dynamiskt och totalt tryck • Bernoulli’s ekvation
Reynolds likformighetslag För att uppskatta om strömningen är laminär eller turbulent används Reynolds likformighetslag.
Strömningsteknik är grundläggande för många delar av luftbehandlingstekniken. Man kan nämna luftströmningen i fläktar, kanaler, luftfilter, batterier och vattenströmning i batterier och rör. Strömningsförhållandena är också av största betydelse för värmeöverföring samt för alstring av ljud. De krafter som verkar i en ström av vätska eller gas är tryckkrafter, masskrafter och friktionskrafter. Då alla krafterna är av samma storleksordning blir en teoretisk beräkning mycket svår. Om en eller två krafter dominerar blir beräkningarna enklare. Inom luftehandlingstekniken kan man i de flesta fall försumma masskrafterna ( ej i fläkthjulet ) och strömningen bestäms av tryck- och friktionskrafter.
Reynolds tal (Re)
Re = wL υ Där w = fluidens medelhastighet m/s L = en för kroppen karakteristisk längd (vid rörströmning är L = d = rörets diameter m)
υ = fluidens kinematiska viskositet m2/s
En konsekvens av Reynolds likformighetslag är att man kan avgöra om en viss strömning är laminär eller turbulent. Försök med olika geometrier har visat vid vilka ungefärliga Re- tal, Rekrit , som strömningen slår om från laminär till turbulent. I ett rör sker detta vid 2300 < Rekrit < 4000. Vid strömning mellan plana plattor ( flänsar) med avståndet mellan plattorna som karakteristisk längd gäller 500 < Rekrit < 1000. Om den laminära strömningen störs blir Rekrit lägre än vad som anges ovan. Omslaget är vidare inte abrupt utan övergången sker alltid över ett omslagsområde.
Laminär och turbulent strömning Två helt olika typer av strömning förekommer: Vid låga strömningshastigheter och under en startsträcka kan strömningen ske i parallella skikt och kallas laminär. Annars är strömningen normalt överlagrad av virvelrörelser av olika storlek och frekvens. Sådan strömning kallas turbulent.
Fläkt Woods
25
Definition av tryck
Figuren visar schematiskt mätprincipen för kanaltryck, i detta fall är det statiska trycket i kanalen större än det atmosfäriska trycket.
I en fluid kan tre tryck definieras: statiskt, dynamiskt och totalt tryck. Det statiska trycket är det tryck som fluiden utövar vinkelrätt mot strömningsriktningen. I rör mäts den genom ett litet hål i rörväggen. Det totala trycket är det tryck som mediet utövar mot en liten yta vinkelrätt mot strömningsriktningen där mediet förlustfritt har bromsats upp till hastigheten noll. Det dynamiska trycket är skillnaden mellan totalt och statiskt tryck.
Statiskt Static Tryck Pressure
v
Dynamiskt Dynamic Tryck
Totalt Total Tryck Pressure
Pressure
pt
pt
Tryck i kanal och principskiss för mätning.
Strömning i rör och kanaler Tryckförluster orsakad av friktion Tryckförluster kan orsakas av att det uppstår friktion mellan kanalväggarna och luften. Följande formel används för att beräkna tryckförlusten:
Bernoulli’s förenklade ekvation Om vi antar att strömningen är inkompressibel och friktionsfri, och även bortser från skillnader i höjdled kommer vi fram till den enklaste versionen av Bernoulli’s ekvation.
ps 1 . 2 + v = konstant ρ 2
Δpλ = λ .
Där
Där
L.ρ. 2 v d 2
ps = statiskt tryck Pa
Δpλ = tryckförlust orsakad av friktion Pa
ρ = densitet kg/m3
d = kanaldiameter m
v = lufthastighet m/s
L = kanallängd m v = lufthastighet m/s
ρ = densiteten kg/m3
Om formeln ovan multipliceras med densitet får vi
λ = friktionsfaktorn beroende av Reynoldstal eller
följande ekvation.
ps +
grovheten på ytan på kanalväggen
ρ 2 . v = ps + pd = pt = konstant 2
För att beräkna friktionsfaktorn (λ) används följande formler:
Där ps = statiskt tryck Pa
ρ = densitet kg/m3
Vid laminär strömning (Re ≤ 2320):
λ = 64 Re
v = lufthastighet m/s pd = dynamiskt tryck Pa
Vid turbulent strömning (Re ≥ 2320):
pt = totalt tryck Pa
1 = 1,14 – 2log . k d λ
Bernoulli’s ekvation beskriver matematiskt fenomenet att en ökning i hastighet ger en minskning av statiskt tryck och även tvärt om en minskning av hastigheten en ökning av statiskt tryck.
Där k = ytans skrovlighet på kanalväggen mm d = kanaldiametern m
26
Nedan ges engångsförlustkoefficienten, ζ, för några olika fall.
Tryckförluster orsakad av kanalförändringar Tryckförluster, engångsförluster, uppkommer vid t.ex. plötsliga areaförändringar av kanalen, i rörkrökar mm.
A2
A1 Följande formel används för att beräkna tryckförlusten:
Δpf = ζ .
1,0
ρ. 2 v 2
v1
Där
Δpf = tryckförlust orsakad av kanalförändring Pa
0.5
ζ = engångsförlustkoefficienten ρ = densiteten kg/m3 v = lufthastighet m/s
0 0
Bernoulli’s utvidgade ekvation Om hänsyn tas till tryckförlusterna, som beskrivs i tidigare avsnitt, och även till höjdskillnader får vi Bernoulli’s utvidgade ekvation.
1.0 A1 A2
0.5
A1
0,4
A2
p1 +
ρ . v12 ρ . v22 + ρgh1 = p2 + + ρgh2 + Δpλ 2 2
v1 0.2
Där p = statiska trycken i punkt 1 respektive 2 Pa
ρ = densitet kg/m3 v = lufthastighet m/s
0
g = tyngdacceleration m/s2
0
h = höjd m
1.0 A1 A2
0.5
Δpλ = tryckförluster Pa ρ . v = dynamiska trycket Pa 2 2
ζ
ρgh = höjdtryck Pa
d
0,4
R
v2
h2 2
0.2
h1
v1
0 0
1 h0
Fläkt Woods
27
2
4
6
8
10
R d
Tryckfallsdata för cirkulärt kanalsystem
Tryckfallsdata för rektangulärt kanalsystem
Fläkt Woods
28
Sammanfattning
Vid laminär strömning av vatten i ett rör minskar värmeöverföringen kraftigt och styrningen blir svår. För att uppskatta om strömningen är laminär eller turbulent används Reynolds likformighetslag.
De krafter som verkar i en ström, i en vätska eller gas är tryckkrafter, masskrafter och friktionskrafter. Inom luftbehandlingstekniken kan man i de flesta fall försumma masskrafterna (ej i fläkthjulet) och strömningen bestäms av tryck- och friktionskrafter. Strömningsteknik är grundläggande för många delar av luftbehandlingstekniken. Man kan nämna luftströmningen i fläktar, kanaler, luftfilter, batterier och vattenströmning i batterier och rör.
I en ström kan tre olika typer av tryck definieras: statiskt, dynamiskt och totalt tryck. Dessa tryck kan beräknas ut ifrån Bernoulli’s ekvation. Bernoulli’s ekvation beskriver även att en ökning i hastighet ger en minskning av statiskt tryck och även tvärt om en minskning av hastigheten ger en ökning av statiskt tryck.
Det finns två typer av strömning: laminär och turbulent. Om strömningen är laminär eller turbulent kan kraftigt påverka värmeresp. kylöverföringen. Detta gäller både för luft och vatten.
Fläkt Woods
29
5
Värmeöverföring
För en plan vägg erhålls:
Kapitlet tar upp q = –λ . • Värmeledning
dt (t –t ) (t –t ) = –λ . 2 1 = λ . 1 2 dy δ δ
[W/m2]
• Fouriers lag
δ
• Konvektion • Strålning • Klassificering av luftbehandlingsaggregats termiska isolering
q t1
t2 y
Värme är en form av energi som alltid överförs från den varma till den kalla delen av ett ämne, eller från en kropp med hög temperatur till en kropp med lägre temperatur. Inom luftbehandlingstekniken finns det ett antal områden där kunskap om värmeöverföring är viktig. Man kan nämna batterier, värmeåtervinningssystem, kylprocesser och värmetransport genom väggar. I batterier och återvinnare önskar man material med hög värmeledningsförmåga och en stor konvektion mellan kropp och vätska/gas . I andra tillämpningar önskar man en god termisk isolering och då skall värmeledning och konvektion minimeras. Värme kan överföras på tre olika sätt: genom ledning, konvektion och strålning.
För ett cirkulärt rör: t1
Temperaturvariation
t2
Q
r1
r2
Värmeledning Q = -2π . r . λ . dt [W] dr
Värmeledning är en process där energiutbytet sker genom elektronrörelser i metaller eller vid vätska/gas i vila genom molekylrörelser. Värmeflödet per ytenhet skrivs med hjälp av Fouriers lag.
Men, då Q är oberoende av r fås vid integration värmeflödet per längdenhet till
Q = -2π . λ .
dt q = -λ . [W/m2] dn Där
λ är materialets termiska konduktivitet dt är temperaturgradienten i ytnormalens riktning. dn
Minustecknet motiveras av att värmen alltid går från ett område med högre temperatur till ett område med lägre temperatur. Fläkt Woods
31
t 2 – t1 r [W] ln r2 1
Konvektion
Strålning
Konvektiv värmeöverföring innebär att kroppar uppvärms eller avkyls av en omgivande fluid i rörelse. I fluiden sker värmetransporten genom en kombination av molekylär värmeledning och fluidens makroskopiska rörelser. Vid kroppsytan gäller att fluidens hastighet är noll varför värmeövergången endast sker genom värmeledning. Om fluidens rörelse åstadkomms av yttre anordningar som fläktar, pumpar med mera talar man om påtvingad konvektion. Om fluidens rörelser uppkommer till följd av densitetsvariationer (på grund av temperaturdifferens) har man naturlig konvektion.
Värmeutbyte genom termisk strålning kräver inget medium för att fortplantas. Det kan uppstå mellan två ytor eller mellan yta och gas. Det kan också vara en växelverkan mellan flera ytor och gaser. Värmeutbytet genom strålning är vid temperaturer omkring rumstemperatur nästan alltid försumbart jämfört med utbytet genom konvektion.
Klassificering
En höljesdels förmåga att motstå kondensutfällning klassificeras med hjälp av isolationsfaktorn kb. kb är en dimensionslös storhet och definieras som
CEN-standarden EN 1886 klassificerar aggregatets hölje med avseende på sin termiska isoleringsförmåga på två sätt. Dels värmegenomgångstalet U (W/m2 °C) i klasserna T1 till T5, och dels isolationsfaktorn Kb, som anger aggregatets förmåga att motstå kondensbildning, i klasserna TB1 till TB5.
kb = (ts - ti) (te - ti) Där
kb = Isolationsfaktorn ti = Luftens temperatur inuti aggregatet
Värmegenomgångstalet, U, bestäms genom uppmätning av den stationära värmeförlusten vid en temperaturskillnad av 20 °C mellan temperaturen i aggregatet och utanför. Värmegenomgångstalet klassificeras enligt följande tabell.
te = Omgivningens temperatur ts = Aggregatdelens lägsta yttemperatur
CEN klassificerar isolationsfaktorn enligt följande tabell. Klass TB1:
0.75 < kb < 1.00
Klass TB2:
0.60 < kb < 0.75
Klass TB3:
0.45 < kb < 0.60
Klass T1:
0 < U < 0.5
Klass T2:
0.5 < U < 1.0
Klass TB4:
0.30 < kb < 0.45
Klass T3:
1.0 < U < 1.4
Klass TB5:
Inga krav
Klass T4:
1.4 < U < 2.0
Klass T5:
Inga krav
Den höljesdel som har den lägsta isolationsfaktorn bestämmer vilken isolationsklass som gäller för aggregatet.
32
Sammanfattning • Genom strålning Värmeutbyte genom termisk strålning kräver inget medium för att fortplantas. Det kan uppstå mellan två ytor eller mellan yta och gas. Det kan också vara en växelverkan mellan flera ytor och gaser.
Värme är en form av energi som alltid överförs från den varma till den kalla delen av ett ämne, eller från en kropp med hög temperatur till en kropp med lägre temperatur. Värme kan överföras på tre olika sätt: • Genom ledning Värmeledning är en process där energiutbytet sker genom elektronrörelser i metaller eller vid vätska/gas i vila genom molekylrörelser.
Klassificering För att bestämma ett aggregats termiska isolering kan aggregatet klassificeras utifrån aggregathöljets värmeförluster respektive kondensisolering. Aggregatets hölje klassificeras enligt CEN utifrån värmeförlusterna i T1-T5 och kondensisolering i TB1-TB5.
• Genom konvektion Konvektiv värmeöverföring innebär att kroppar uppvärms eller avkyls av en omgivande vätska/gas i rörelse.
Fläkt Woods
33
6
Kylprocesser
Kapitlet tar upp • Kylkretsloppet • Kylkapacitet • Energikonsumtion • Kylfaktorn • Värmefaktorn
Kylenhet
För att kunna förstå kylprocessen måste vi förstå hur ett medium beter sig vid olika tryck och temperaturer. För att förstå detta tar vi vatten som exempel, men ett köldmedium beter sig precis på samma sätt. Om värme tillförs till vatten så blir vattnet naturligtvis varmare. Men om värme tillförs vatten som är 100°C så kommer vattnet börja förångas och till slut övergå helt till ånga. Den värmeenergi som tillförs så att 100°C vatten blir hundragradig ånga kallas ångbildningsvärme. Om fasomvandlingen istället går från ånga till vatten så avges samma mängd värmeenergi.
Kylmaskin
Vattnets kokpunkt förändras också beroende på det omgivande trycket. Till exempel är kokpunkten för vatten 3000 m.ö.h. strax under 90° C. Det beror på att det atmosfäriska trycket blir lägre desto högre upp vi kommer. På samma sätt så höjs kokpunkten med stigande tryck. Kokpunkten i en tryckkokare brukar vara ca 110°C. Det beror på att trycket i tryckkokaren är ca 50% högre än normalt atmosfäriskt tryck.
Fläkt Woods
En kylprocess drar nytta av tryckförändringar för att få förångnings- och kondensationstemperaturer att inträffa vid olika temperaturer. Processen kan antingen användas för att kyla ned luft direkt (så kallas dx-kyla) eller vatten som sedan används för att kyla luft.
35
Kylprocessen I diagrammet finns tre olika områden. Områdena skiljs från varandra av mättnadslinjen som i diagrammet visas med fet linje. Till vänster om mättnadslinjen finns ren vätska, inom kurvan finns en blandning av vätska och gas och till höger finns ren gas. Inom linjen så sker alla fasomvandlingar, förångning och kondensering, under konstant temperatur. Inritad är en temperaturkurva som går vertikalt i vätskefasen, horisontellt inom kurvan och böjer sig nedåt i ångfasen. I ångfasen finns det linjer med konstant entropi vilka beskriver den perfekta komprimeringen. Beroende på förluster, följer komprimeringen inte riktigt dessa linjer (se diagram). CP är den kritiska punkten.
Kylprocessen består av fyra huvudprocesser. Efter en cykel tar nästa vid: 1. I förångaren är trycket lågt vilket leder till att köldmediet kokar vid en låg temperatur och vätskan övergår till gas. För att möjliggöra denna process tas värme från tilluften som i och med det kyls. 2. Gasen kommer in i kompressorn där den komprimeras till ett högre tryck. Detta medför att temperaturen höjs. 3. När gasen kommer in i kondensorn är trycket så högt att köldmediet kondenserar trots den höga temperaturen och all gas övergår till vätska. För att detta ska kunna ske måste värme avges till frånluften. 4. I expansionsventilen sänks trycket och därmed sänks även temperaturen på vätskan.
. Tryck Log P CP Konstantlinjer a
d
Ånga Vätska + ånga Vätska b
c T = konstant
Q
Entalpi
P hc
hb h-log P diagram
36
hd
Kylkapacitet
Köldfaktor
Kylkapaciteten ges som förändringen av entalpi i förångaren multiplicerat med köldmediets massflöde.
Köldfaktorn (COPk) definieras som värmen som tas upp i förångaren dividerat med arbetet som kompressorn utför.
Q = m . (hc - hb)
COPk =
Där
Q m . (hc - hb) = . P m . (hd - hc)
Där
Q = Kylkapacitet kW m = köldmediets massflöde kg/s hc - hb = entalpiförändring från b till c,
COPk = Köldfaktor Q = Kylkapacitet kW P = Effektbehov kW
se bild föregående sida
Vi ser att COP är ett mått på kylmaskinens konstruktion och inte är underlydande köldmediets massflöde.
Energikonsumtion Kylkretsloppet drivs av kompressorn och energiförbrukningen ges av entalpiförändringen i kompressorn multiplicerad med köldmediets flödeshastighet.
COPk =
(hc - hb) (hd - hc)
Värmefaktor P = m . (hd - hc)
Värmefaktorn (COPv ) definieras som värmen som förs bort i kondensorn dividerat med arbetet som kompressorn utför.
Där P = Effektbehov kW m = köldmediets massflöde hd - hc= entalpiförändring från c till d,
COPv =
se bild föregående sida
(hd - ha) (hd - hc)
Eftersom (hd - ha) = (hc - hb) + (hd - hc) blir som följer att COPv = COPk + 1
Fläkt Woods
37
Sammanfattning För att kunna förstå kylprocessen måste vi förstå hur ett medium beter sig vid olika tryck och temperaturer. För att förstå detta tar vi vatten som exempel, men ett köldmedium beter sig precis på samma sätt. Om värme tillförs till vatten blir vattnet naturligtvis varmare. Men om värme tillförs vatten som är 100°C så kommer vattnet börja förångas och till slut övergå helt till ånga. Den värmeenergi som tillförs så att 100°C vatten blir hundragradig ånga kallas ångbildningsvärme. Om fasomvandlingen istället går från ånga till vatten så avges istället samma mängd värmeenergi. Det är också väldigt viktigt att veta att vattnets kokpunkt förändras beroende det omgivande trycket. Till exempel är kokpunkten för vatten 3000 m.ö.h. strax under 90°C. Det beror på att det atmosfäriska trycket blir lägre desto högre upp vi kommer. På samma sätt höjs kokpunkten med stigande tryck. Kokpunkten i en tryckkokare brukar vara ca 110°C. Det beror på att trycket i tryckkokaren är ca 50 % högre än normalt atmosfäriskt tryck. En kylprocess drar nytta av tryckförändringar för att få förångnings- och kondensationstemperaturer att inträffa vid olika temperaturer. Processen kan antingen användas för att kyla ned luft direkt (sk dx-kyla) eller vatten som sedan används för att kyla luft.
Fläkt Woods
Kylprocessen består av fyra huvudprocesser. Efter en cykel tar nästa vid: 1. I förångaren är trycket lågt vilket leder till att köldmediet kokar vid en låg temperatur och vätskan övergår till gas. För att möjliggöra denna process tas värme från tilluften som i och med det kyls. 2. Gasen kommer in i kompressorn där den komprimeras till ett högre tryck. Detta medför att temperaturen höjs. 3. När gasen kommer in i kondensorn är trycket så högt att köldmediet kondenserar trots den höga temperaturen och all gas övergår till vätska. För att detta ska kunna ske måste värme avges till frånluften. 4. I expansionsventilen sänks trycket och därmed sänks även temperaturen på vätskan. Processen ritas normalt i ett h-log P diagram. Där h är entalpin, energiinnehållet i ett ämne, och P köldmediets tryck.
38
7
Värme- och kylåtervinning
Förutom en god lönsamhet så har värme- och kylåtervinning en positiv inverkan på miljön. Den yttre miljön förbättras genom att behovet av förbränning reduceras och därmed utsläpp av exempelvis koldioxid. Genom att energiförbrukningen blir låg kan också ett större luftbyte motiveras vilket har en positiv inverkan på luftkvalitén i lokalen. En mycket god egenskap med återvinnare är att ju kallare uteluften är desto mer värme kan återvinnas ur frånluften. På samma sätt utvinner man mera kyla ju varmare uteluften är. Undantaget är vid riktigt låga utetemperaturer då frånluftens fuktinnehåll kan skapa påfrostning i återvinnaren. Återvinnaren måste då nedregleras, alternativt ha en återkommande avfrostning. Det system för återvinnare som finns på markanden har olika egenskaper. Det är viktigt att välja ett system utifrån de förutsättningar som gäller i det enskilda fallet.
Kapitlet tar upp • Varaktighetsdiagram • Verkningsgrad
Värmeåtervinning vid komfortventilation är ofta mycket lönsamt. I ett nordiskt klimat kan återbetalningstiden vara under ett år. I ett varmt klimat kan också återbetalningstiden vara mycket kort beroende på att kylmaskinens storlek kan reduceras vilket medför en lägre investeringskostnad samt minskar även energikonsumtionen. Hur stor besparingen blir beror i huvudsak av ortens klimat, drifttid och effektivitet hos det återvinnarsystem som valts.
41
Varaktighetsdiagram Diagrammet till höger visar ett varaktighetsdiagram. Det anger utetemperaturens varaktighet i Stockholm under ett genomsnittligt år. De olika ytorna anger antalet gradtimmar, grader gånger timmar vilket multiplicerat med luftflöde (q), densitet (ρ) och specifikt värme (cp) ger ett värmebehov. Den nedre ytan mellan utetemperatur och tilluftstemperatur visar årsvärmebehovet, Qtot , utan värmeåtervinnare och vid kontinuerlig drift.
Är drifttiden kortare än 100% (kontinuerlig drift) kan värmebehovet ofta med tillräckligt god noggrannhet reduceras med samma faktor som drifttiden. Vid noggranna bestämningar av drifttiden måste det beaktas att varaktighetskurvorna för dag och natt skiljer sig något från kurvan för genomsittsvärdet. När energier beräknas utifrån varaktighetsdiagram som i figuren till höger har man bortsett från inverkan av luftens fuktighet den så kallade latenta energin.
(°C)
Qtot = q . ρ . cp . antalet gradtimmar
t22: Tilluft efter värmeväxlaren
30
t11: Frånluft före värmeväxlaren tF: Frånluftstemperatur
Där Qtot = årsvärmebehovet kWh/år utan värmeåtervinnare
20
q = luftflöde m3/s
ρ = densitet kg/m3 cp = specifikt värme J/kg . °C
10
Det lilla hörnet uppe till vänster i diagrammet visas behovet av tillskottsvärme, Qrest.
tT: Tilluftstemperatur till lokal t22: Tilluft efter värme och kyla t21: Uteluft, före värmeväxlaren
0
tU: Genomsnittlig utetemp (24 h/dag)
–10
Qrest = (
1-
ηårsmedel 100
) . Qtot
0
1000
2000
3000
4000
5000
Där
Energibehov kylbatteri
Qrest = årsvärmebehovet kWh/år med
Återvunnen kylenergi med värmeväxlare
6000
7000
8000
(h)
Energibehov värmebatteri
värmeåtervinnare
Återvunnen energi med värmeväxlare on/off-styrning
ηårsmedel = årsmedelsverkningsgraden för
Ytterligare återvunnen energi med värmeväxlare kontinuerlig reglering
värmeåtervinnaren %
Varaktighetsdiagram
Qtot = årsvärmebehovet kWh/år utan värmeåtervinnare
Då frånluften normalt är varmare än önskad tilluft kommer årsmedelverkningsgraden att vara högre än den av fabrikanten angivna verkningsgraden. Med en effektiv återvinnare kan årsmedelverkningsgraden uppgå till 85-95%.
42
Definitioner
Verkningsgrad
Nedan visas principen för värmeåtervinning, i exemplet. Frånluft förs genom växlaren och går ut som avluft. Uteluften tar upp värme ur frånluften och lämnar växlaren som tilluft.
Verkningsgraden är ett mått på återvinnarens effektivitet och anges i procent av teoretisk återvinning som är fallet att tilluften skulle uppnå samma temperatur och fuktinnehåll som frånluften (verkningsgraden 100%). Temperaturverkningsgraden anger hur temperaturen ändras över återvinnaren (sensibel energi) och fuktverkningsgraden hur fuktinnehållet ändras (latent energi). Båda verkningsgraderna är dimensionslösa tal. Det innebär att även om de är uppmätta under två givna konditioner (värme- respektive kylåtervinning) så kan de för respektive fall användas för att utifrån mycket varierande utetemperaturer beräkna vilken tilluftstemperatur som kan erhållas. En given återvinnare får lägre verkningsgrad ju högre luftflödet är. Verkningsgraden sjunker också med ökande förhållande mellan uteluftflöde och frånluftsflöde.
t12, x 12 q12
t11, x 11 Frånluft q11 Rum
q21
Tilluft q22
t21, x 21
t22, x 22
Temperaturverkningsgrad
ηt =
t22 – t21 . t11 – t21 100
Fuktverkningsgrad
x –x ηx = x 22 x 21 . 100 11 – 21
Beteckningar q = Luftflöde m3/s t = Temperatur °C ϕ = Luftens relativa fuktighet % ηt = Temperaturverkningsgrad % ηx = Fuktverkningsgrad % Index 1 = frånluftssida 2 = tilluftssida 11 = frånluft, inlopp 12 = frånluft, utlopp 21 = tilluft, inlopp 22 = tilluft, utlopp
Fläkt Woods
43
Avgörande för en återvinnares effektivitet är: - Flödesförhållandet i växlaren; Medström – Motström – Korsström - Antalet värmeöverföringsenheter, Ntu - Om värmeöverföringen sker direkt luft/luft eller via vätskekoppling. Utifrån diagrammet ser man att verkningsgraden ökar när antalet värmeöverföringsenheter Ntu ökar. För att öka antalet värmeöverföringsenheter kan man utifrån formeln se att α och F måste ökas eller så måste Cmin minska. Den värmeöverförande yta, F, ökas genom att welldelningen blir tätare. Nackdelen med att öka welldelningen är att tryckfallet ökar. Värmeövergångskoefficienten, α, ökar vid turbulent strömning men detta är mycket svårt att åstadkomma i en värmeväxlare. Vid låg lufthastighet ökar också verkningsgraden vilket vi ser i formeln för Cmin.
En återvinnare som arbetar i motström har högre verkningsgrad än de som arbetar i korsström eller medström. Figuren nedan visar principiellt verkningsgraden som en funktion av Ntu.
t
Motström Korsström Medström
Ntu
Antalet värmeöverföringsenheter tecknas:
Ntu= α · F Cmin
Verkningsgraden som funktion av antalet värmeöverföringsenheter.
Cmin = qmin · ρ · cp Där
Ntu = värmeöverföringsenheter α = värmeövergångskoefficienten W/m2 °C F = värmeöverförande yta, en sida m2
ρ = densitet kg/m3 qmin = lägsta flödet m3/s cp = den specifika värmefaktorn
44
Sammanfattning Värme- och kylåtervinning är en besparing, både sett ur ett ekonomiskt och ett miljöperspektiv.
Verkningsgrad Verkningsgrad är ett mått på effektivitet med avseende på energiförbrukning och anges i %.
Varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagram anger utetemperaturens varaktighet för en viss ort under ett genomsnittligt år. Ur diagrammet kan man utläsa årsvärmebehovet, Qtot, utan värmeåtervinnare vid kontinuerlig drift och behovet då man har en effektiv återvinnare, Qrest.
Fläkt Woods
Avgörande för en återvinnares effektivitet är: - Flödesförhållandet i växlaren; Medström – Motström – Korsström - Antalet värmeöverföringsenheter, Ntu - Om värmeöverföringen sker direkt luft/luft eller via vätskekoppling.
45
8
LCC och energiberäkning
Livscykelkostnaden (LCC, Life Cycle cost) Livscykelkostnaden (LCC, Life cycle cost) är summan av alla kostnader relaterade till en produkt över dess livstid. Beräkningen baserar sig på nuvärdemetoden, att alla framtida kostnader räknas om till dagens penningvärde.
Kapitlet tar upp • Energieffektivitet • Livscykelkostnaden (LCC, Life cycle cost) • Livscykelenergikostnaden, LCCE
Livscykelkostnaden beräknas genom att investeringskostnaderna för en utrustning och nuvärdet av energi-, underhåll och miljökostnaderna under utrustningens livslängd summeras till ett dagsvärde.
• Energikostnad och CO2 emission • Minimera energikostnaden • Parametrar för energi- och LCCE beräkningen
LCC = Grundinvestering + LCCenergi + LCCunderhåll + LCC miljö – restvärdet
Livscykelenergikostnaden,LCCE
Studier visar att användningsfasen för ett luftbehandlingsaggregat är en större kostnad för användaren än själva inköpet, i vissa fall kan driftskostnaderna utgöra 90 procent och investeringskostnaderna mindre än 10 procent av den totala livscykelkostnaden under 20 år. I och med ökande energikostnader blir det mer och mer intressant att se på hela livslängden istället för enbart till själva investeringen. Dagens miljödebatt som bland annat tar upp uppvärmning, uttunnat ozonskikt, ökenutbredning, Kyoto protokoll gör att intresset för energieffektivitet är av globalt intresse. Vilket gör att det blir allt viktigare att beräkna livscykelkostnaden för energiförbrukare vilket bland annat inkluderar luftbehandlingsaggregat.
Den största delen av de totala kostnaderna för ett luftbehandlingsaggregat är energikostnader. Allt oftare ställs det krav på en viss LCCE-kostnad för en anläggning och leverantörerna skall kunna garantera att denna kostnad stämmer. På grund av detta har Fläkt Woods infört en LCCE-modul i sitt produktvalsprogram, där olika aggregatfunktioner och lösningar kan jämföras och optimeras för lägsta LCCEkostnad.
Energikostnad och CO2-emission Energikostnaden för ett luftbehandlingsaggregat består av två delar, elenergin för att driva fläktar och motorer och den termiska energin. Den termiska energin kan delas upp i värme- och kylenergi. I norra Europa står värmeenergin för den större delen av totala energibehovet. En stor del av kostnaden för värmeenergin kan reduceras genom användandet av värmeåtervinnare. Kostnaden för att framställa kyla är en post som kommer att öka i framtiden. I Centraloch Sydeuropa står redan nu kylan för en stor del av den totala energiförbrukningen. Detta medför att även kylåtervinning blir allt intressantare.
Energi 85 %
Driftskostnad= Energi + Underhåll = ca 90 %
Investering 10 %
Underhåll 5 % Livscykelkostnaden för ett luftbehandlingsaggregat
Fläkt Woods
47
Parametrar för energi- och LCCE - beräkning För att uppnå en hög noggrannhet på energiberäkningen krävs följande faktorer:
I vissa fall är kunden även intresserad av aggregatets CO2- emission. För att beräkna aggregatets energiförbrukning omräknat i CO2-utsläpp kan man utgå ifrån mängden CO2-emmission per kWh för att tillverka energi för värme, kyla och el.
• Värmeöverföringen vid varje värmare, kylare, värmeväxlare beror på tillståndet på inkommande luft till respektive komponent. Detta innebär att luftens tillstånd, (temperatur, entalpi, hastighet, tryck) måste beräknas för varje punkt i aggregatet.
Minimera energikostnaden
• Kylberäkningen vid ett kylbatteri är komplex, och för att det ska bli rätt måste hänsyn tas till kondenserande vattendroppar. Tryckfallet över vattenbatteriet ökar och den adiabatiska kylan måste beräknas.
När energikostnaderna skall beräknas är det ytterst viktigt att använda sig av rätt förutsättningar för att få ett resultat som går att lita på. Följande har en väsentlig inverkan på slutresultatet:
• Vid värmeåtervinning med roterande värmeväxlare måste läckageflöde och balanseringstryck ingå i beräkningen. Det extra trycket och luftflödet påverkar frånluftsfläkten.
• Den lägsta investeringskostnaden/minsta luftbehandlingsaggregatet är sällan det samma som lägsta LCCE, studier visar att ett större aggregat ofta har en mycket kort återbetalningstid, tryckfallen i aggregatet minskar och återvinningen förbättras. • Ekonomiskt optimerat kanalsystem, ju lägre tryck fall i kanalsystemet dess lägre elenergiförbrukning för fläktarna. • Val av rätt fläkt med rätt flöde, tryck och drivanordning för respektive uppgift. • Optimerad återvinnare, rätt typ av återvinnare utifrån förutsättningarna och optimerad återvinningsgrad. Maximal återvinningsgrad är inte alltid den bästa lösningen eftersom större återvinnare även ökar tryckförlusterna i aggregatet varvid elenergiförbrukningen för fläktarna ökar. • Vid val av återvinnare är det allt viktigare att denna även optimeras för kylåtervinning. • När det är möjligt använda sig av VAV-system, ventilera anläggningen efter behov. • Att använda aggregatet för dess rätta funktion. I exempelvis en kontorsbyggnad är uppgiften för luftbehandlingsaggregatets att ventilera och ibland kyla men inte att värma fastigheten, detta skall radiatorerna sköta om. • Minsta möjliga aggregat är inte alltid ekonomiskt försvarbart.
• Tryckfallet över filter bör beräknas som medelvärdet av starttryckfall och sluttryckfall. • Alla elenergiförbrukare bör tas upp, även pumpar och andra reglermotorer som hör till aggregatet.
Temperaturberäkning Vid temperaturberäkning anges till- och frånluftstemperaturerna för både sommar och vinterfall. Temperaturer beskrivs som en linjär förändring över tiden i ett varaktighetsdiagram. Över fläkten blir det en extra temperaturhöjning som måste beräknas för varje specifikt aggregat, detta påverkar både värme- och kylbehovet. Vid temperaturberäkning till både rätt temperatur och rätt fuktighet måste börvärdet för både temperatur och fukt anges. Det finns två olika sätt att beräkna kyla: 1. Beräkning till rätt temperatur. 2. Beräkning till både rätt temperatur och rätt fukt.
48
När det finns ett behov av noggrann reglering av både temperatur och relativ fuktighet behövs det en luftbehandlingsfunktion bestående av en värmare, en kylare och en eftervärmare. Denna process är mycket energikrävande, det är därför viktigt att beräkningen blir noggrann i ett sådant fall. Det första diagrammet visas hur temperaturen kyls ner till rätt temperatur. Det andra diagrammet visas hur luften först kyls ner till rätt absolut fukthalt och sedan värms till rätt temperatur och rätt relativ fuktighet.
Vid utetemperaturskompensering är tilluftstemperaturen en funktion av utomhustemperaturen. Tillståndet för tilluften anges som verklig temperatur vid olika utomhustemperaturer, mellan dessa punkter blir temperaturen linjär över tiden. Frånluftstemperaturen anges som en sommartemperatur och en vintertemperatur och däremellan är den linjär över tiden. Illustrationerna nedan visar hur ett diagram kan se ut med kompensering respektive utan kompensering.
Uteluft t (°C)
Vinter temp. Frånluft
Frånluftstemp.
Sommar temp.
Efter värmeväxling
Tilluftstemp.
Önskad tilluftstemperatur
Kylning
Tilluftstemperatur före fläkten
linje
nads
Mätt
Uteluftstemp.
Diagram utan utetemperatursreglering x (kg/kg)
Kylberäkning till rätt temperatur
Frånluftstemp.
Vinter temp.
Sommar temp.
Uteluft t (°C)
Tilluftstemp. Frånluft
Efter värmeväxling
Önskad temp och fukt Kylning Tilluftstemp och fukt före fläkten Eftervärmning
Uteluftstemp. je adslin
Diagram med utetemperatursreglering
n
Mätt
Driftstider x (kg/kg)
Kylberäkning till rätt temperatur och rätt fuktighet
Antalet driftstimmar har stor påverkan på energiförbrukningen. Exempelvis kommer ett luftbehandlingsaggregat som går dygnet runt året runt ha 8 760 driftstimmar per år, men i verkligheten kommer driftstiderna för exempelvis ett luftbehandlingsaggregat för kontor att bli 3-4 000 timmar. Vid beräkning av energiförbrukningen kan det därför vara bra att dela upp driften i två lägen, dag- och nattdrift. Varje driftsläge kan ha olika flödes- och temperaturinställningar.
Utetemperaturkompensering I de allra flesta fall då man har kyla i ett luftbehandlingsaggregat varierar tilluftstemperaturen under året beroende på belastningen. För att i dessa fall kunna göra en korrekt beräkning av energibehovet är det bra om utetemperaturkompensering är med i beräkningen.
Fläkt Woods
49
VAV-system
Temperaturen är något kallare på natten jämfört med på dagen och detta kan ses i varaktighetsdiagram som en parallellförskjutning av kurvan.
Vid beräkning av energiförbrukning på ett aggregat som är tryckreglerat mot ett VAV-system anges min- och maxluftflödet vid respektive utomhustemperatur. Vid temperaturer lägre än mintemperaturbörvärdet respektive över maxtemperaturbörvärdet förutsätts flödet vara konstant. Mellan de två temperaturerna är kurvan linjär.
Dagdrift och nattdrift q [%]
komfort
Varaktighetsdiagram För att åskådliggöra energiförbrukningen kan ett varaktighetsdiagram användas, se nedan. Diagrammet visar, för det specifika aggregatet, tilluftsoch frånluftstemperaturer under hela året. Under uppvärmningsperioden visar diagrammet mängd återvunnen energi (rosa fält), tillskottsvärme (rött fält) och värmetillskott från fläktmotorn (prickat fält). Under kylperioden visar diagrammet återvunnen kyla (ljusblå) och erforderlig mängd kylenergi (blått fält), samt värmetillskottet från fläktmotorn (prickat fält). Vid kylning till både rätt temperatur och rätt fukt visas även eftervärmning. Det är enbart den sensibla delen av värme och kylenergin som visas i diagrammet.
100
ekonomi
ekonomi
40
-15
Utomhustemperatur
Varaktighetsdiagram, dag- och nattdrift
Varaktighetsdiagram, från Fläkt Woods produktvalsprogram ACON
50
Sammanfattning Livscykelkostnaden (LCC, Life cycle cost) är summan av alla kostnader relaterade till en produkt över dess livstid. Upp till 90 % av den totala livscykelkostnaden för ett luftbehandlingsaggregat består av energikostnad. Energieffektiva system är därför av avgörande betydelse för den totala ekonomin och det är därmed viktigt att beräkna livscykelenergikostnaden, LCCE, för aggregatet. Det är även möjligt att räkna om energiförbrukningen till CO2-emission.
• Alla elenergiförbrukare bör tas upp, även pumpar och andra reglermotorer som hör till aggregatet. • Vid temperaturberäkning anges till- och frånluftstemperaturerna för både sommar och vinterfall.
För att uppnå en hög noggrannhet på energiberäkningen krävs följande faktorer: • Luftens tillstånd, (temperatur, entalpi, hastighet, tryck) måste beräknas för varje punkt i aggregatet. • Kylberäkningen vid ett kylbatteri är komplex, och för att göra rätt måste hänsyn tas till kondenserande vattendroppar. • Vid värmeåtervinning med roterande värmeväxlare måste läckageflöde och balanseringstryck ingå i beräkningen. • Tryckfallet över filter bör beräknas som medelvärdet av starttryckfall och sluttryckfall.
När energikostnaderna skall beräknas är det ytterst viktigt att använda sig av rätt förutsättningar för att få ett resultat som går att lita på. Följande har en väsentlig inverkan på slutresultatet: • Den lägsta investeringskostnaden/minsta luftbehandlingsaggregatet är sällan det samma som lägsta LCCE. • Ekonomiskt optimerat kanalsystem. • Val av rätt fläkt. • Optimerad återvinnare. • Välj återvinnare som även optimeras för kylåtervinning. • Ventilera anläggningen efter behov. • Att använda aggregatet för dess rätta funktion.
Fläkt Woods
Det finns två olika sätt att beräkna kyla: • Beräkning till rätt temperatur. • Beräkning till både rätt temperatur och rätt fukt.
51
9 Ljud
Högt tryck Tryck
Kapitlet tar upp
+
• Ljudtryck/Ljudtrycksnivå
– Lågt tryck
• Effektivvärde • Ljudeffektsnivå • Addition av ljudnivåer
R.M.S värde
• Frekvens • Standardfilter Ljudtryck och effektivvärdet (RMS)
Ljudtrycksnivån definieras som
Lp = 20 log ( p ) = 20 log ( .p ) p0 2 10 -5
Där
Lp = Ljudtrycksnivå dB p = Ljudtrycket Pa p0 = Referensvärde Pa
En jämn och behaglig ljudnivå är tillsammans med temperatur och lufthastighet de viktigaste kraven på ett bra inomhusklimat. Flertalet av de klimatproblem som kan uppträda inomhus kan lösas med hjälp av en klimatanläggning som är rätt dimensionerad. Förutsättningen är att ett noggrant projekteringsarbete utförs, där de ljudtekniska beräkningarna ingår som en viktig del. Utöver fläktar och luftbehandlingsaggregat är det spjäll och don som är de största ljudkällorna i ett luftbehandlingssystem. Fläktarnas ljud kan tex spridas till lokalerna via byggnadsstommen eller genom själva kanalsystemet, något som gör att ljuddämpande åtgärder krävs. I tilluftssystemet och även i frånluftssystemet måste ofta ljuddämpare placeras vid fläktar och luftspjäll. För ett don gäller att behovet av ljudreduktion bara kan tillgodoses genom ändring av dontyp, storlek etc.
För att skapa tryckvariationer i luften behöver vi en energikälla. Ljudtryck förorsakas då av en eller flera ljudkällor som avger ljudeffekt. Ljudeffekt jämförs också med en referensnivå: Wo = 10–12 (Watt) Ljudeffektsnivån definieras som
Lw = 10 log ( W ) = 10log ( W-12 ) W0 10 Där
Lw = Ljudeffektsnivå dB W = Ljudeffekt W W0 = Referensvärde W
Ljud
Med ljudeffekt kan vi beskriva den totala ljudenergin som en maskin avger oavsett omgivning. Ljudtryck beskriver bara ljudet i en punkt. När en maskin vibrerar kommer ljud stråla ut från dess hölje. Tryckvågorna vidarebefordras från den vibrerande ytan till örat, precis som ringar på vattnet i en damm. När vågorna utbreder sig genom luften, minskar gradvis friktionseffekterna dem så att ju längre bort vi står från en ljudkälla, desto svagare låter det.
Ljud är tryckvariationer i luften (eller andra medium) vilka får trumhinnan i örat att vibrera. Effektivvärdet (RMS) på dessa tryckvariationer betecknar det effektiva ljudtrycket p (Pa). Trycket p jämförs med ett referensvärde p0 = 2 x 10–5 Pa, vilket anses vara den lägst hörbara ljudnivån; tröskeln för hörbara ljud.
Fläkt Woods
53
Ljudtrycksnivån beror på ljudeffektsnivån som alstras av ljudkällan, omgivningens egenskaper t. ex. absorpt och avståndet från ljudkällan. Beroende på detta redovisas ljuddata i produktkatalogen som Ljudeffekt så att den resulterande Ljudtrycksnivån kan beräknas.
en del passerar genom till den andra sidan och resten reflekteras av ytan. Se figur nedan.
Hur man adderar till ljudnivåer: Eftersom ljudnivåer är logaritmiska värden, kan de inte adderas linjärt. Om vi har två ljudkällor var och en vid 50 dB blir summan inte 100 dB. Ljudnivåer adderas logaritmiskt. Ljudvågor som möter en yta
Lp = 10 log (10
( Lp 1 ) 10
+ 10
( Lp 2 ) 10
)
Skillnaden mellan den infallande ljudeffektsnivån och överförd ljudeffektsnivå kallas dämpning. Dämpning subtraheras från ljudnivån linjärt.
Ökning som skall adderas till den högre nivån, dB
Summan av två ljudkällor var och en vid 50 dB är alltså 10 x log (100 000 + 100 000) = 53 dB. Detta betyder att när två likadana ljudkällor adderas blir den totala ljudnivån 3 dB högre. När man lägger ihop två olika nivåer blir ökningen mindre än 3 dB. När skillnaden mellan nivåerna är mer än omkring 12 dB är ökningen försumbar. Med en skillnad på 2 dB är ökningen omkring 2 dB och vid en skillnad på 6 dB är ökningen 1 dB. Följande diagram kan användas när man adderar ljudnivåer:
Frekvens Antalet vågor som slår emot din trumhinna per sekund kallas frekvens, f (Hz) och avståndet mellan våg-”toppar” kallas våglängd, λ (m). λ
3.0 2.5
Lägre frekvens Lägre våglängd
2.0
Hög och låg frekvens
Högre frekvens Kortare våglängd
1.5
Hastigheten, c, med vilken ljud utbreder sig beror på mediet genom vilket det utbreder sig. Genom luft är ljudets hastighet omkring 340 m/s, och relationen mellan våglängd (λ) och frekvens (f) anges som:
1.0 0.5 0.0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
c=fλ
Skillnaden mellan de två ljudnivåerna som skall adderas till
Diagram för den logaritmiska additionen av skillnaden mellan
Där
de två ljudnivåerna som skall läggas till
c = Hastigheten m/s f = Frekvens Hz λ = Våglängd m
När ljudvågor möter en annan yta händer tre saker: en del av energin från vågen absorberas av materialet,
54
Ett musikinstrument kan producera flera rena toner vilka är ljudproducerade vid en frekvens. Maskiner producerar vanligen ljud på ett brett spektrum av frekvenser, ibland med toppar vid vissa frekvenser. För människor ligger hörbart ljud mellan 20 och 20 000 Hz. Vi hör bäst på frekvenser mellan 100 och 5000 Hz. Av praktiska skäl presenteras ljuddata i kataloger som ett totalt värde för var och en av de åtta oktavbanden:
Band
2
3
4
5
6
63
125
250
44– 88
88– 177
Frekvensområde, Hz 177– 354– 707– 1410– 2830– 5660– 354 707 1410 2830 5660 11300
Centerfrekvens, Hz 500 1000 2000
7
8
4000
8000
3
63
125
250
–26
–16
–9
4
5
6
Centerfrekvens, Hz 500 1000 2000 dB(A) filter –3 0
7
8
4000
8000
1
–1
1
Vad alstrar ljud i ett luftbehandlingsaggregat? Huvudkomponenten i ett luftbehandlingsaggregat som genererar ljud är, naturligtvis, fläkten. Fläktar, som andra maskiner producerar ett brett band av ljud, vars nivå är beroende på luftflödeshastigheten och trycket som fläkten utvecklar. Ljudet som genereras av en fläkt är vanligen en funktion av luftflödeshastigheten och trycket som genereras, men där finns andra faktorer som påverkar både nivån och egenskaperna på det genererade egentliga ljudet. Våra data från katalogen baseras på uppmätt data som vi fått genom genomförda test i vår fläkttestkammare. Ljuddata presenteras i fläktdiagrammen i katalogen i form av Total Ljudeffektsnivå; Lwt. Andra komponenter i luftbehandlingssystemet dämpar vanligen ljud, men kan också ge upphov till lite eget ljud. Det är viktigt att isolera kanalerna ordentligt eftersom ljudet inuti kanaler kan passera genom kanalväggen till luftbehandlingsaggregatrummet. Ljudtrycksnivån i luftbehandlingsaggregatrummet beror på dess form, storlek och på hur mycket ljudabsorberande material som finns i rummet. Andra maskiner i rummet kommer, naturligtvis, också att påverka den totala ljudnivån.
Standardfilter Ofta skulle vi vilja jämföra ljudnivåer genom att använda en enda siffra. Detta kan göras genom att logaritmiskt addera ljudnivåerna i varje frekvensband för att ge en enda siffra. Denna metod används ofta för att presentera ljudnivån i fläktdiagram. Det mänskliga örat hör emellertid inte lika på alla frekvenser. Vi kan höra de högre frekvenserna mycket bättre än de lägre. För att vi skall kunna ge en indikation på ljudtrycksnivå samtidigt som man tar hänsyn till hur våra öron fungerar, har en del standardfilter uppfunnits, exempelvis dB(A). A-filtret simulerar örat bra upp till omkring 55 dB, men används vanligen till alla ändamål, (fläktar finner man ofta i ordningen av 80 till 100 dB). dB(A) filtervärdena adderas från ljudtrycksnivån i respektive band. Det totala dB(A) värdet får man genom att logaritmetiskt addera de resulterande A-vägda ljudnivåerna. Vid låga nivåer, t.ex. i ett bostadshus, beskriver A-vägning hur känsligt vårt öra är för ljudnivå vid olika frekvensband. Tabellen visar A-vägningen vid de olika oktavbanden.
Fläkt Woods
2
Vid höga nivåer, t.ex. på en bullrig arbetsplats visar A-vägning på vår känslighet för hörselskador. Respektive lands myndigheter har föreskrivit tillåtna bullernivåer.
Band 1
1
55
Relationen mellan ljudeffekt och ljudtryck
I praktiken är utomhusljudnivåer påverkade av omgivande byggnader och vindförhållanden.
Inomhus
Ljudtryck kan uppskattas från ljudeffektsnivån genom följande förhållanden.
Inomhus utstrålas ljudet beroende på hur källan är placerad i förhållande till väggar, golv och tak. Dessutom absorberas (sugs upp) energi av ytorna i rummet. Mjuka ytor tenderar att absorbera mer energi än hårda ytor. En ytas förmåga att absorbera energi ges av ljudabsorptionkoefficienten, α.
Ljudtrycksnivå i en kanal:
Lp = Lw – 10 log A Där
Lp = Ljudtrycksnivån dB Lw = Ljudeffektsnivån dB Α = Kanalens tvärsnittsarea m2
α är ett värde som sträcker sig mellan 0 och 1 och som normalt är frekvensberoende. För att beskriva ljudabsorptionen i ett rum multipliceras ytornas områden av olika material i rummet med deras korrelationstal och sen summeras de.
Om kanalen är mindre än 1 m2 i omkrets blir värdet av ljudtrycksnivån högre än ljudeffektsnivån. För 2 kanaler större än 1 m är det motsatta sant.
A = A1·α1 + A2.·α2 + A3·α3 + … + An· αn
Utomhus
Där
Ljud strålar ut från en källa i tre dimensioner. Om det inte finns några väggar eller tak som reflekterar ljudet då kan vi anse dess fortplantning vara halvsfäriskt.
A = Ekvivalent ljudabsorptionsområde m2 A1-n = Område för de individuella ytorna i rummet α = Ljudabsorptionkoefficient
Aggregatrummen är normalt ganska hårda med tanke på ljud. Väggar, golv och tak är normalt inte täckta med några mjuka material. Kanalerna borde emellertid vara isolerade och detta kan ge lite absorption i rummet. En annan definition på rumsabsorption ges av rummets efterklangstid. Efterklangstiden är tiden det tar för ljudnivån i rummet att falla med 60 dB när en ljudkälla plötsligt slås av.
r
Radien r från ljudkällan
Ljudtrycksnivån vid radien r från ljudkällan anges som:
Lp = Lw – 10 log 2πr2
T = 0.16 · V A
Där
Där
Lp = Ljudtrycksnivån dB Lw = Ljudeffektsnivån dB r = Radien m
T = Efterklangstid s V = Rumsvolymen m3 A = Ekvivalent ljudabsorptionsområde m2
56
Hur man väljer ett tyst luftbehandlingsaggregat:
Formeln gäller rum med låg absorption (α under 0.2) vilket är normalt i praktiken. Aggregatrum borde normalt ha ett mycket lågt α värde och 0,05 till 0,1 är typiskt. Detta betyder att ljudtrycksnivån i luftbehandlingsaggregatrum kommer att bli mer eller mindre densamma som summan av ljudstyrkenivåerna för varierande maskiner i rummet.
Det finns ett flertal faktorer som påverkar ljudnivåerna från ett luftbehandlingsaggregat. Några punkter att tänka på: 1. Välj luftbehandlingsaggregat med en låg lufthastighet. 2. Välj en stor fläkt för låg ljudnivå. 3. Använd kraftigare isolering på höljet. Överdriv inte! Kom ihåg att ljudet kan passera in i kanalen från luftbehandlingsaggregatrummet och förstöra prestandan. Kanalböjar och andra kanaldetaljer kan också generera ljud, så det kan vara bättre att installera den slutliga ljuddämparen närmare lokalen i en del fall. Kom också ihåg att till och med ljuddämpare genererar ljud och det finns en lägsta nivå som vi kan dämpa ned till, genom att använda konventionella ljuddämpare.
Ljudnivå i utnyttjade utrymmen Luftbehandlingsaggregat levererar luft till alla sorters rum. Från stora industriella anläggningshallar till sovrum på hotell. En del rum är mycket hårda medan andra är mjuka. Tabeller finns som ger siffror på ljudabsorption i genomsnitt för olika typer av rum. Notera att ljudet kan passera till rummet genom att passera genom kanalen, men också genom väggar, golv och tak likaväl som genom luften. Man måste medräkna alla ljudvägar när man beräknar hela ljudtrycksnivån.
Fläkt Woods
57
Sammanfattning Ofta skulle vi vilja jämföra ljudnivåer genom att använda en enda siffra. Detta kan göras genom att logaritmiskt addera ljudnivåerna i varje frekvensband för att ge en enda siffra. För att vi skall kunna ge en indikation på ljudtrycksnivå samtidigt som hänsyn tas till hur våra öron fungerar, har en del standardfilter uppfunnits, exempelvis dB(A). Ljud strålar ut från en källa i tre dimensioner. Om det inte finns några väggar eller tak som reflekterar ljudet då kan vi anse dess fortplantning vara halvsfäriskt. Inomhus utstrålas ljudet på samma sätt, men en del av dess energi absorberas, sugs upp, av ytorna i rummet. Mjuka ytor tenderar att absorbera mer energi än hårda ytor. En ytas förmåga att absorbera energi ges av ljudabsorption koefficient, α. Det finns ett flertal faktorer som påverkar ljudnivåerna från ett luftbehandlingsaggregat.
En jämn och behaglig ljudnivå är tillsammans med temperatur och lufthastighet de viktigaste kraven på ett bra inomhusklimat. Ljud är tryckvariationer i luften (eller andra medium) vilka får trumhinnan i örat att vibrera. Effektivvärdet (RMS) på dessa tryckvariationer betecknar det effektiva ljudtrycket p (Pa). Det effektiva ljudtrycket tillsammans med ett referenstryckvärde, den lägst hörbara ljudnivån, används för att beräkna ljudtrycksnivån. Ljudtrycksnivå beskriver endast ljudet i en punkt. För att beskriva den totala ljudenergi en maskin avger använder vi begreppet ljudeffekt. Ljudnivåer är logaritmiska värden och måste därför adderas logaritmiskt. Antalet vågor som slår emot din trumhinna per sekund kallas frekvens, f (Hz) och avståndet mellan våg-”toppar” kallas våglängd, λ (m). Hastigheten, c, med vilken ljud utbreder sig beror på mediet genom vilket det utbreder sig. Hastigheten kan beräknas utifrån våglängd (λ) och frekvens (f).
Några punkter att tänka på: 1. Välj luftbehandlingsaggregat med en låg lufthastighet. 2. Välj en stor fläkt för låg ljudnivå. 3. Använd kraftigare isolering på höljet.
58
10 Luftspjäll
Kapitlet tar upp • Reglering av luftflödet • Blandning av luftflödet • Reglering av förbigångsluftflöde • Avstängning • Luftspjällets prestanda • Blandningsegenskaper • Luftläckage
Ett luftspjäll är en typ av ventil som används för att reglera flödet i en kanal eller i ett luftbehandlingsaggregat. I luftbehandlingsaggregat är luftspjäll avsedda för: – Reglering av luftflödet – Blandning av luftflöden – Reglering av förbigångsluftflöde – Avstängning
Luftspjällmanövrering
Reglering av luftflöde När bladen på luftspjället roteras från den horisontella positionen till den vertikala, ökar tryckfallet över luftspjällen gradvis. Denna ökning i tryckfall kommer förorsaka att flödet minskar.
Blandning av luftflöde Där man tillåter returluftblandning används tre luftspjäll för att reglera returluftflödet, det friska luftflödet och avluftflödet. Blandningen regleras så att minimikravet på frisk luft uppnås, medan behovet minimeras för ytterligare värmning eller kylning.
Fläkt Woods
Blandning
61
Låg blandningsverkningsgrad
Hög blandningsverkningsgrad
Blandningsegenskaper Man har funnit ut att där blandningsdelar har luftspjäll placerade vid räta vinklar mot varandra är vanligen blandningsverkningsgraden hög, medan de som har luftspjäll placerade på samma vägg bredvid varandra tenderar att ge lägre verkningsgrader. Där blandningsverkningsgraden är låg ser vi att luftströmmen efter blandningslådan är skiktad, så att luften är kallare vid botten av funktionsdelen. Detta kan ge problem med komponenter som är placerade nedströms, sådana som batterier och luftfilter. I extrema fall kan den kalla luften få ett batteri att frysa sönder. Temperaturgivare som placeras efter blandningsdelen i avsikt att reglera, kan ge en felaktig temperatursignal.
När man överväger blandningsegenskaperna behöver man bara överväga fallet med två luftspjäll i luftbehandlingsaggregatets tilluftsdel. De två luftspjällen installeras i en blandningslåda så att det ena luftspjället används till att reglera uteluftsflödet, medan det andra reglerar returluftsflödet. De två luftströmmarna möter varandra inuti blandningslådan. Helst skulle vi vilja att de två luftströmmarna blandades helt med varandra, så att luften som lämnar blandningslådan har en jämn temperatur över luftbehandlingsaggregatets hela tvärsnitt. Blandningsdelens förmåga att blanda varm och kall luft uttrycks som blandningsverkningsgrad och har definierats i form av en CEN-standard.
62
Reglering av förbigångsluftflöde
När det gäller kylbatterier kan förbigångsspjället användas, i viss utsträckning, för att reglera tillluftens tillstånd genom att blanda temperatur och fuktighet. Det finns dock en risk att kondens bildas på ytorna i aggregatet efter kylbatteriet.
Luftspjäll kan också användas för att reglera förbigångs flödet i vissa funktioner i luftbehandlingsaggregatet som t.ex. plattvärmeväxlaren. I detta fall tillåts en del av luften att passera förbi plattvärmeväxlaren för att reglera värmemängden som återvinns och därmed tilluftens temperatur. Förbigångsfunktionen används också för avfrostning. För roterande värmeväxlare kan ett spjäll användas för att skapa undertryck innan rotorn på frånluftssidan. Detta för att förhindra att luft smiter ut från tilluften.
Avstängning Det finns ett antal olika sorters avstängningsspjäll. Vart och ett avsett för en speciell uppgift. Enkla regleringsspjäll såsom luftspjäll med motgående spjällblad används till att stänga av kanalsystemet när fläkten inte går. Mer komplicerade luftspjäll finns på marknaden för brand- och röksektionering. Dessa luftspjäll hålls normalt fullt öppna, men vid upptäckt av rök eller höga temperaturer, stängs de snabbt för att förhindra spridning av brand och rök. (Läs mer i Fläkt Woods brandskyddshandbok). En annan typ av avstängningsspjäll är backspjäll. Denna typ används ofta på frånluftsfläktens utloppssida för att förhindra vind från att blåsa in luft i fel riktning genom kanalen och fläkten, när fläktarna inte går.
Förbigång används ibland för värme- och kylbatteri som regleringsmetod. Luftbehandlingsaggregatets funktionsdel delas in i två delar; den ena består av batteriet och den andra av luftspjället. Batteriet kan också vara utrustat med ett frontspjäll, för att tillåta full reglering av luftströmmarna. När det gäller värmebatterier tillåter denna metod reglering av tilluftstemperaturen, utan något behov av att minska vattenflödets hastighet. Detta är ett sätt att undvika frostbildning i batteriet i kalla klimat.
Öppet spjäll, bakom spjället syns filtret
Fläkt Woods
Stängt spjäll
63
Spjällblad
100 90
Luftspjäll kan tillverkas med antingen motgående eller parallellt roterande blad. De två olika utförandena har olika regleringsegenskaper. Luftspjällets regleringskaraktäristik är också en funktion av tryckfallet i hela systemet. Om tryckfallet i hela systemet är högt, behövs ett högt tryckfall över luftspjället, om luftflödet skall kunna påverkas genom att spjälläget justeras. Normalt kommer tryckfallet i systemet att vara avsevärt högre än spjällets tryckfall i öppet läge. Diagrammen visar exempel på hur luftflödet varierar med luftspjällets bladläge för olika värden av α där α är förhållandet mellan tryckfallet över hela systemet och tryckfallet över luftspjället i fullt öppet läge. Den ideala karaktäristiken är den som ger en linjär relation mellan luftspjällets position och luftflödet. Diagrammen visar att luftspjällen med motgående spjällblad ger en mer linjär karaktäristik vid högre värden av α vilket är önskvärt i ett luftbehandlingssystem. Av den orsaken används luftspjäll med motgående spjällblad vanligen i luftbehandlingsaggregat.
200 50
80
100 10
20
70
3
60
5
Air flow %% Luftflöde
α=1
2
50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
% of av fully fullt opened öppet spjäll Parallella spjällblad
100 90 80
200
70
50 10
100
3
20
60
5
α=1
Air flow %% Luftflöde
50 40 30 20 10 0 0
10
30
20
40
50
60
% of avfully fullt opened öppet spjäll Motgående spjällblad
64
70
80
90 100
Luftläckage vid stängt luftspjäll
Luftläckage i luftspjällets hölje
Luftläckaget över ett luftspjäll i stängt läge är en viktig egenskap och definieras av en CEN-standard. Ett luftspjälls täthet i stängt läge beror på spjällbladens styvhet, kvaliteten hos spjällbladkantstätningarna och tätningen mellan bladets ända och luftspjällets ram.
Luftläckage genom luftspjällets hölje definieras också av en CEN-standard.
Erforderligt vridmoment För att kunna välja passande spjällställdon måste man veta det erforderliga vridmomentet för att kunna vrida bladen.
Täthetsklasser för spjäll monterade i luftbehandlingsaggregat VVS AMA 98
4
3
2
1
CEN-klasser
4
3
2
1
Tryck Ett spjäll är konstruerat för en viss tryckdifferns som inte får överskridas. Det är därför viktigt att kontrollera spjälleverantörens tekniska data.
Fläkt Woods
65
Sammanfattning Ett luftspjäll är en typ av ventil som används för att reglera, blanda och stänga av luftflödet.
Blandningsegenskaper Där blandningsdelar har luftspjäll placerade vid räta vinklar mot varandra är vanligen blandningsverkningsgraden hög, medan de som har luftspjäll placerade på samma vägg bredvid varandra tenderar att ge lägre verkningsgrader. Där blandningsverkningsgraden är låg ser vi att luftströmmen efter blandningslådan är skiktad, så att luften är kallare vid botten av funktionsdelen.
I luftbehandlingsaggregat är luftspjäll avsedda för: • • • •
Reglering av luftflödet Blandning av luftflöden Reglering av förbigångsflöde Avstängning
Täthet och läckage Ett luftspjälls täthet i stängt läge beror på spjällbladens styvhet, kvaliteten hos spjällbladkantstätningarna och tätningen mellan bladets ända och luftspjällets ram. Luftläckage definieras genom en CEN standard. För att kunna välja passande spjällställdon måste man veta det erforderliga vridmomentet för att kunna vrida bladen.
Spjällblad Luftspjäll kan tillverkas med antingen mot gående eller parallellt roterande blad. De två olika utföranden har olika regleringsegenskaper. Luftspjällets regleringskaraktäristik är en funktion av tryckfallet i hela systemet. Luftspjäll med motgående spjällblad används vanligen i luftbehandlingsaggregat pga att dessa spjäll har en karaktäristik som passar luftbehandlingssystem bra.
Fläkt Woods
66
11 Luftfilter
Vid t ex flygplatser, i museer och vid avluft från kök renas luften från gaser med kolfilter. Luftbehandlingssystemets uppgift är att skapa en god luftkvalitet i lokalerna. Vi andas varje dag in 20 – 30 m3 luft varav huvuddelen (ca 80 %) inomhus. Undersökningar har visat att luften inomhus är sådan att många människor blir sjuka. Vilken kravnivå man har beror på hur lokalen används. Medan kontorslokaler kräver en viss nivå och därmed en viss filterlösning så kräver till exempel operationssalar och renrum helt andra filterlösningar.
Kapitlet tar upp • Luftfiltrets uppgift • Luftens föroreningar • Hur fungerar ett partikelfilter? • Testning och klassificering av partikelfilter • Tryckfall över partikelfilter • Kolfilter • Filter i luftbehandlingsaggregat
Luftens föroreningar
• Installation
Luften i vår omgivning innehåller en mängd föroreningar. Många har ett naturligt ursprung som virus, pollen, sporer från växter etc. Andra kommer från mänskliga aktiviteter t ex förbränning, trafik och industri. De senare är generellt de skadligaste på grund av att de innehåller större halt gift och att de är mera respirabla. Föroreningar som består av partiklar, eller är bundna i partiklar, tas bort med partikelfilter medan de föroreningar som är i gasform avskiljs med kolfilter. Luftens föroreningar finns i mycket varierande storlek, se figur på nästa sida. De finns som molekyler, virus som är mindre än 0.01 μm, och pollen och damm som kan vara upp till 100 μm. Partiklar större än 10 μm faller relativt snabbt mot marken. Koncentrationen av dessa är därför störst nära mark. Uppskattningsvis är endast 0.1 % av atmosfärens partiklar nära mark större än 1 μm, men den andelen innehåller ca 70 % av stoftets totala massa. Föroreningarnas variation i storlek ställer olika krav på luftfiltret. För att ta bort de större föroreningarna räcker det med enklare filter med relativt grova fibrer så kallade grovfilter. För att avskilja mindre partiklar krävs finfilter eller högeffektiva HEPA- filter med finmaskiga nät av tunna fibrer.
De luftburna föroreningar som alstras av människor, material och processer i en byggnad måste föras bort genom ventilation. Då är det viktigt att den uteluft som ersätter den bortförda luften är så ren som möjligt. För att rena luft används luftfilter. I de flesta luftbehandlingssystem är ett filter placerat strax efter inloppet i luftbehandlingsaggregatet och renar inkommande uteluft. På liknande sätt renas ofta frånluften, det vill säga den luft som kommer från lokalen. Filtret skyddar luftbehandlingsaggregat och tillufts-kanaler från smuts, minskar rengöringsbehov och luftens kvalitet i lokalerna, vid ett givet luftutbyte, förbättras. För ventilation av operationssalar och känsliga tillverkningsprocesser kan reningen behöva drivas mycket långt. Då används högeffektiva HEPA- filter (high efficiency particulate air filter).
Fläkt Woods
69
(= 1 mm) 0.0001
0.001
0.01
0.1
1
10
Oljig rök
100
1000
10000
Flygaska
Tobaksrök
Aska
Metallurgiskt damm Kol, svart
Cementdamm
Partikel skadlig för lungorna
Sporer från växter Pigment
Gasmolekyler
Pollen
Flytande atmosfäriska föroreningar
Tungt industriell
Fallande damm
Virus
Hår
Bakterier
Förfilter
Kolfilter Finfilter Absolutfilter Electrofilter
2
5
2
5
2
5
2
5
2
5
2
5
2
5
2
5
Partikelstorlekar
Hur fungerar ett partikelfilter? Ett partikelfilter består i huvudsak av ett eller flera skikt med tunna fibrer av mikroglas eller syntetiskt material (plast), veckat eller sytt till påsar och sammanhållet av en ram av stål, plast eller trä. Fibrernas diameter är av storleksordningen 1 – 10 μm. Mikroglasfilter har tunnare fibrer än de syntetiska
filtren. Det finns även enkla filter uppbyggda av aluminiumväv. Dessa filter är tvättbara. Då luften passerar genom filtret kommer en viss andel av luftens partiklar att fastna på eller mellan filtrets fibrer. Ju fler och tunnare fibrer filtret har desto större andel av partiklarna kommer att avskiljas.
70
Tryckfallet över filtret ökar då stoft ansamlas. Även avskiljningsförmågan ökar. Tryckfallsökningen sänker anläggningens luftflöde eller, i de fall man kompenserar luftflödet, ökar fläktens energiåtgång. För att minska tryckfallet över filtret och öka livslängden byggs filtret upp av ett antal påsar.
Den totala avskiljningsgraden är den sammanlagda effekten av de olika avskiljningssätten. I diagram nedan visas hur de fyra mekaniska effekterna samverkar till att ge en total avskiljningsgrad för ett mikroglasfilter av klass F7. Man ser att avskiljningsgraden varierar med partikelstorleken och har ett minimum för partiklar med diametern ca 0.25 μm. Ett sådant minimum är typiskt för alla partikelfilter och partikelstorleken där benämns MPPS (most penetrating particle size). Penetrationen i ett filter är lika med 100 - avskiljningsgraden i %. Diffusion är den helt dominerande effekten för små partiklar. För att filtret skall ha en hög avskiljningsgrad för små partiklar krävs det att filtret har många tunna fibrer.
Avskiljningen i ett partikelfilter sker generellt genom fyra olika mekaniska effekter och en elektrostatisk. De mekaniska effekterna är: Silverkan, Uppfångningseffekt, Tröghetseffekt och Diffusionseffekt. Den elektrostatiska effekten förekommer i samband med vissa syntetiska filter. Effekten finns samtidigt som de mekaniska men avtar relativt snabbt. Kvar finns då bara de mekaniska effekterna.
Silverkan
Uppfångningeffekt
Diffusionseffekt
Diffusionseffekt
Tröghetseffekt
Uppfångningseffekt
Tröghetseffekt
Silverkan
100 Total avskiljningsgrad
Avskiljningsgrad %
80
60 40
20 0 0.01
0.02
0.04 0.06 0.1
0.2
0.4 0.6
Partikeldiameter Avskiljningsgrad för F7 filter
Fläkt Woods
71
m
1
2
4
6
8 10
Testning och klassificering av partikelfilter
partiklar då man i steg tillför filtret syntetiskt stoft upp till sluttryckfallet 450 Pa. För att klargöra hur mycket filtrets avskiljningsförmåga beror av sin (eventuella) elektrostatiska laddning anger EN 779 i ett appendix hur filtrets laddning skall elimineras. Efter neutralisering skall filtret testas och resultatet skall anges i testprotokollet. Ett filter för mycket hög avskiljningsgrad till exempel ett HEPA- eller ULPA-filter klassificeras enlighet SS - EN 1822. Klassificeringen baseras på avskiljningsgraden för den partikelstorlek som ger den minsta avskiljningsgraden det vill säga vid MPPS. Varje filter av HEPA – klass H 13 och H 14 testas individuellt i samband med tillverkningen.
Ett partikelfilter avsett för en ventilationsanläggning testas och klassificeras enligt den svenska standarden SS- EN 779: 2002. Avskiljningsgraden, som anges i procent, testas för en aerosol av storleken 0.4 μm. Test sker i ett antal steg med tillsatser av ett syntetiskt stoft upp till sluttryckfallet och medelvärdet av avskiljningsgraden, Em beräknas. Om Em är mindre än 40 % är filtret ett grov-filter (G) och det klassas då efter sin förmåga att av-skilja det syntetiska stoftet, Am. Om Em är lika med eller större än 40 % är filtret ett finfilter (F) och klassas utifrån ett medelvärde på förmågan att avskilja 0.4 μm
Filter kan även klassificeras enligt nedan:
Klassificering av luftfilter enligt EN779
Klass
Sluttryckfall Förmåga att avskilja det Pa syntetiska stoftet, Am
Medelvärdet av avskiljningsgraden, Em
EUROVENT 4/5
ASHRAE
G1
250
50≤Am<65
-
G2
250
65≤Am<80
-
G3
250
80≤Am<90
-
EU3
G85
G4
250
90≤Am
-
EU3
G90
F5
450
-
40≤Em<60
EU5
F45
F6
450
-
60≤Em<80
EU6
F65
F7
450
-
80≤Em<90
EU7
F85
F8
450
-
90≤Em<95
EU8
F95
F9
450
-
95≤Em
72
Tryckfall över partikelfilter
stant varvtal kommer flödet att vara något högre då filtret är rent än då det har nått sitt sluttryckfall. Skillnaden beror på fläktens karakteristik samt hur stort tryckfallet är över filtret sett i relation till det totala tryckfallet. Om fläkten styrs mot ett konstant luftflöde kommer fläkteffekten att öka då filtret blir smutsigt. Diagrammet nedan visar typiska tryckfall över rena filter som funktion av luftflödet genom en filterkassett 600x 600mm. Tabellen anger rekommenderade tryckökningar för olika filterklasser till dimensionerande och sluttryckfall.
Ett partikelfilter i drift ansamlar stoft och bygger kontinuerligt upp ett allt större tryckfall. Om filterytan är stor sker uppbyggnaden långsammare än om filtret har en liten yta. Leverantören av ventilationsutrustningen anger ett lämpligt sluttryckfall för filtret liksom ett dimensionerande tryckfall. Det senare ligger normalt mitt emellan begynnelsetryckfallet (rent filter) och sluttryckfallet och är det tryckfall som används vid dimensionering av fläkten. I ett ventilationssystem där fläkten går med ett kon-
Rekommenderad tryckökning för rent filter, Pa G2
G3-G4
F5
F6-F9
Till dim. tryckfall
35
35
50
50
Till sluttryckfall
70
70
100
100
Tryckfall över rena filter, Pa 300 250
F 8-F 9
200 F7 F6 G 3, F5 G 3, kort
100 80
Tryckfall över rena filter, Pa
G2 60 G 3, lång 40
30
20 0,6
0,8
1,0
1,2
Luftflöde genom en filterkassett 600x600
Fläkt Woods
73
1,4m3/s
Kolfilter (Sorptionsfilter)
Filter i luftbehandlingsaggregat
För att avlägsna odörer och andra oönskade föreningar i gasform krävs gasfilter. De är vanligtvis kolbaserade. Luften passerar genom en bädd av aktiverat kol. Det är ett mikroporöst material med en aktiv area upp till 1500 m2 per gram. Det aktiverade kolet har ett tätt nätverk av porer och sprickor där framförallt stora molekyler som t ex odörer binds genom adsorption. Genom impregnering med en kemisk substans kan ett kolfilter anpassas till att avskilja en eller flera specifika gaser som t ex svavelväte, svaveldioxid och ammoniak. Kolfilter har nästan 100 % avskiljningsgrad fram till den punkt då kolet börjar bli mättat. Då sjunker avskiljningsgraden mycket snabbt. Kolfilter som blivit mättat genom adsorption kan reaktiveras genom upphettning. En viktig parameter för att få en bra avskiljning är luftens kontakttid med kolet. Ju lägre koncentration man vill ta bort desto längre kontakttid behövs. Det finns idag ingen europeisk standard för testning och klassning av kolfilter. Det finns en Nordtest standard.
Filterkassetter förekommer i en mängd dimensioner. Vanligast är de så kallade hel- och halvkassetterna 600x600 och 600x300 mm. Filter skall bytas senast vid sluttryckfallet. Om luften är förhållandevis ren kan det ta lång tid innan detta sker. Av hygieniska skäl rekommenderas därför att åtminstone göra ett filterbyte varje år t ex efter hösten då säsongen för pollen och andra mikrobiologiska föroreningar är avslutad. Då har man ett förhållandevis rent filter under lång tid.
Förfilter Förfilter används i luftbehandlingsaggregat för att man skall öka livslängden för de dyrare finfiltren och de placeras före dessa. Som förfilter används ofta grovfilter av klass G3 – G4. Trots att de är enkla filter och endast tar de större föroreningarna så avskiljs huvuddelen av stoftmängden i förfiltren.
74
Finfilter Finfilter är uppbyggda med tunnare fibrer än grovfilter och har förmågan att avskilja ända ned till submikrona partiklar. De mindre partiklarna är generellt sett skadligare för hälsan än de större. Finfilter finns som påsfilter och kompaktfilter. Påsfilter har en stor filteryta vilket är gynnsamt för både tryckfall och avskiljningsgrad. Kompaktfiltret är ett alternativ då utrymmet för filtret är begränsat. Det är ett tätt veckat filter monterat i en ram. Kompaktfiltrets täta veckning i kombination med det fina filtermaterialet ger, trots den korta bygglängden, en relativt stor filteryta och ett godtagbart tryckfall. Partikelfilter av klass F5 – F7 ger i de flesta fall ett bra skydd mot försmutsning av luftbehandlingsaggregat, tilluftskanaler och lokaler. I stadsmiljöer då uteluften är starkt förorenad av fordonstrafik rekommenderas på tilluftsidan finfilter av mikroglas i klass F8 eller F9.
Påsfilter
Kompakt filter
Då sådana filter används är det ekonomiskt motiverat att skydda dessa med förfilter, t ex av klass G3. Normalt skall långa filter väljas eftersom de ger den bästa totalekonomin. Korta filter väljs endast på grund av utrymmesbrist.
Högeffektiva HEPA filter Högeffektiva HEPA - filter används då det krävs extremt ren luft. Dessa filter består av ett tunt och mycket tätt och djupt veckat filterpapper med fiberdiameter ca 1 μm mycket tätt infogat i en ram av trä eller metall. Den genomströmmade arean kan vara mer än 70 gånger större än frontarean vilket gör att lufthastigheten genom materialet blir låg. Detta är gynnsamt för tryckfall och avskiljningsgrad. Filtren har ändå, jämfört med finfilter, relativt stora tryckfall men i en väl utförd installation med förfiltrering ökar tryckfallet endast marginellt med tiden. På grund av att dessa filter är så exklusiva skall de skyddas av förfilter och finfilter av hög klass för att kunna brukas under flera år.
Fläkt Woods
HEPA – filter med plåtram klarar 100 % luftfuktighet men får inte bli våta. Maximal temperatur är 70 °C.
75
Kolfilter Kolfilter och kemiska filter tar bort matos från gatukök, reducerar ångor från flygbränsle vid flygplatser och tar bort korrosiva och andra skadliga ämnen ur luften vid arkiv och museer etc. Ett kolfilters livslängd är svår att förutse. Den beror på luftflöde, föroreningens koncentration, vilken oftast är dåligt känd, samt hur mycket kol som finns i filterbädden. Det kan också vara svårt att avgöra när ett kolfilter har tjänat ut. Efter en tid kan filtret fungera så att det främst avskiljer pikar i koncentrationen medan låga koncentrationer, som tidigare avskiljts, passerar filtret. Kolfilter med impregnering (kemiska filter) kan skräddarsys för rening där traditionella kolfilter är verkningslösa.
Installation Det är önskvärt att ett filter har en jämn luftfördelning över inloppet. Man bör undvika tvära krökar före filtren. Man bör också utforma uteluftsgaller och intagskanal så att man minskar risken för att filtren skall bli våta. I kustnära trakter kan filtret ändå bli vått på grund av långvarig dimma som förs in i luftintaget. I sådana fall bör ett rostfritt tråg placeras under filtren för att förhindra att aggregatets botten korroderar. Anläggningar med värmeåtervinnare bör skyddas med filter även på frånluftsidan. För att ge högeffektiva HEPA - filter och kolfilter maximal livslängd skall de skyddas av mikroglasfilter av lägst klass F8. Högeffektiva filter måste installeras på tilluftsfläktens trycksida eller i förekommande fall på frånluftfläktens sugsida. Där extremt giftiga eller potenta substanser kan förväntas i avluften skall luftfiltren installeras i så kallade ”säkra omvandlingsskåp” och inte i luftbehandlingsaggregat. Installationen av luft-
filtret måste ges ordentligt utrymme och möjlighet måste finnas till filterbyte på uppströmssidan och mätning på nedströmssidan. Det är viktigt att filter byggs in i aggregatet på ett sådant sätt att by-pass läckaget blir litet. Särskilt viktigt är detta för filter med stor avskiljningsförmåga. CEN anger en gräns där by-pass läckaget för F och G filter får uppgå till högst 10 % av penetrationen. Då är inläckaget mellan filter och fläkt inräknat. Filter av klass F8 och F9 bör därför installeras på fläktens trycksida så att ingen luft kan läcka in i aggregatet efter filtret. För högeffektiva filter med avskiljningsgrader som kan vara av storleksordningen 99.99 % krävs att bypass läckaget är extremt litet. Filter för allmänventilation bör av hygieniska skäl bytas åtminstone en gång per år. Lämplig tidpunkt är hösten efter växtsäsongen.
76
Sammanfattning Avskiljningen i partikelfilter sker genom fyra fysikaliska mekanismer och för vissa filter även en elektrostatisk. De fyra fysikaliska mekanismerna är: Silverkan, Uppfångningseffekt, Tröghetseffekt och Diffusionseffekt. Silverkan och tröghetskrafter dominerar för större partiklar medan diffusionseffekten är helt dominerande för de submikrona partiklarna. Den elektrostatiska avskiljningseffekten finns bara i samband med syntetiska filter.
Med luftfilter renar man luften från föroreningar. Det finns partikelfilter för rening av partikulära föroreningar och kolfilter för gasformiga föroreningar. Vanliga föroreningar är dammpartiklar, mikroorganismer och restprodukter från trafik, förbränning och industri. Det aktiva materialet i ett partikelfilter är ett skikt av tunna fibrer av mikroglas eller syntetiskt material (plast). Kolfilter består av aktiverat kol ibland med tillsats av kemikalier. Partikelfilter delas in i olika grupper: Grovfilter, finfilter och högeffektiva HEPA- filter. Testförfarande och klassning inom varje grupp beskrivs i standarden SS- EN 779 för grov- och finfilter och i standarden SS- EN 1822 för de högeffektiva filtren. Det finns idag ingen europastandard för testning och klassning av kolfilter.
För allmänventilation räcker det i de flesta fall med tilluftsfilter av klass F7. I känsliga innemiljöer nära stark fordonstrafik rekommenderas minst F8. För att få en lång livslängd skall högeffektiva filter och sorptionsfilter skyddas av finfilter av lägst klass F8. Filtret bör vara av mikroglas.
Små, lätta partiklar följer luften runt filterfibrerna. Om de kommer nära nog så attraheras de till fibrerna och sätter sig fast.
Fläkt Woods
77
12
Ljuddämpare
För att undvika att fibrer rycks loss och följer med luftströmmen kan man placera en fiberduk, till exempel Cleantec, på absorbentens yta. Principen för en absorptionsljuddämpare visas i figuren nedan.
Kapitlet tar upp • Absorptionsljuddämpning • Reaktiv ljuddämpning • Hur ljuddämparens bredd och längd påverkar ljuddämpningen • Tryckfall • Ljudalstring från ljuddämparen • Placering • Mätning
absorbent Principskiss för absorptionsljuddämpare
Att en ljuddämpare ska sänka ljudnivån är det nog ingen som har missat. Hur detta sker och vilka parametrar som bestämmer ljuddämpningen kräver lite mer förståelse. Oavsett om en ljuddämpare sitter i ett aggregat eller i en kanal är den grundläggande funktionen densamma. Till och med komponenter som inte kallas ljuddämpare kan ha en ljuddämpande funktion och följer samma fysikaliska principer som en ljuddämpare.
För att öka absorptionsljuddämpningen ytterligare kan bafflar placeras i mitten av ljuddämparen. Principen för ljuddämpningen i bafflarna är densamma som för det övriga absorbentmaterialet i ljuddämparen.
Reaktiv ljuddämpning Reaktiv ljuddämpning innebär att ljudenergi reflekteras eller fås i resonans. Principen för reflektionsljuddämpning visas i figuren nedan. Vid en förändring av kanalarea kommer en del av ljudenergin reflekteras tillbaka och på så sätt minskar ljudnivån efter ljuddämparen. Även en böj eller krök på kanalen liksom ett don in till rummet kommer att skapa reflektion och på så sätt ljuddämpning.
Ljuddämpning Att energi inte försvinner är idag en välkänd sanning. När vi talar om ljuddämpning innebär det att ljudet antingen övergår till värme eller att ljudenergin förflyttas till områden där den gör mindre skada.
Absorptionsljuddämpning Som teknisk term använder man absorption eller resistiv ljuddämpning när ljudenergi övergår till värme. När ljudvågen vandrar genom en absorbent rör sig förutom luftmolekylerna även absorbentens fibrer eller porväggar. Friktionen i fibern för över vibrationsenergi till värme. En öppen fiber- eller porstruktur ger en så hög och i frekvens så bred absorption som möjligt.
Fläkt Woods
transmission reflektion
Principskiss för reflektionsljuddämpare
79
Längd
Ett indirekt sätt att dämpa ljudet är att låta det läcka ur systemet. En kanalvägg har en begränsad dämpning och läcker ljud till sin omgivning. Nackdelen med denna typ av ljudeffektfördelning är givetvis att även rummet, som kanalväggen befinner sig i, kan ha ljudkrav ställda på sig.
Att öka längden på ljuddämparen möjliggör dämpning vid lägre frekvenser. Nackdelen är att en lång ljuddämpare introducerar fler resonanser vid de högre frekvenserna. Figuren nedan ger ett förklarande exempel för tre ljuddämpare av olika längd, där ljuddämpning som funktion av frekvens är presenterad i graferna.
Bredd
L d (dB)
En bredare ljuddämpare har två fördelar. Beroende på kanaldiameter finns möjlighet till en stor areaskillnad mellan kanal och ljuddämpare. Ju större denna skillnad är desto högre blir reflektionen och också ljuddämpningen. Figuren nedan ger ett förklarande exempel på effekten av denna diameterförändring. Var kurva i grafen visar dämpningen för en ljuddämpare med areaförhållandet mellan ljuddämpare och kanal angett i figur. Till exempel är ljuddämparens area fyra gånger större än kanalarean för m=4.
f (Hz)
L d (dB)
f (Hz)
L d (dB)
L d (dB)
m=25
f (Hz)
m=16
Ökad längd på ljuddämparen ökar ljuddämpningen (Ld) vid lägre frekvenser men introducerar resonanser.
m= 9 m= 4
Krävs dämpning vid låga frekvenser väljs lämpligen en lång ljuddämpare. En längre dämpare ger liksom i fallet med en bredare ljuddämpare tillgång till större volym för absorptionsmaterial och en ökad absorptionsljuddämpning.
f (Hz) Ljuddämpning (Ld) som funktion av frekvens och areaförändring. Förhållandet mellan ljuddämpararea (Ad) och kanalarea (Ak) betecknas med m i figuren (m=Ad/Ak).
Tryckfall
Den andra fördelen med en bredare ljuddämpare är att den tillgängliga volymen att placera absorptionsmaterial i är större och följaktligen ökar då ljudabsorptionen. Om utrymmet tillåter är det alltså fördelaktigt att välja en så bred ljuddämpare som möjligt.
Vid val av ljuddämpare är det alltid en balansgång mellan ljuddämpning och tryckfall. Kan man tolerera ett högre tryckfall har man bättre förutsättningar att nå en hög ljuddämpning. Vid konstruktion av bafflar till ljuddämpare är det extra viktigt att ta hänsyn till tryckfallet.
80
Figuren nedan illustrerar bafflarna i en ljuddämpare. Det är viktigt att hitta balans mellan storleken på bafflarna (A) och de fria ytor (B) som tillåter luften att strömma igenom ljuddämparen. Om bafflarna är för stora ökar inte enbart ljuddämpningen utan även tryckfallet och ljudalstringen. För att ge lägsta möjliga tryckfall är bafflarna ofta utformade med rundade fronter och med en avsmalnande form i luftriktningen.
egenljudet. Till en komponent som skapar turbulens, till exempel en fläkt, måste ett visst avstånd hållas. För att ljuddämparen skall fungera optimalt ska luftströmmen vara jämn. Om avståndet är för kort har inte luftströmmen återgått till jämnt flöde och ljuddämpningen når inte upp till specificerad prestanda. Även tryckfallet över ljuddämparen kommer att öka vid en allt för ojämn luftström. Montage bör därför inte ske i direkt anslutning till fläkt, böj, spjäll eller annan komponent som kan störa luftströmningen. Om två ljuddämpare används tillsammans skall de placeras med ett inbördes avstånd. Figuren nedan visar principen för hur ljuddämpningen påverkas av avståndet. Det är framförallt den lågfrekventa dämpningen som minskar vid för kort avstånd. L d (dB)
A B Rektangulär ljuddämpare med bafflar.
Ljudalstring f (Hz)
Den lägsta ljudnivå som kan åstadkommas efter en ljuddämpare är beroende av hur mycket egenljud/ regenererat ljud ljuddämparen producerar. När luften flödar igenom dämparen kommer den att generera ljud. Oavsett ljudnivån före ljuddämparen kommer denna ljudnivå vara den lägsta möjliga efter den. Om lufthastigheten ökar kommer nivån på det regenererade ljudet att öka. På grund av egenljudet är det inte säkert att två ljuddämpare efter varandra kommer resultera i högre ljuddämpning än med enbart en ljuddämpare. Ljudalstringen på en ljuddämpare med uttagbara bafflar är känslig för hur väl bafflarna har monterats. Uppstår en springa vid baffelns överkant kan ljuddämpningen försämras och visselljud genereras.
L d (dB)
f (Hz) Ljuddämpning (Ld) minskar om två ljuddämpare placeras med för kort avstånd
Mätmetod Den av tillverkaren specificerade ljuddämpningen ska mätas upp enligt SS-EN ISO 7235 eller SS-EN ISO 11691. Standarden anger hur en ljudkälla alternativt en flödeskälla, till exempel en fläkt, ska anslutas till ljuddämparen. Ljuddämpningen mäts upp som skillnaden mellan med och utan ljuddämpare närvarande. En ersättningskanal används när inte ljuddämparen är monterad. Tillverkaren skall förutom ljuddämpning specificera tryckfall, dimensioner, vikt, materialval samt information angående montering, inspektion och underhåll.
Placering En ljuddämpare ska generellt sett placeras så nära ljudkällan som möjligt. Anledningen till detta är att nivåskillnaden mellan ljudet som skall dämpas och ljuddämparens egenljudnivå där blir som störst. Ljuddämpningen riskerar därmed inte att drunkna i
Fläkt Woods
81
Sammanfattning En bredare ljuddämpare har två fördelar: • Ju större areaskillnad mellan kanal och ljud dämpare är desto högre blir reflektionen och också ljuddämpningen. • Den tillgängliga volymen att placera absorptionsmaterial i är större och då ökar ljudabsorptionen.
En ljuddämpare har till uppgift att sänka ljudnivån. Oavsett om en ljuddämpare sitter i ett aggregat eller i en kanal är den grundläggande funktionen densamma. När vi talar om ljuddämpning innebär det att ljudet antingen övergår till värme eller att ljudenergin förflyttas till områden där den gör mindre skada.
Att öka längden på ljuddämparen möjliggör dämpning vid lägre frekvenser. Nackdelen är att en lång ljuddämpare introducerar fler resonanser vid de högre frekvenserna.
Som teknisk term använder man absorption eller resistiv ljuddämpning när ljudenergi övergår till värme. När ljudvågen vandrar genom en absorbent rör sig förutom luftmolekylerna även absorbentens fibrer eller porväggar. Friktionen i fibern för över vibrationsenergi till värme. Reaktiv ljuddämpning innebär att ljudenergi reflekteras eller fås i resonans. Vid en förändring av kanalarea kommer en del av ljudenergin reflekteras tillbaka och på så sätt minskar ljudnivån efter ljuddämparen.
Fläkt Woods
Vid val av ljuddämpare är det alltid en balansgång mellan ljuddämpning och tryckfall. Om bafflarna i ljuddämparen är för stora ökar inte enbart ljuddämpningen utan även tryckfallet och ljudalstringen. Den lägsta ljudnivå som kan åstadkommas efter en ljuddämpare är beroende av hur mycket egenljud/regenererat ljud ljuddämparen producerar. När luften flödar igenom dämparen kommer den att generera ljud.
82
13 Fläktar
skovlarna med luften på så sätt att lufttrycket ökas. Tryckdifferensen mellan fläkten och till exempel rummet vid slutet av kanalen får luften att röra sig. Normalt drivs fläkthjulet av en elektrisk motor. Fläkten genererar en totaltryckökning som består av statiskt och dynamiskt tryck på luften som passerar genom den. Eftersom vi vill att luften rör sig ganska sakta i kanalen för att minimera både tryckförlusterna och ljudet, är vi inte intresserade av att generera ett högt dynamiskt tryck i fläkten. Vid 10 m/s i kanalen är det dynamiska trycket ungefär 60 Pa, vilket är litet jämfört med normal tryckökning över fläkten. Av denna orsak är fläktar konstruerade så att allt dynamiskt tryck förvandlas till statiskt tryck inom eller vid utloppet av fläkten.
Kapitlet tar upp • • • • • • • • • • • • • •
Radialfläkt Kammarfläkt Axialfläkt Fläktdiagram Systemkurvor Verkningsgrad Temperaturökning Ljud Egenfrekvens Vibrationsisolering Direktdrift Remdrift Fläktmotorer SFP
Fläkttyper Fläktar för komfortventilation kan delas upp i två grupper: Radialfläktar och Axialfläktar. I axialfläkten passerar luften genom fläkten i en riktning parallell med fläkthjulets axel. I radialfläkten kommer luften in i fläkten i en riktning parallell med fläkthjulets axel men lämnar den i en riktning som är radiell (vinkelrät) med axeln. Kammarfläkten är en radialfläkt utan spiralformad kåpa. Alla dessa tre fläkttyper används vanligen i luftbehandlingsaggregat men den mest vanliga, åtminstone i Europa, är radialfläkten och kammarfläkten, dvs fläktar med radialfläkthjul.
Fläktarna kan anses vara hjärtat i varje luftbehandlingssystem. Det är fläkten som får luften att röra sig från ytterväggen, genom kanalsystemet och olika luftbehandlingsprocesser. De enklaste systemen består endast av en fläkt, monterad i vägg och som blåser direkt in i rummet. Klart är att fläkten måste vidarebefordra tillräcklig energi till luften för att övervinna tryckförlusterna och få luften att röra sig. En fläkt består bla av fläkthjulet vilket i sin tur består av ett antal skovlar som är fastsatta vid ett nav. När fläkthjulet roterar arbetar
Radialfläkt
Kammarfläkt
Fläkt Woods
85
Radialfläkt
När man stryper en sådan fläkt som arbetar med konstant varvtal, reduceras luftflödet och effektbehovet utan att trycket förändras särskilt. Detta betyder att ett enkelt luftspjäll effektivt kan användas till reglering. Effektkurvornas form säger oss att effekten kommer att öka då flödet ökar. Stora tryckförluster i systemet kan leda till att motorn överbelastas. Radialfläkt med bakåtböjda skovlar Det bakåtböjda fläkthjulet består av flera skovlar som utformar radiella diffusorer. Statiskt tryck genereras då luften strömmar genom fläkthjulet och fläktkåpan är inte så viktig som vid den framåtböjda hjultypen men har ändå samma spridningsfunktion och ger fläkten en hög effektivitet. Ett bakåtböjt fläkthjul måste rotera omkring två gånger varvtalet för ett framåtböjt fläkthjul av samma diameter för att uppnå samma tryck och flöde. Det bakåtböjda fläkthjulet ger också hög effektivitet och den robusta konstruktionen tillåter högre maxvarvtal än radialfläkten med framåtböjda skovlar. Radialfläktar med bakåtböjda skovlar har en relativt låg specifik ljudnivå. I fläktdiagrammet kan man se att fläktkurvorna är branta, vilket betyder att tryckförändringarna i systemet har jämförelsevis liten effekt på luftflödets hastighet. Vi ser från effektkurvornas form att en fläkt som går vid konstant varvtal inte överbelastar dess motor om systemtrycket förändras. Radialfläkt med kåpa drivs oftast av motor via remdrift. Remväxeln dimensioneras för varje kombination för att få önskat varvtal.
Syftet med fläktens spiralformade kåpa är att förvandla dynamiskt tryck till statiskt tryck. Radialfläkt med framåtböjda skovlar Radialfläket med framåtböjda skolvlar skapar mest dynamiskt tryck i fläkthjulet och fläktkåpans spiralform är nödvändig för dess funktion. För en given hjuldiameter och varvtal genererar emellertid den framåtböjda fläkten det högsta trycket och ger därför den mest kompakta konstruktionen för ett givet tryck. I förhållande till fläktens storlek levererar den även ett avsevärt flöde. Fläkten med framåtböjda skovlar är billig att tillverka, vilket bidragit till att den har varit så populär i luftkonditioneringsindustrin. Den huvudsakliga nackdelen med den framåtböjda fläkten är dess relativt låga effektivitet och maximalt begränsade toppvarvtal vilket gör den olämplig för större luftflöden. Det specifika ljudet är också ganska högt. Radialfläkten med framåtböjda skovlar används vanligen i små luftbehandlingssystem till låg kostnad. I ett fläktdiagram för en radialfläkt med framåtböjda skovlar kan man se att varvtalskurvorna är flacka och driften är vanligen stabil genom hela arbetsområdet.
Radialfläkt med kåpa kräver en tom raksträcka efter fläkten, på grund av att den har en mindre utloppsarea. Detta leder till att en tom raksträcka behövs för att luften ska hinna fördela sig jämt i aggregatet förekommande funktionsdel.
86
Kammarfläkt
Fördelen med kammarfläktar är att de är direktdrivna och saknar remdrift som kräver underhåll. Detta gör att kammarfläktar är mer hygieniska tack vare att de inte har några remmar som kan avge stoft. Kammarfläktens öppna konstruktion möjliggör lätt åtkomlighet för service och rengöring. Direktdriften som innebär att fläkthjulet är placerat direkt på motoraxeln möjliggör att fläkten kan balanseras till låga nivåer. För att erhålla olika rotationsvarvtal måste fläktens motor varvtalsregleras med exempelvis frekvensomvandlare, se fläktdiagram för kammarfläkt längre fram i kapitlet. På vissa marknader förekommer remdrivna kammarfläktar. En annan fördel med kammarfläkten är att man direkt efter fläkten kan installera en efterföljande funktion såsom värme- eller kylbatteri.
Kammarfläkten har ett fläkthjul med bakåtböjda skovlar utan fläktkåpa. Dess prestanda liknar radialfläkten med bakåtböjda skovlar, men utan fördel av den statiska tryckåtervinningen i fläktkåpan.
Axialfläkt
Axialfläktar å andra sidan kan ha olika navdiametrar och antal skovlar. Härigenom är det också möjligt att välja nivå likaväl som varvtal. Av denna orsak är axialfläktar vanligen direktdrivna. Axialfläktar som är utrustade med ledskenor efter utloppet har hög verkningsgrad. För att uppnå normala tryck som man finner i luftbehandlingsanläggningar, måste axialfläktar gå med högt varvtal. Detta gör att de inte passar för små luftbehandlingsaggregat eftersom de diametrar, som det är fråga om, innebär att höga rotationsvarvtal behövs. I fläktdiagrammet kan man se att axialfläktar har branta varvtalskurvor och flacka effektkurvor med högre effektbehov mot låga flöden. Detta betyder att effektbehovet ökar när man stryper axialfläkten till ett mycket lågt flöde.
Axialfläktar producerar relativt stora luftflöden vid låga tryck. Ju större fläktdiameter och rotationsvarvtal desto större blir trycket. Radialfläktar har en fast geometri och prestanda kan bara ändras genom att byta fläktvarvtal.
Fläkt Woods
87
Fläktdiagram
I diagrammet redovisas den A-vägda ljudeffektsnivån LwA, dB till fläktutloppet. Ljudeffekten per oktavband Lw, dB (icke A-vägd) till utloppet, till inloppssidan och till omgivningen genom aggregathöljet beräknas med hjälp av korrektionsvärden som redovisas under avsnitt ljudberäkning. För att underlätta motorvalet finns en skala PM, kW, som anger minsta tillåtna motoreffekt med hänsyn till fläkteffekt, remväxelförlust och starttid. När det gäller fläktar med F-hjul avses fläkteffekten i arbetspunkten medan för B-fläktar avses effektkurvans maxvärde vid det aktuella varvtalet. Slutligen innehåller diagrammen skalor för dynamiskt tryck i fläktutloppet pd, samt inbyggnads- och anslutningsförlusterna Δpa och Δpb + pd.
Fläktens prestanda presenteras normalt i ett diagram med luftflöde inritat på X-axeln och trycket på Yaxeln. För radialfläktar har kurvor för olika rotationsvarvtal inritats, medan för axialfläktar har kurvor för olika skovelvinklar inritats. I diagrammen finns också kurvor för verkningsgrad och ljudnivå inritade, likaväl som kurvor för fläkteffekt. I diagrammet (nedan) för radialfläkten redovisas totaltrycksökning Δpt, Pa och fläkthjulets axeleffekt P, kW som funktion av luftflödet q, m3/s och vid ett antal fläktvarvtal. Vidare visas ett antal arbetslinjer längs vilka verkningsgraden är konstant.
Fläktdiagrammet gäller för luft med densiteten 1,2 kg/m3. Beteckningar: 1 = Luftflöde, m3/s (x-axel)
5
2 = Luftflöde, m3/h (x-axel) 3 = Totaltrycksökning, Pa (y-axel)
4
4 = Fläktvarvtal, r/min (RPM) 5 = Fläktverkningsgrad, %
3
6 = Ljudeffeksnivå, LwA, dB (prickad)
d
7 = Fläktens effektbehov, P, kW
6
8 = Motorns uteffekt, PM, kW
1
9 = Hjulets tröghetsmoment, kgm2
2
10 = Tryckfall över standardiserad utloppskanal, Δpa, Pa
9
11 = Anslutningsförlust vid anslutning till aggregat,
7
8
Δpb, Pa 12 = LwAK ljudeffektsnivå för fläkt i hölje
d
10 11 12
d d
Fläktdiagram för radialfläkt med bakåtböjda skovlar
88
2600 60
Fläktdiagrammet gäller för naken fläkt och för luft med densiteten 1,2 kg/m3. Vid inbyggnad i aggregatdel uppstår en inbyggnadsförlust Δp1. Fläktkurvorna i fläktdiagrammet visar maxvarvtal för kombinationer fläkt och motorstorlek.
70
r/min 2140
75
2038 2000
15 kW- 4 77
η% 4
11 kW- 4 5
1799
75 7.5 kW- 4
1626
70
5.5 kW- 4
1467 1000
2
= Luftflöde, m3/h (x-axel)
3
= Totaltrycksökning, Δps Pa (y-axel)
4
= Total fläktverkningsgrad, ηstat %
5
= Max. varvtal för respektive motor, kW-poltal
1
6
= Total ljudeffektsnivå LwA (dB), streckad linje
2
7
= Inbyggnadsförlust Δp1 Pa,
50 2.2 kW- 6
1066
1.5 kW- 6 L wA,dB 82
3 Δp s ,Pa
3 1 = Luftflöde, m /s (x-axel)
3 kW- 6
1208
500
60
4 kW- 4
1335
86
90
94
98
200 6 100
1 m3/s
2
m3/h 5000 Δp 1 , Pa
7
3
qv
4
10000 10
5
15000 20
6
7
20000
40
60
8
25000 80
100
120 Pa
Fläktdiagram för kammarfläkt
10
0
pd:
800
600
101 99
500
95
Omräkningar med avseende på ändrat varvtal för samma fläkt och arbetslinje. 97 Lwt
400
q
75%
200
pd
60 55
91
100 2
20° 25°
4
20°
25°
30°
35°
6 30°
2
40°
45°
8 35°
50°
55°
40°
p dD q, m3/s
10
55°
P1 n 1 3 =( ) n2 P2
20
q = Luftflöde m3/s 60°
J = 4,3 kg m2 2 4
6
8
n = Varvtal varv/min
q, m3/s
10
50
100
150
200
200
0
50
100
150
200
p = Tryck Pa P = Effekt kW
? pa ? pb
1200 x 1200
Fläktdiagram för axialfläkt
Fläkt Woods
Effekten
Där
50°
10
Δp1 n1 2 =( ) Δp2 n2
45°
4 6
Trycket
60°
89
0 0 0
n
Flödet q 1 = n1 2 2
7072 68
93
300
? pt, Pa
Fläktlagar
pdD:
700
P,kW
q, m3/h x 1000 30 40 n = 980 r/min
20
89
Systemkurvor Detta problem uppstår normalt endast med fläktar som har flacka kurvor med en “sadel” såsom fläktar med framåtböjda skovlar som drivs mot ett system med en hög konstant.
Kompatibilitet mellan fläkt- och systemkurva Fläktkurvor har olika former beroende på typ av fläkt. Systemkurvor kan också variera, se nedan. Normalt är det inget problem så länge som det finns en enkel och tydlig skärningspunkt mellan kurvorna. Fläkten kommer att arbeta vid skärningspunkten, se diagram nedan.
Effekter av förändrande systemkarakteristik Systemkarakteristiken för ett normalt kanalsystem följer följande relation:
p = p 0 + k . qn Där p = Tryck Pa p0 = Trycket vid noll flöde, det konstanta trycket Pa k = Systemkonstanten
q = Luftflöde m3/s n = Systemexponent, vilken normalt ligger nära 2.
I ett normalt system är det inte troligt att värdet på n varierar. Vanligen kommer n att vara 2 för nästan alla komponenterna inom systemet. Emellertid där laminärflödet inträffar kommer värdet på n att vara mindre än 2. Filtren och några typer av värmeväxlare har sådan karakteristik. Effekten på dessa delar i systemet är att reducera helhetsvärdet på n. Denna effekt kan bli betydelsefull i system som involverar höga nivåer av filtrering såsom renrumstillämpningar.
Skärning mellan fläkt- och systemkurva
I de fall då fläktens kurva skärs två gånger av systemkurvan kan det bli problem, se diagram nedan.
Fläktkurva som skär systemkurvan två gånger
90
Parallell drift av fläktar
Värdet på k kan förändras om till exempel en spjällinställning ändras eller allt eftersom filtren fylls. I ett enkelt system är filtren huvudorsaken till tryckförändring. När de blir smutsiga ökar tryckfallet. Fläktar drivs vanligen av helkapslade kortslutna 3-fas induktionsmotorer vilka arbetar vid huvudsakligen konstant varvtal oberoende av belastning. Detta betyder att fläktens arbetspunkt måste röra sig utmed varvtalskurvan då trycket förändras, som illustreras i diagrammet nedan.
När två fläktar körs parallellt kvarstår det bildade trycket oförändrat, men flödet fördubblas. Den kombinerade kurvan är mycket flackare än den individuella kurvan och om fler än två fläktar körs parallellt kan kurvan bli mycket flack. Inga problem inträffar normalt då båda fläktarna startar samtidigt om arbetspunkten ligger väl åt höger om den maximala punkten. Fläktar med en karakteristik som ovan, radialfläkt med framåtböjda skovlar kan emellertid generera samma tryck vid två olika flöden. Arbetspunkter till vänster om den maximala kan ge ökad instabilitet, reducerat flöde och till och med reverserat flöde genom en av fläktarna. Normalt borde detta inte inträffa men det kan hända om systemet är mycket strypt eller om fläktarna har överdimensionerats.
Fläktens arbetspunkt rör sig utmed varvtalskurvan (radialfläkt med bakåtböjda skovlar)
Här ser vi att tryckfallet i systemet ökar; arbetspunkten rör sig mot vänster utmed fläktkurvan. Notera att luftflödets hastighet reduceras. Figuren nedan representerar en radialfläkt med framåtböjda skovlar med dess flacka karakteristik. Här ser vi att flödesreduktionen blir mycket större.
q1 Samma tryck vid två olika flöden
Fläktens arbetspunkt rör sig utmed varvtalskurvan (radialfläkt med framåtböjda skovlar)
Fläkt Woods
91
q2
Systemeffekter
Jalusispjäll
Tryckförluster förorsakade av ogynnsam kanalkonstruktion efter fläktarnas utlopp kallas systemeffekter. Den höga utloppshastigheten och bristen på symmetri är orsakerna till systemeffekten. Hastighetsprofilen utvecklar sig till en normal hastighetsprofil efter 2,5 gånger kanaldiametern rör vid hastigheter upp till 12 m/s. Denna längd är känd som effektiv kanallängd.
Ett jalusispjäll monterat på fläktutloppet ger en systemeffekt. Tryckfallet kommer att bli 5 gånger större än det normala tryckfallet för spjället.
Avslutning
Fläktens verkningsgrad Fläktens verkningsgrad definieras som förhållandet mellan flödet multiplicerad med det totala trycket och axeleffekten på fläkthjulets axel
Effektivt utloppsarea AE Nominellt utloppsarea AN
. . ηf = Pf = kp qvi ptf PR PR
a .b
Där
ηf = Fläktverkningsgrad %
25 %
Pf = Effekt W
50 %
PR = Fläkthjulets effekt W kp = Kompressibilitetsfaktorn
75 %
qvi = Fläktens luftflödet vid inloppet m3/s
100 % Effektiv kanallängd LE
Radialfläkt
ptf = Fläktens totala tryckökning Pa
Systemeffekter
Kompressibilitetsfaktorn är försumbar när man arbetar med fläktar för komfortventilation, eftersom tryckökningarna genom fläkten är så små. Fläktverkningsgraden är inritad i fläktarnas diagram.
För Fläkt Woods radialfläktar med V-tunga krävs endast 0.5 gånger kanaldiametern som 100 % effektiv kanallängd.
Böjar
Temperaturökning genom fläkten
En böj strax efter fläktutloppet kommer att ge upphov till en systemeffekt. Bristen på symmetri i hastighetsprofilen är här orsaken. Till dubbelsugande fläktar som används i luftbehandlingsaggregat är vänster och höger böjar lika. Till kammarfläktdel finns ingen förlust på grund av böj.
När luften passerar genom fläkten bearbetas den och dess temperatur stiger. Temperaturökningen betecknas som:
. Δt = ρk.p η P. tfcp
Utloppsriktning D
Där
Utloppsriktning C
Δt = Temperaturökning °C eller K kp = Kompressibilitetsfaktorn som är försumbar
Utloppsriktning B
ptf = Fläktens totala tryckökning Pa
η = Fläktens verkningsgrad ρ = Luftens densitet kg/m3
L
Cp = Den specifika värmefaktorn Som tumregel kan vi uppskatta ρ = 1.2, η = 0.80 och Cp = 1008 och därför
Δt ≈ P/1000 eller 1°C per 1000Pa.
Utloppsriktning A Inlopp
Böjar
92
Notera att värmen från fläktens drivmotor inte har något med denna temperaturökning att göra! De flesta fläktar i luftbehandlingsaggregat installeras med motorer och remdrift inom höljet och som tillägg till den ovan nämnda temperaturökning, blir det en ökning genom ineffektivitet i motor och remväxel.
samma som den som en serie förbränningar i motorn, när bilen går vid en viss hastighet, kan chassit börja vibrera eller skaka hårt. Sådan vibration kan undvikas genom att montera bilens motor på ett dämpningsmaterial såsom gummi för att isolera chassit från motorn. Samma sak gäller naturligtvis för fläktar.
. ptf Δt = ρ . η . kp ηm . ηtr . cp f
Vibrationsdämparnas egenfrekvens
Där
Δt = Temperaturökning °C eller K
Vibrationsisoleringen på Fläkt Woods fläktar är dimensionerad så att installationsfrekvensen/natural frequensy är lägre än 8 Hz eller 480 varv/min med gummidämpare och 4Hz eller 240 varv/min med stålfjäderdämpare.
kp = Kompressibilitetsfaktorn som är försumbar ptf = Fläktens totala tryckökning Pa
ηf = Fläktens verkningsgrad ηm = Motorns verkningsgrad ηtr = Transmissions verkningsgrad ρ = Luftens densitet kg/m3 Cp = Den specifika värmefaktorn
Tillåten vibrationshastighet En komplett fläktenhet innehållande fläkt, motor, remväxel och balkram, monterad på vibrationsdämpare, tillåts ha vibrationshastighet på max 7.1 mm/sek. Vibrationsmätningen skall utföras på fläktens lagerbärarmar och på motorns lagersköldar.
Fläkthjulets balansering Alla fläkthjul balanseras dynamiskt enligt ISO 1940/1 –1973. För Fläkt Woods fläktar gäller följande: Balanseringsgraden för kammarfläkthjul är G 6.3 för storlekarna 022-031. För storlekarna 035-100 är balanseringsgraden G 2.5. Balanseringsgraden för dubbelsugande fläkthjul är G 6.3 för storlekarna 022-031. För storlekarna 035-100 är balanseringsgraden G 2.5.
Ljud A-vägda ljudeffektsnivåer LWA på en fläkts utloppsida vid kanalanslutning anges i fläktdiagrammet. För uppdelning på respektive oktavband och ljudväg används följande formel:
Egenfrekvens
LWokt(s) = LWA + Kokt(s) Där
Varje svängande föremål har en egenfrekvens, som är frekvensen som ett svängande föremål tenderar att utjämna sig till om det inte blir stört. Fenomenet där en relativt liten, upprepad given kraft förorsakar amplituden på ett svängande system att bli mycket stor kallas resonans. Många av de allvarliga vibrationsproblemen förorsakas av resonans. Om till exempel egenfrekvensen hos ett bilchassi är
Fläkt Woods
LWokt(s) = Ljudeffektsnivå per oltavband dB LWA = A-vägda ljudeffektsnivåer dB Kokt(s)= Kokt är en faktor för att korrigera varje enskilt oktavband beroende på fläktens varvtal.
Läs mer om fläktar och ljud i kapitel Ljud.
93
Vibrationsisolering
och överföring av vibration från fläkten till kanalsystemet, genom den flexibla anslutningen mellan fläkt och aggregat. Häftiga fläktrörelser kan också leda till slitning i den flexibla anslutningen och eventuellt brott. Erfarenhet har visat att det är viktigt att säkerställa att golvet har en tillräckligt stor yta och massa för att undvika resonans.
Syftet med vibrationsisolering är att skydda bärande golv från krafter som alstras av fläkten. Den principiella kraften alstras av den oundvikliga resterande obalansen i fläktrotorn. Vibrationsdämparna kan användas för att effektivt förhindra obalanskrafterna från att fortplantas till det bärande golvet. Isoleringseffekten på alla vibrationsdämpare förbättras lyckligtvis med ökad frekvens, och kraften som överförs av vibrationsdämparna kommer därför att fortsätta att vara låg, till och med vid höga fläktvarvtal. Denna relation illustreras klart i figuren nedan där den överförda kraften, T, i procent av fläktrotorns vikt, R, är inritad som en funktion av fläktvarvtalet för gummi och stålfjäderdämpare med olika nedfjädring. Om man utrustar fläkten med mjuka stålfjädrar kan det bli problem med att starta fläkten, då reaktionskraften från luftrörelsen förorsakar fläkten att tippa ur linje. Detta kan förorsaka häftigt tryckfall, ytterligare buller
Följande tumregel kan användas: Golvet på en yta 4 gånger aggregatets yta skall motsvara minst 5 gånger så stor massa som aggregatet.
T/R % 10.00
η, 60 % η, 90 % 2
1.00
3
Gummi Rubber 6 8
25
0.10
50
0.01
Steel Stålfjäder spring
n r/m 100
1000
Vibrationsdämpning
94
3000
Fläktens kraftöverföringssystem
föringen och damm från remmarna. Nackdelar med direktdrift är att fläktvarvtalet begränsas till samma som motorn. De flesta axialfläktarna har emellertid antingen justerbar eller reglerbar skovelvinkel, vilket tillåter anpassning av arbetspunkten. Radialfläktar har emellertid inte justerbara skovlar och driftspunkten måste justeras genom att reglera varvtalet på motorn. Den vanligaste metoden är att justera motorvarvtalet med hjälp av en frekvensomvandlare. Energivinsterna vi erhåller genom att undvika transmissionssystem kan olyckligtvis gå förlorade i frekvensomriktaren, eftersom anordningens effektivitet är en funktion av motorns/frekvensomriktarens belastningsgrad. Direktdrift kan inte, med undantag för mycket små fläktar, användas på dubbelsugande radialfläktar. Den långa fläktaxel, som då skulle behövas, råkar i böjkritisk svängning.
Fläktar kan antingen vara direktdrivna och är då monterade på motoraxeln eller kan de vara kopplade till motorn genom ett kraftöverföringssystem.
Direktdrift, Frekvensomriktare Med direktdrift avses att fläkthjulet är monterat direkt på motoraxeln eller såsom vid ytterrotormotorer eller planankarmotorer där det är monterat på motorns roterande ytterdel. När direktdrift används slipper man underhåll på överföringssystemet och detta är den normala metoden att driva axialfläktar och kammarfläktar. Vid direktdrift slipper man även friktionsförluster i över-
Kammarfläkt med direktdrift, frekvensomriktare monterad direkt på motorn.
Fläkt Woods
95
Remdriftsystem Remväxeldrift Remväxeldrift gör det möjligt att åstadkomma godtyckliga varvtal hos fläkten i 6%-iga steg under, mellan och över de asynkrona varvtal, som står till förfogande hos vanliga till nätet direktkopplade trefasmotorer. Remväxeln gör det också möjligt att välja lämpligt poltal på motorn. Slutligen ger remväxeln stor frihet vid motorplaceringen, vilket är viktigt vid inbyggnad i aggregat. En rad olika remväxelsystem finns på marknaden, det mest vanliga är kilremväxlar.
Kilremsväxlar Kilremmar är V-formade och är konstruerade att passa remskivor med likformade spår. Verkningsgraden vid effekter över 3 kW är ca 95% men kan vara betydligt sämre vid lägre effekter. Remskivorna och remmarna finns lätt tillgängliga och är lätta att underhålla. Beroende på friktionen mellan remmen och remskivan, tenderar remmarna att slitas ut då de är i drift och det är nödvändigt att byta ut dem regelbundet. Då de slits skapas damm vilket kan ta sig in i kanalsystemet om luftfilter saknas efter fläkten. Konventionella kilremmar tenderar också att töja sig lite och det är viktigt att efterspänna dem enligt de instruktioner som normalt medföljer.
har lång livslängd (ca 5 år), hög verkningsgrad (ca 98%) och obetydlig stoftgenerering. Planremmar bör inte användas vid utomhusdrift och om fläkten har start och stopp. Det går däremot bra vid kontinuerlig drift.
MICRO-V eller rippenbandremväxlar MICRO-V eller Rippenband-remmar är ett mellanting mellan kilremmar och planremmar. De har kilremsväxelns nackdelar med efterspänning, slitage, begränsad livslängd, skötsel och stoftavgivning men har något bättre verkningsgrad än kilremmen.
Planremsväxlar Teknisk utveckling inom detta område tillåter oss nu att använda remmar som inte töjer sig och inte slits riktigt så mycket. En av dessa är den plana remmen. Fördelarna med de plana remmarna är att de inte slits ner, de behöver inte spännas om efter den första spänningen, de erbjuder bättre kraftöverföringseffekt,
Fläkt Woods
96
Fläktmotorer Anslutningsplintar
Rotor Uteffektsaxel
Kylfläkt
Statorlindning
Trefas-induktionsmotorer I en trefas-induktionsmotor genereras ett roterande magnetiskt flöde av koppartrådsspolar. Rotorns kärna är laminerad och består av aluminiumstänger, vilka är kortslutna vid varje ända. En emk, elektromotorisk kraft, genereras i rotorns ledare. Emk gör att en ström cirkulerar, vilket får flödet att böja sig runt ledaren och förstärka på den ena sidan medan den försvagar på den andra sidan. Konsekvensen blir att ledaren utsätts för kraft som får rotorn att spinna. Flödet roterar snabbare än rotorn. Ju större skillnaden i hastighet är desto större blir den genererade emk och vridmomentet. Om rotorn skulle nå synkront varvtal så skulle ingen emk genereras och därmed ingen kraft för att hålla den spinnande. Om rotorn saktade ner på grund av belastningen på motorn så skulle vridmomentet öka tills det blev lika med vridmomentet förorsakat av belastningen och rotorförlusterna. Skillnaden mellan rotorns varvtal och det av det roterande flödet kallas glidning. Vid full belastning varierar glidningen mellan omkring 2 % och 7 %, så induktionsmotorn kan anses som en så gott som konstant varvtalsmaskin. Det fulla belastningsvarvtalet ges i motordatatabeller.
Vridmoment
Fel Fläktens vridmoment
Belastning med platt vridmoment
Varvtal
Vridmoment
Rätt Fläktens vridmoment Belastning med platt vridmoment Driftpunkt
Varvtal
Vridmoment för motor och belastningsvridmoment Effekt för roterande maskiner
P= M . f
Vridmoment
Där
P = Effekt W M = Moment Nm f = Frekvens Hz
Vridmomentskurvan för en motor är lik den streckade kurvan i diagrammen nedan. När man väljer en motor måste belastningsvridmoment vara under minimum vridmoment för motorn.
Fläkt Woods
97
Start och styrning av tvåhastighetsmotorer
Motorns verkningsgrad Verkningsgrad är ett mått på hur bra en motor förvandlar elektrisk energi till nyttigt arbete. Energi som går förlorad i processen avges från motorn som värme.
Varvtalsreglering i två steg av fläktar utförs normalt med hjälp av tvåhastighetsmotorer. Genom omkoppling mellan två poltal kan två hastigheter erhållas. För start och omkoppling mellan poltalen (varvtalen) används en polomkopplare.
Direktstart av enhastighetsmotorer
Viktigt! Tvåhastighetsmotorer kan normalt inte Y/D-startas.
Det enklaste sättet att starta en kortsluten elmotor är genom direkt tillslag av nätspänningen till motorns lindning. Startutrustningen behöver då endast bestå av en direktstartomkopplare. Beroende på att startströmstyrkan blir så hög vid direktstart har denna startmetod sina begränsningar. Elverken tillåter normalt inte direktstart av kortslutna motorer med märkeffekt överstigande 3 – 5 kW. Dispens kan ofta erhållas. Om ström-tidkurvan för överlastskyddet (motorskyddet) visar att motorskyddet löser ut på grund av för lång starttid kan antingen motorn bytas ut mot en större eller startapparat med utrustning för tungstart väljas.
Starta motorn på lågt eller högt varvtal.
Motorskydd (överlastskydd) Motorskyddet är avsett att skydda motorn mot skadlig överström. Skyddet är inbyggt i startapparaten. Vid för hög motorström värms en bimetall upp så mycket att skyddet löser ut och strömmen till motorn bryts.
Utrustning för tungstart Y/D-start av enhastighetsmotorer
Vid start av motorer med särskilt lång starttid kan överlastskyddet (motorskyddet) lösas ut under startförloppet. För att förhindra detta kan skyddet kompletteras med utrustning för tungstart.
Y/D-start används endast då direktstart ej tillåts. Motorn måste då vara lindad för nätspänningen vid D-koppling, exempelvis 400 VD. Som startapparat används en Y/D-kopplare som Y-kopplar motorns lindningar under första delen av startförloppet. Vid användning av Y/D-start måste man kontrollera att motors momentkurva vid Y-koppling är högre än fläktens momentkurva upp till 90 % av slutvarvtalet. Detta villkor innebär oftast att det krävs en större motor vid Y/D-start än vid direktstart.
Fasbrottsskydd Eftersom en trefasmotor kan skadas om en fas faller ur bör överlastskydd med fasbrottsskydd väljas. Detta bygger på en differensfunktion i överströmsreläet som gör att utlösning erhålls vid skillnad i fasströmmar, dvs. då en fas faller ur.
98
EC-motorer
I diagrammet nedan visas en jämförelse av totalverningsgraden för en Kammarfläkt GPEB-031 med EC-motor och induktionsmotor. Totalverkningsgraden är baserad på tillförd effekt. Verkningsgrad/tot = verkningsgrad/hjul x verknings grad/motor x verkningsgrad/regler. , totalverkningsgrad
Statorn
0.60
0.55 EC motor 0.50
Rotor 0.45
0.40 Induktansmotor 0.35
EC-motorer har blivit ett begrepp inom elmotorteknologin och kommer att få en betydande roll för fläktmotordrift. EC-motorn är en elektroniskt kommuterad ”electronically commutated” likströmsmotor. Med kommutering i EC-motorn menas, att strömmens riktning i statorn i förhållande till rotorn, kontrolleras med Hallgivare. Likströmsmotorn benämns även som DC-motor ”direct current motor”. I traditionella likströmsmotorer sker kommutering mekaniskt med hjälp av kolborstar. Mekanisk kommutering innebär kort livslängd och dyrt underhåll. Elektronisk kommutering innebär att motorns varvtal kan kontrolleras på ett mycket effektivt sätt. Motorns varvtal styrs av hur snabbt magnetfälten i motorn växlar. Rotorns permanentmagneter skapar det magnetiska fältet i motorn.
0.30
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Fi, dimensionslöst flöde
Varvtalsreglering Elektronisk kommutering gör att EC-motorns varvtal kan kontrolleras på ett mycket effektivt sätt. Motorns varvtal styrs av hur snabbt magnetfälten i motorn växlar. Ingen hänsyn behöver tas till poltalsbundna varvtal som är fallet vid induktionsmotorer. EC-motorn har ett brett varvtalsområde med bibehållen hög verkningsgrad och är därför lämplig för direktdrivna fläktar. Kombinationen fläkt och motor kan optimeras i dess bästa arbetsområde. EC-motorn kräver alltid en reglerenhet. Denna kan vara integrerad i motorn eller vara placerad som en separat enhet. I Fläkt Woods EC-motorer är styrenheten integrerad i motorn.
Hög verkningsgrad
EC-motorns användaregenskaper
Vekningsgrad är ett mått på hur bra en motor förvandlar elektrisk energi till nyttigt arbete. Förluster av energi i motorn avges som värme. EC-motorn har lägre energiförluster än en induktionsmotor och därmed motsvarande lägre temperaturökning.
• Kort inbyggnadslängd. • Mindre fysiska mått i alla riktningar jämfört med induktionsmotorer. • Låg ljudalstring. • Låga vibrationer. • 1-fasmatning vid låga effekter. • 3-fasmatning.
Fläkt Woods
99
Högeffektiva elmotorer
Starttid - för motorer utan frekvensomriktare
EU och den europeiska tillverkarorganisationen CEMEP har tagit fram ett klassificerings- och märkningssystem för lågspända växelströmsmotorer efter verkningsgradsklasser. Klassificeringen gäller än så länge trefas asynkronmotorer, 2- och 4-poliga, 50 Hz, 400 V och med nominell effekt mellan 1 och 90 kW. För dessa motorer finns det tre effektivitetsklasser, EFF1, EFF2 och EFF3. Klass EFF1 omfattar de mest energieffektiva motorerna. Energimyndigheten har en lista på vilka krav som ställs på motorerna i de olika klasserna. Diagrammet visar en generell översikt mellan klasserna. Klass EFF1 motorer bör väljas om denna valmöjlighet finns.
Starttiden används till att kontrollera två saker. Dels att motorns tillåtna starttid inte överskrids, dels att överlastskyddet inte löser ut under startförloppet.
För att beräkna starttiden: a) Välj motor med märkuteffekt, P, baserad på fläktens effektbehov, Pf, vid normal arbetspunkt, (= öppna ledskenor/spjäll). b) I formeln för beräkning av starttid sätts värdet på Pf = fläktens effektbehov vid stängda ledskenor/spjäll.
Motorverkningsgrad (%) Använd följande formel:
100
t= EFF1-motorer ovanför övre kurvan
95
J . nf2 . 10-3 M M 46 ( P ( max + st) - Pf ) M M
Den beräknade starttiden är den tid det tar att accelerera fläkten från stillastående till fullt varvtal.
90 EFF2-motorer mellan kurvorna EFF3-motorer under nedre kurvan
85
80
För att beräkna starttiden för Y/D-start använd Gräns mellan EFF1 och EFF2
följande formel:
Gräns mellan EFF2 och EFF3
t=
75 0 Motorklasser
25
50
75
100 Effekt (kW)
J . nf2 . 10-3 1 x Mmax 1 x Mst 46 ( P ( + ) + Pf ) 3 M 4 M
Den beräknade starttiden är den tid som Y/D-kopplaren skall ligga i Y-läge för att fläkten skall nå ca 90 % av fullt varvtal. Därefter slås den över till D-läge. Vid Y/D-start måste man också kontrollera att motorns moment är högre än fläktens under Y-fasen.
100
Forts. nästa sida
Kontroll av motorns tillåtna starttid
Beteckningar P = motorns märkuteffekt kW Pf = fläktens effektbehov vid driftvarvtal kW (Inkl.ev.
Maximal tillåten starttid är beroende av startsätt samt motorns storlek och poltal och kan variera mellan olika motorfabrikat.
remväxelförluster vid remdrift) PY/D = lägsta motoreffekt vid vilken Y/D-start är möjlig kW Mst/M = Kvoten av motorns startmoment och normalmoment
Kontroll av överlastskyddets utlösningstid
Mmax/M = Kvoten av motorns max moment och normalmoment
ηf = motorns driftvarvtal rpm
Motorskyddets utlösningstid vid start redovisas med hjälp av diagram med ström-tidkurvor. Utlösningstiden kan variera mellan olika typer och fabrikat av överlastskydd.
J = systemets tröghetsmoment hänfört till fläktaxeln kgm
2
Tröghetsmoment för fläkthjul anges i fläktdiagrammet och rotorns tröghetsmoment kan i regel försummas.
Motorkopplingsschema Tvåhastighetsmotor med en omkopplingsbar lindning, så kallad Dahlanderkoppling
Enhastighetsmotor
Δkoppling
Höga hastigheten
L1 L2 L3
W2 U2
V2
U1
W1
V1
L1 L2 L3 Ykoppling
L1 L2 L3
1U
1V
1W
2U
2V
2W
Konstant moment. Koppling YY/Δ
1U
1V
1W
2U
2V
2W
Fallande moment. Koppling YY/Y
Låga hastigheten L1 L2 L3
Tvåhastighetsmotor med skilda lindningar Höga hastigheten L1 L2 L3 1U
1V
1W
2U
2V
2W
Låga hastigheten L1 L2 L3
Fläkt Woods
101
Observera att tvåhastighetsmotorer med en omkopplingsbar lindning, s k Dahlanderkoppling, har högre uteffekt än motsvarande motorstorlek med skilda lindningar.
SFP-värde och VAS-klasser VAS-klass
För att få ett mått på hur eleffektivt ett luftbehandlingssystem är kan man beräkna aggregatets SFP värde (Specific Fan Power). Svenska Inneklimatinstitutet (SIKI) har givit ut riktlinjer och anvisningar där olika VAS-klasser redovisas. I skriften klassindelade luftdistributionssystem, R2, delas ventilationen in i olika VAS-klasser beroende på en anläggnings SFP. VAS 1500 innebär en anläggning med ett SFP på högst 1,5 kW/m3/s. I SIKI:s skrifter A2 och R2 definieras tre ”standardklasser”, VAS 1500, VAS 2500 och VAS 4000. Med VAS-klass ”X” ges möjlighet att definiera krav som ligger mellan de övriga klasserna. För att kunna bestämma vilken VAS-klass anläggningen hamnar i måste projektören räkna fram SFP-värdet som anges i kW/(m3/s). Den specifika fläkteleffekten, SFP, för en hel byggnad är lika med summan av tillförd eleffekt till byggnadens samtliga fläktar i kW dividerat med byggnadens största projekterade mätbara till- eller frånluftsflöde i m3/s. (Obs! Ej utelufts eller avluftsflöde.)
SFP
Ventilation Air conditioning System
Specific Fan Power
VAS 1300
= 1.3 kW/(m3/s)
VAS 1500
= 1.5 kW/(m3/s)
VAS 2500
= 2.5 kW/(m3/s)
VAS 4000
= 4.0 kW/(m3/s)
VAS x
= x/1000 kW/(m3/s)
SFPv-värde Ovan har beskrivits hur en hel byggnads SFP-värde beräknas. En byggnad består ju ofta av flera olika delar som var och en betjänas av separata luftbehandlingsaggregat. För att vid projekteringsarbetet kunna se om ett enskilt aggregat uppfyller önskade delkrav på energieffektivitet har föreningen V (Föreningen VentilationKlimat-Miljö) i V-skrift 1995:1 definierat ett kompletterande SFP-värde med index ”V”.
Specifik fläkteleffekt för värmeåtervinningsaggregat med till- och frånluftsfläktar Specifik fläkteleffekt för en hel byggnad
SFPv =
ΣP SFP = q nät max
Pnät
+ Pnät FF qmax
TF
SFPv = värmeåtervinningsaggregatets specifika fläkt-
SFP = byggnadens specifika fläkteleffektbehov
eleffektbehov kW/(m3/s)
Pnät = summan av tillförd eleffekt till byggnadens
Pnät
samtliga fläktar kW
Pnät
qmax = byggnadens största projekterade mätbara till-
qmax = aggregatets största till- eller
TF
FF
eller flånluftsflöde m3/s
= tilluftsfläktens fläkteleffekt kW = frånluftsfläktens fläkteleffekt kW frånluftsflöde m3/s
För CAV-system gäller SFP-flödet vid 100 % av det projekterade luftflödet medan det för VAV-system gäller vid 65 % av detta luftflöde. I tryckfallet som fläktarna skall övervinna inräknas tryckfall i luftdistributionssystem och övriga anordningar som luftbehandlingsapparater, filter och värmeåtervinningsanordningar. Även systemeffekter skall vara inräknade. För att anläggningen skall hamna i exempelvis VAS-klass 1500 får det beräknade SFP-värdet uppgå till högst 1,5 kW/(m3/s).
För att få ner energiförbrukningen är det inte bara trycket i aggregatet som har inverkan utan även kanaltrycket. Som en enkel tumregel kan följande användas:
För att få ett SFPV=1,5 får kanaltrycket vara max 150Pa. För att få ett SFPV=2,0 får kanaltrycket vara max 200Pa. För att få ett SFPV=2,5 får kanaltrycket vara max 250Pa.
102
ηfläkt
Beräkning av fläkteleffekt, Pnät
qfläkt . Δpfläkt Pnät = η η . fläkt transmission . ηmotor . ηregler . 1000
Pfläkt
ηtransm
ηmotor qfläkt x Δpfläkt
η = verkningsgrader för fläkt, transmission, motor och reglerutrustning (se fig). För aggregat med roterande värmeväxlare skall vid beräkning av
ηregl
näteffekten till frånluftsfläktens motor, läckage och renblåsningsflöde ingå. Även den eventuella strypning på frånluftssidan som behövs för att uppnå rätt tryckbalans och läckageriktning i aggrePnät
gatet skall inräknas.
El-effektiva fläktar För att uppnå låg VAS-klass dvs låg specifik fläkteleffekt SFP i en anläggning måste man i första hand se till att tryckfallen i aggregat och distributionssystem hålls låga eftersom eleffektanvändningen är direkt proportionell mot fläktens tryckökning. Det är naturligtvis viktigt att fläktens, motorns, eventuella transmissioners och regleranordningars verkningsgrader är så höga som möjligt eftersom eleffektanvändningen är omvänt proportionell mot dessa verkningsgrader.
fläktvarvtalet efter behovet, med hjälp av en frekvensomriktare. Genom att styra varvtalet exakt efter behovet kan energibehovet minskas med 50% jämfört med strypreglering. Figuren visar hur effektbehovet beror på volymflödet vid olika reglermetoder. Fläkteffekt (%) 100 90 80 70 Spjällreglering
60 Ledskenereglering
Regleranordningar
50 40
Det enklaste och billigaste sättet att reglera luftflödet genom en fläkt är att ändra motståndet dvs strypa luftflödet med ett spjäll. Metoden är dock energimässigt ogynnsam. En annan metod är att styra flödet med ställbara ledskenor i fläktinloppet, vilket ger minskat luftflöde med mindre förluster än med spjällreglering. Det mest energieffektiva sättet att styra en fläktdrift är genom kontinuerlig anpassning av
Fläkt Woods
30 Varvtalsreglering
20 System
10 0 20
30
40
50
60
Effektbehov beroende av volymflöde
103
70
80
90
100
Sammanfattning Radialfläkt med det bakåtböjda fläkthjulet består av flera skovlar som utformar radiella diffusorer. Statiskt tryck genereras då luften strömmar genom fläkthjulet och fläktkåpan är inte så viktig som vid den framåtböjda fläkten men har ändå samma spridningsfunktion och ger fläkten en hög effektivitet. Ett bakåtböjt fläkthjul måste drivas omkring två gånger varvtalet för ett framåtböjt fläkthjul av samma diameter för att uppnå samma tryck och flöde. Det bakåtböjda fläkthjulet ger hög effektivitet och har en mer robust konstruktion vilket tillåter högre maxvarvtal.
Fläktarna kan anses vara hjärtat i varje luftbehandlingssystem. En fläkt består bla av fläkthjulet vilket i sin tur består av ett antal skovlar som är fastsatta vid ett nav. När fläkthjulet roterar arbetar skovlarna med luften på så sätt att lufttrycket ökas. Tryckdifferensen mellan fläkten och till exempel rummet vid slutet av kanalen förorsakar luften att röra sig. Normalt drivs fläkthjulet av en elektrisk motor. Fläkten ökar totaltrycket, det statiska och det dynamiska trycket, på luften som passerar genom den. Eftersom vi vill att luften rör sig ganska sakta i kanalen för att minimera både tryckförlusterna och ljudet, är vi inte intresserade av att generera ett högt dynamiskt tryck i fläkten. Av denna orsak är fläktar konstruerade så att allt dynamiskt tryck förvandlas till statiskt tryck inom eller vid utloppet av fläkten.
Kammarfläkten har ett fläkthjul med bakåtböjda skovlar utan fläktkåpa. Dess prestanda liknar fläkten med bakåtböjda skovlar med spiralformad kåpa, men saknar fördel av den statiska tryckåtervinningen i fläktkåpan. Fördelen med kammarfläktar är att de är direktdrivna och har inte remdrift som kräver underhåll. Axialfläktar producerar relativt stora luftflöden vid låga tryck. Ju större fläktdiameter och rotationsvarvtal desto högre blir trycket. Axialfläkten är mest lämpad för stora luftbehandlingsaggregat.
Fläktar för komfortventilation kan brett delas in i två grupper: Radialfläktar och Axialfläktar. I radialfläkten kommer luften in i fläkten i en riktning parallell med fläkthjulets axel men lämnar den i en riktning som är vinkelrät med axeln. Kammarfläkten är en radialfläkt utan spiralformad kåpa. För en given hjuldiameter och varvtal genererar emellertid den framåtböjda fläkten det högsta trycket och ger därför den mest kompakta konstruktionen för ett givet tryck. I förhållande till fläktens storlek erbjuder den även ett avsevärt flöde. Den huvudsakliga nackdelen med den framåtböjda fläkten är dess relativt låga effektivitet och maximalt begränsade toppvarvtal. Den framåtböjda fläkten används vanligen i små luftbehandlingssystem.
Fläktens prestanda presenteras normalt i ett fläktdiagram med luftflöde inritat på X-axeln och trycket på Y-axeln. Fläktkurvor har olika former beroende på typ av fläkt. Fläktens systemkurva kan också variera. Normalt är det inget problem så länge som det finns en enkel och tydlig skärningspunkt mellan kurvorna. Fläkten kommer att arbeta vid skärningspunkten.
104
När man väljer en motor måste belastningsvridmoment vara under minimum vridmoment för motorn. Motorns verkningsgrad är ett mått på hur bra en motor förvandlar elektrisk energi till nyttigt arbete. En motor kan startas genom direktstart eller Y/D-start. EC-motorn är en elektroniskt kommuterad likstömsmotor. Elektronisk kommutering innebär att motorns varvtal kan kontrolleras på ett mycket effektivt sätt. För att få ett mått på hur eleffektivt ett luftbehandlingssystem är kan man beräkna aggregatets SFP värde (Specific Fan Power).
Fläktens verkningsgrad definieras som förhållandet mellan flödet multiplicerad med det totala trycket och axeleffekten på fläkthjulets axel. Varje svängande föremål har en egenfrekvens. Många av de allvarliga vibrationsproblemen förorsakas av resonans. Fläkten i ett luftbehandlingsaggregat kan förorsaka resonans. Vibrationsdämparna kan användas för att effektivt förhindra obalanskrafterna från att fortplantas till det bärande golvet. Fläktar kan antingen vara direktdrivna, och är då monterad på motoraxeln, eller så kan de vara kopplade till motorn genom ett kraftöverföringssystem, remdrift.
Fläkt Woods
105
14
Luftvärmare och Luftkylare
Batterier används för att värma och kyla luft i ett luftbehandlingssystem. Eftersom varje produkt anpassas för en speciell uppgift är det sällan två batterier ser likadana ut. Men den grundläggande principen är alltid densamma. Batterierna byggs upp av ett stort antal tunna plåtar, lameller, med hål för rör. I lamellhålen monteras rör som mekaniskt expanderas fast i lamellerna. Denna konstruktion gör att vatten som strömmar genom rören kan värma eller kyla luften som passerar genom batteriet på ett mycket effektivt sätt. Vanligen är lamellerna av aluminium och rören av koppar, men flera andra material förekommer. Batterier är huvudsakligen avsedda för värmning eller kylning av luft och andra gaser. Som värmemedium används bland annat varmeller hetvatten, kondenserande köldmedium, olja, processvätska eller ånga. Som kylmedium används kylvatten, förångande köldmedium, olja eller annan vätska.
Kapitlet tar upp • Luftvärmare och luftkylare – batterier • Kylenhet • Indirekt evaporativ kyla, Coolmaster® • Elvärmare
Fläkt Woods
107
Hölje
Konstruktion Tubpaket Samlingsrör med anslutningsnipplar och anslutningsrör
Ett batteri är uppbyggt av ett antal zigzag-ställda rör i en eller flera rader, i luftströmmens riktning. Rören är sammankopplade till slingor med längder avpassade för de olika batterityperna. Värme- eller köldbäraren strömmar genom slingorna och luften strömmar utvändigt. För att få tillräckligt stor värme- eller kylarea och därmed kompensera det lägre värmeövergångstalet på luftsidan är rören försedda med profilerade lameller. Lamellerna är fixerade på tuberna, genom expansion av respektive tubrör. Detta gör att en mycket god värmeöverföring till lamellerna erhålles. Koppartuben skyddas helt av lamellen. Rören är med hårdlödning anslutna till samlingsrör som har anslutningar utförda med utvändig gänga. Samlingsrören har nipplar med proppar för luftning och dränering. Dräneringsnippeln kan förses med givare till frysskyddstermostat.
Lamellpaket
Zigzag-ställda rör
Olika kopplingar Rören/slingorna kan kopplas så, att värme- eller köldbäraren strömmar på olika sätt i förhållande till luftströmmen, se fig. nedan.
KORSSTRÖMS-
MEDSTRÖMS-
MOTSTRÖMS-
KOPPLING
KOPPLING
KOPPLING
används för kon-
används ibland på vär-
är vanligast och används
denserande ånga
mebatterier där möjlig-
för kylbatterier, värme
och på värme-
heten att ha givare till
batterier och värme-
batterier med litet
frysskyddstermostat
återvinning med hög
effektuttag.
prioriteras. Vid felaktigt
effekt. Denna koppling
monterade värmeväxla-
ger största effekten.
re där detta kopplingssätt använts, kan effekt-
Vänsterutförande
reduktionen bli upp till 10%. I de fall luftens eller värme-/köldbärarens strömriktning är avgörande för batteriets funktion är riktningen markerad på batteriet.
108
Högerutförande
Motströmskopplade vattenbatterier Med ökande antal rörrader, ökat djup, så höjs värmeväxlarens effekt. Nackdelen är då att tryckfallet på luftsidan ökar, vilket gör att fläkten konsumerar mer energi för att upprätthålla luftflödet. Vid ett försök att öka värmeväxlarens effekt bör det första som ändras vara att öka antal vattenvägar. Bara om tryckfallet på vattensidan överstiger maximalt tillåtna eller om effekten inte räcker till ökas antalet rörrader på värmeväxlaren.
Vattentryckfallet och vattentemperaturdifferensen ökar med antal vattenvägar.
Antal rörrader eller rördjup betecknar antal rör i luftriktningen och avgör lamellpaketets fysiska djup. Batteri sett uppifrån, 4 vattenvägar, 1 krets. Antal rörrader eller rördjup
3 4 1 2
Batteri sett uppifrån, 2 vattenvägar, 2 kretsar.
Fläkt Woods
109
Normala hastigheter för batterier
Förångarbatterier Batterier för förångande köldmedium kan delas upp i två eller flera effektsteg (beroende på batteriets höjdmått). Två effektsteg är som standard kopplade så att varannan slinga hör till effektsteg 1 och varannan till effektsteg 2 (interlace-koppling).
Kylbatteri, m/s Lufthastighet Vätskehastighet
)
1
2–3 2 3 0,2 ) – 2 )
Värmebatteri, m/s 2–5 2 3 0,2 ) – 1,5 )
1) För hastigheter över 3 m/s bör droppavskiljare monteras. 2) Min. hastighet beroende på vätsketemperatur. 3) Max. hastighet för kopparrör beroende på erosionsrisk. För batterier med stålrör i slingorna bör 3 m/s ej överskridas.
Steguppdelning, märkning Expansionsventil Fastlödd kopparbricka
Luftriktning
Luftflöde Air flow Fastlödd kopparbricka
Tre eller flera effektsteg är normalt uppdelade i höjdled
Expansionsventil Fastlödd kopparbricka
Luftriktning
Fastlödd kopparbricka
110
Kylenhet Expansionsventil
Kylenheten är ett färdigt kylaggregat, komplett med alla komponenter inklusive styr och regler. Fläkt Woods kylenhet har produktnamnet Cooler. Kylprincipen är direkt expansion med kapacitetsreglering i tre steg. Kondensorn är placerad i frånluften och förångaren i tilluften.
Expansionsventilen fungerar som en strypventil som reglerar mängden köldmedium som cirkulerar i köldmediekretsen. Detta gör den genom att optimera temperaturen efter förångaren. Därigenom så undviks också att någon vätska kommer in i kompressorn. Kompressorn är en gaspump som havererar då den försöker komprimera vätska. Det är viktigt för expansionsventilens funktion att köldmediet är ren vätska utan gasinblanding innan strypningen.
Förångaren I förångaren kokar köldmediet och övergår från vätska till gas. För att detta ska kunna ske upptas värme från tilluften som därmed kyls. Förångaren är ett batteri som är uppbyggt av kopparrör och aluminiumlameller. Förångaren är utrustad med ett dräneringstråg tillverkat i rostfri plåt.
Kompressorn Gasen kommer in i kompressorn och komprimeras till ett högre tryck. Detta medför också att temperaturen höjs.
Förångare
Kondensorn I kondensorn kondenserar köldmediet och övergår från gas till vätska. För att detta ska kunna ske måste värme avges till frånluften. Kondensorn är ett batteri som är uppbyggt av kopparrör och aluminiumlameller.
Fläkt Woods
Kondensor Kompressor
111
Högtryckspressostat
Synglas
På kompressorernas utloppssida finns pressostater monterade som stoppar kompressorn då trycket blir för högt. Dessa finns för att säkra systemet och förhindra kompressorerna från att höja trycket för mycket. Under normal gång ska de inte lösa ut. Högtryckspressostaterna är utrustade med manuella återställningsknappar.
Efter filtren finns ett synglas monterat med integrerad fuktighetsindikator. Den fuktighetskänsliga känselkroppen ändrar färg med fuktighetsinnehållet. Synglaset kan också indikera om något köldmedieläckage har inträffat.
Passiv köldmediesamlingsbehållare
Högtryckspressostat (drift) På vissa kylare är en vätskemottagare monterad. Detta är en köldmediebehållare som kan användas till att förvara köldmediet i om komponenterna i köldmediekretsen behöver bytas ut. Eftersom mottagaren inte har någon roll att spela i maskinens normala drift, isoleras den av avstängningsventiler från resten av systemet.
Den första kompressorn i systemet är också utrustad med en andra högtryckspressostat som har en automatisk återställning och som är inställd att lösa ut vid ett lägre tryck än högtryckspressostaterna ovan. Denna pressostat löser ut när båda kompressorerna går och belastningen på kondensorn blir för hög. Pressostaten stänger då av den första kompressorn vilket gör att kylmaskinen går från det tredje kylsteget till det andra. Detta reducerar belastningen på kondensorn och tillåter maskinen att fortsätta gå, fast då med en lägre kyleffekt. Detta händer då konstruktionsvillkoren har blivit överskridna. Eftersom pressostaten har automatisk återställning kommer det tredje steget att återstarta då trycket är lågt nog.
Vattenkyld kondensor Den vattenkylda kondensorn fungerar som ett komplement till den luftkylda kondensorn. Den kan väljas som tillval om den luftkylda kondensorn inte kan föra bort tillräckligt med värme. Detta kan bero på att frånluftstemperaturen är lite för hög eller för att flödeshastigheten är lägre än hastigheten på tilluftsidan. Den vattenkylda kondensorn kan också användas till att återvinna värme till det varma vattenledningssystemet i byggnaden
Lågtryckspressostat På kompressorernas sugsida finns lågtryckspressostater monterade. Dessa stoppar kompressorerna då trycket är för lågt, vilket kan inträffa när lufttemperaturerna är låga. Lågtryckspressostaterna löser även ut om det skulle uppstå ett köldmedieläckage.
Val av kylenhet Valet av kylenhet beror först och främst på aggregatstorleken. Därefter väljs den effektvariant som motsvarar kylbehovet.
Vätskefilter Precis innan expansionsventilen sitter ett vätskefilter monterat. Dess funktion är att ta bort partiklar samt att rensa kretsen från vattenånga.
112
Indirekt Evaporativ Kyla Ytterliggare ett sätt att kyla är genom att använda indirekt evaporativ kyla. Fläkt Woods produkt för ® indirekt evaporativ kyla heter COOLMASTER . Indirekt Evaporativ Kyla (IEK) innebär en kylning av frånluft eller uteluft med en evaporativ fuktare (läs mer om detta i kapitlet om fuktare) och överföring av kyl-effekten till tilluften via en effektiv icke fuktöverförande värmeväxlare. Med IEK går det i många fall att skapa en bra inomhustemperatur sommartid. Det är möjligt att få en kyleffekt på 7–8 °C vilket har stor betydelse för trivsel och prestationsförmåga.
luften sedan uteluften innan den förs in i lokalen. För att systemet skall få maximal effekt är det viktigt att såväl luftfuktare som värmeväxlare har högsta möjliga verkningsgrad. Det är också önskvärt att systemet (speciellt på tilluftssidan) har låga tryckfall samt att effektivast möjliga fläkt och motor används för att ge låg temperaturhöjning över fläkt och kanaler på tilluftssidan. ® COOLMASTER kan kompletteras med en fuktare på tilluftssidan för att skapa ytterligare kyla. I många fall är uteluften så torr att en viss uppfuktning kan tolereras utan att luftfuktigheten i rummet blir för hög. Den roterande värmeväxlaren kan ersättas av en plattvärmeväxlare eller ett batteriåtervinningssystem. Den maximala kylförmågan kommer då reduceras med ca 15-20%. ® ® COOLMASTER med ECONET kan ge samma effekt som med roterande värmeväxlare. ® Bästa förutsättningar har COOLMASTER : – vid små internlaster (temperatur och fukt) – med deplacerande luftföring (lågimpulsdon) – på orter med relativt torrt klimat.
När vatten avdunstar, upptar det värme ur sin omgivning. Fuktaren kyler alltså luften när den tillför fukt. ® Huvuddelarna i en COOLMASTER luftbehandlingsenhet är evaporativfuktaren som kyler frånluften och en effektiv värmeväxlare som överför kyleffekten till tilluften. Vid hög utomhustemperatur kyler luftfuktaren frånluften från lokalen. Via värmeväxlaren kyler från-
COOLMASTER
Fläkt Woods
®
113
Beräkning av kyleffekt
Frånluftsfuktning eller uteluftsfuktning
®
COOLMASTER -systemets kyleffekt beror på uteluftens absoluta fuktighet. Ju torrare luft, desto lättare att kyla den och desto mer kyla kan systemet ge. Om frånluft används beror kyleffekten också på internlasten (temperatur och fukt).
Lägst installationskostnad får man genom att utnyttja frånluften för evaporativ kylning. – Installationsexempel visas i figuren nedan.
Frånluft
Nattkyla ®
Uteluft
För att ge en maximal kyleffekt kan COOLMASTER köras även nattetid. Man utnyttjar då byggnadens värmelagrande förmåga genom att byggnadsstomme m m kyls ned. Detta hjälper sedan till att hålla nere temperaturen under dagen. Komforten kan på så sätt bli mycket god även under en långvarig värmebölja.
Tilluft
Frånluftsfuktning
Vid stora internlaster blir frånluften varmare än uteluften. Effekten blir då större genom att kyla uteluft istället för frånluft. Installationskostnaden blir större än vid frånluftskylning då fläkt och spjäll m m tillkommer. Installationsexempel visas i figuren nedan.
Totalenergi Driftkostnaden beror på klimatet på platsen och på hur systemet används, samt naturligtvis på el- och vattenkostnaderna på platsen. Tryckfallet över fuktaren innebär en högre energikostnad för att driva frånluftsfläkten. Ökningen kan dock halveras om fuktarkassetten tas ut under vinterhalvåret.
Uteluft
Avluft Frånluft Tilluft
Uteluft Tilluft
Uteluftsfuktning
Säker
Frånluftsfuktning är att föredra om internlasten Δtintern är 6°C eller lägre. (Δtintern = tfrån – ttill).
Överallt där det finns fukt, finns risk för bakterietillväxt. Denna risk finns för såväl kylslingor som luftfuktare. För att undvika förorening av tilluften är det viktigt att undvika bildandet av aerosoler, som kan sprida bakterier, samt att underhållet sköts korrekt. Bra filter i såväl från- som tilluftskanalerna är en annan viktig del av god ventilationshygien. Avdunstningen i evaporatorn skapar inga aerosoler ® och luftfuktaren i COOLMASTER sitter dessutom i frånluftströmmen. Detta innebär ett minimum av fukt i luftbehandlarens tilluftsdel.
Internlast, tfrån – ttill °C 2
4
Frånluftsfuktning
6
8
10
Uteluftsfuktning
Detta är fallet i de flesta kontors- och industrilokaler. Är internlasterna 6 °C eller högre är uteluftsfuktning att föredra.
114
Elvärmare Lufthastigheten över värmarens fronthastighet får inte vara lägre än 1,5 m/s. Max lufttemperatur efter värmaren får ej överstiga 40 °C.
En elvärmare består av ett antal värmeelement som är placerade i luftströmmen i luftbehandlingsaggregatet. Då ström passerar genom elementen blir de heta och värmen överflyttas till luften. Varje individuellt element ger en konstant värmeeffekt. Genom att sätta på ett lämpligt antal element regleras lufttemperaturen. En stegkopplarenhet kopplad till reläer ger denna funktion. Naturligtvis betyder detta att lufttemperaturen tenderar att förändras i steg, vilket kan vara oönskat. För att ge en variabel uteffekt kan en tyristorregulator användas. Luftbehandlingsaggregat med elektrisk luftvärmare får uppsättas i torra icke brand- eller explosionsfarliga rum och i sådana garage där tappning av bensin normalt ej förekommer.
Sammanfattning En Kylenhet består av förångare, kompressor, kondensor, expansionsventil, högtryckspressostat, högtryckspressostat (drift), lågtryckspressostat, vätskefilter, synglas, passiv köldmediesamlingsbehållare och vattenkyld kondensor.
Batteriluftvärmare och luftkylare Batterier används för att värma och kyla luft i t ex luftbehandlingssystem. Batterierna byggs upp av ett stort antal tunna plåtar, lameller, med hål för rör. I lamellerna monteras rör som expanderas fast mekaniskt. Denna konstruktion gör, att vatten som strömmar genom rören kan värma eller kyla luften som passerar genom batteriet, på ett mycket effektivt sätt. Rören/slingorna kan kopplas så, att värmeeller köldbäraren strömmar på olika sätt i förhållande till luftströmmen; korsströmskoppling, motströmskoppling och medströmskoppling. Motströmskoppling är vanligast och används för kylbatterier, värmebatterier och värmeåtervinning med hög effekt.
Indirekt Evaporativ Kyla (IEK) Ytterliggare ett sätt att kyla är genom att använda Indirekt Evaporativ Kyla (IEK). Vilket innebär en kylning av frånluft eller uteluft med en evaporativ fuktare och överföring av kyleffekten till tilluften via en effektiv icke fuktöverförande värmeväxlare. Elvärmare En elvärmare består av ett antal värmeelement som är placerade i luftströmmen i luftbehandlingsaggregatet. Då ström passerar genom elementen blir de heta och värmen överflyttas till luften.
Kylenheten Kylenheten är ett färdigt kylaggregat, komplett med alla komponenter inklusive styr och regler. Kylprincipen är direkt expansion med kapacitetsreglering i tre steg.
Fläkt Woods
115
15
Värmeväxlare
Kapitlet tar upp • Roterande värmeväxlare – Renblåsningssektor – På- och avfrostning – Korrosionsskydd – Icke-hygroskopiska rotorer – Hygroskopiska rotorer • Plattvärmeväxlare – Avfrostning – Läckage • Vätskekopplade system – Verkningsgrad – Reglering och frostskydd – ECONET®-systemet
Roterande värmeväxlare
Det finns ett flertal system för återvinning av värme och kyla inom komfortventilation. De helt dominerande systemen är: • Roterande värmeväxlare • Plattvärmeväxlare • Vätskekopplade system Vid val av system så finns det ett antal faktorer som måste beaktas. Några av de viktigaste är: • Verkningsgrad och tryckfall (energi) • Utrymme • Möjlighet till kanalanslutning • Läckage, luktöverföring • Verksamhet i byggnaden • Typ av energikällor
Plattvärmeväxlare
Det är viktigt att man väljer system utifrån de förutsättningar som råder i det enskilda fallet.
Vätskekopplad värmeväxlare
Fläkt Woods
117
Roterande värmeväxlare Den roterande värmeväxlaren består av rotor, hölje och drivanordning. Rotorn utgörs av en matris av tunn aluminiumplåt eller mikroglas formad till triangulära kanaler. Ytan kan vara hygroskopisk och därför även överföra fukt. Kanalerna är så små att strömningen är laminär eller semiturbulent. Fläkt Woods produktnamn för roterande värmeväxlare är Regoterm® och Turboterm®. Rotorn arbetar i ren motström och utan ett mellanliggande medium och har därför en mycket hög verkningsgrad (för ett givet tryckfall) jämfört med övriga återvinningssytem. Temperaturverkningsgraden regleras med rotorvarvtalet, eller via by-pass spjäll. Drivanordningen har motor för reglerbart eller konstant varvtal, växel och drivrem. Styrutrustningen reglerar rotor varvtalet från maximalt cirka 20 varv per minut ned till cirka 0,5 varv per minut. Vid en hygroskopisk rotor sker nedregleringen snabbare för fukt än för temperatur då varvtalet minskar.
Om man behöver avfrosta rotorn görs detta enklast genom nedreglering av rotorvarvtalet via en drivutrustning med variabelt varvtal. Vid kraftig påfrostning kan dräneringstråg erfordras vid avfrostning. Frånluften ska placeras nederst i luftbehandlingsaggregatet för att vattnet vid avfrostningen inte ska kunna frysa till is. Konstant varvtal kan med fördel användas i tropikerna vid kylåtervinning. Hölje Uteluft
Tilluft Avluft Renblåsningssektor Frånluft
Rotor Drivanordning
Roterande värmeväxlare principskiss
118
Renblåsningssektor
er frånluft till tilluft och det blir risk för luktöverföring. Är sektorn för stor får man ett visst läckage av ren luft till frånluftsidan. Även om renblåsningssektorn är väl tilltagen kan starkt luktande gaser och partiklar i frånluften (t ex cigarettrök och matos) överföras till tilluften genom adsorbtion på rotorns ytor. Konstruktionen med rotor ger upphov till läckageflöden q21, medrotationsflöde qm, by-passflöden qby-pass och eventuellt även renblåsningsflöde qrenblåsning. Läckageflödet minimeras och ges rätt riktning genom en bra tryckbalans runt rotorn. Detta kan erhållas med rätt fläktplacering, och effektiva tätningar. Eventuellt krävs det ett trimspjäll i frånluftskanalen.
För att hindra frånluft att medrotera till tilluftssidan används en renblåsningsssektor. I sektorn finns en direkt förbindelse mellan ren luft och frånluft/avluft. Om den rena luften har ett högre tryck än frånluften kommer en kanal vid sin passage genom sektorn att tömmas på frånluft. Frånluften trycks ut av den rena uteluften. Nedan visar ett exempel på hur en sektor fungerar. Renblåsningsflödet är vid korrekta tryckförhållanden försumbart litet. Är sektorn för liten för att klara renblåsning vid aktuellt varvtal och tryckdifferens, p21-p11, läck-
p22 > p11
Avluft
Frånluft, q11
p12
Frånluft
qm q21
p11
qrenblåsning
Uteluft, q21
Tilluft
Uteluft p22 p21 qby-pass
Läckageflöden och överföring
Exempel på hur en sektor fungerar
Fläkt Woods
119
Lr
Påfrostning
Avfrostning
Vid låga utetemperaturer kommer kondens att utfällas på frånluftsidan som sedan normalt förångas på tilluftsidan. Vid hög fukthalt i frånluften och mycket låg utetemperatur blir kondensationen större än förångningen och man får överskottsvatten i rotorn. Om medeltemperaturen under varvet är lägre än 0 °C kommer vattnet att frysa till frost och man måste ha ett system för avfrostning. Vid normal komfortventilation utan luftbefuktning klarar sig en hygroskopisk rotor ned till cirka –25 °C utan överskottsvatten och avfrostning. En kontroll kan göras med hjälp av Mollierdiagrammet. Om den räta linjen mellan frånlufts- och utetillstånd ej skär mättnadslinjen uppstår inget överskottsvatten. En ickehygroskopisk rotor klarar ned till cirka –15 °C.
Avfrostning kan ske genom att varvtalet regleras ned till cirka 0,5 varv/minut. Den startas med pressostat vid ett värde som ligger cirka 50 Pa högre än tryckfallet efter avfrostningen som i sin tur ligger cirka 30 % högre än normaltryckfallet på grund av vattnet i rotorn. Alternativt kan avfrostningen styras med tidur som aktiveras under –15 °C och ger avfrostning 2 - 3 gånger per dygn. Ett påfrostningsförlopp kan ta många timmar. Avfrostning kan ske på 15 - 20 minuter. Under den tiden är temperaturverkningsgraden låg (20 - 30%) och man bör tillföra värme i värmebatteriet. Ett alternativ till att avfrosta är att förvärma uteluften till en temperatur där påfrostning ej sker. Med en hygroskopisk rotor kan man använda Mollier diagrammet för att avgöra gränstemperaturen.
Korrosionsskydd
Användning
I vissa miljöer kan rotorn behöva korrosionsskydd. Rotorn förses då med kantförstärkning. I starkt korrosiva miljöer kan epoxibelagd aluminium användas.
På grund av sin höga verkningsgrad är den roterande återvinnaren förstavalet då man: • Har tillräckligt ren frånluft • Har till- och frånluftskanaler sammandragna • Har nytta av fuktåtervinning • Kan tolerera en viss återföring av gaser och partiklar ur frånluften
120
Hygroskopisk och ickehygroskopisk rotor Hygroskopisk De hygroskopiska rotorer som är uppbyggda av aluminiumplåt har genomgått en behandling som gjort ytan hygroskopisk d v s ytan har en stor förmåga att ta upp och avge vattenmolekyler. Det finns också rotormaterial av mikroglas som har gjorts hygroskopisk genom olika typer av beläggningar. Då en rotorkanal befinner sig på den sida som har högst ångtryck för vattenånga kommer vattenmolekyler att adsorberas på ytan för att sedan kunna avges till luften på den torrare sidan. Man får en fuktöverföring och överföring av latent värme som är analog med värmeöverföringen av sensibel värme. En hygroskopisk rotor klarar frostproblemet bättre än en ickehygroskopisk rotor. Vid normal komfortventilation kan rotorn fungera ned till en utetemperatur på ca – 25 °C utan påfrostningsproblem. Har frånluften genom uppfuktning av lokalerna en relativ fuktighet av 50 % är gränstemperaturen däremot ungefär – 8 °C. Påfrostning vid komfortventilation är en process över ett antal timmar och om anläggningen t ex bara utnyttjas under dagtid så kan den avfrostas under icke drifttid. Genom att den hygroskopiska rotorn är fuktöverförande bidrar den till ett bättre inomhusklimat under vintern då annars inomhusluften tenderar att bli för torr. Sommartid då utomhusluften är varm och fuktig torkar rotorn luften och ger ett torrare och svalare inomhusklimat. I varma klimat ger den hygroskopiska rotorn en mycket stor besparing av kylenergi.
Roterande återvinnare kan indelas i två huvudgrupper: Ickehygroskopiska och hygroskopiska. Om vi bortser från den fuktöverföring som under vissa temperaturvillkor kan ske så överför den ickehygroskopiska rotorn endast sensibelt värme. Den hygroskopiska rotorn däremot överför under alla omständigheter både sensibelt och latent värme. Medan en ickehygroskopisk rotors verkningsgrad i allt väsentligt bestäms av den värmeöverförande ytans storlek och varvtalet så är det mera komplicerat med den hygroskopiska rotorn. Där kommer det hygroskopiska ytskiktets egenskaper in som en viktig parameter. Det finns hygroskopiska rotorer med helt olika prestanda i detta avseende. Icke-hygroskopiska De ickehygroskopiska rotorerna är uppbyggda av tunn obehandlad aluminiumplåt i vissa fall epoxibelagd för att ge ett korrosionsskydd. Dessa rotorer överför endast sensibel värme utom i de fall då kondensutfällning bidrar till en viss fuktöverföring. Då uteluften är tillräckligt kall och frånluften är varm och fuktig kommer luftfuktigheten att kondensera på frånluftsidan och förångas på tilluftsidan och på det sättet ge en viss fuktöverföring. Är uteluften mycket kall kommer frost att bildas i rotorn som måste avlägsnas genom avfrostning. Om frost bildas, och hur snabbt det sker beror i huvudsak på uteluftens temperatur och frånluftens fuktinnehåll. Vid komfortventilation utan fukttillförsel till lokalerna klarar rotorn ned till ca -15 °C utan frostproblem. Ickehygroskopiska rotorer används i huvudsak för värmeåtervinning under vintertid. Kylåtervinningen under sommaren blir mycket begränsad eftersom rotorn bara överför sensibel värme.
Fläkt Woods
121
Exemplet visar en jämförelse av fuktöverföring i vinterfallet för en icke-hygroskopisk rotor (vänster) och hygroskopisk rotor (höger). Utifrån detta kan vi se att fukthalten är högre i den hygroskopiska rotorn. x 0,015
0,010
0,005
0,000 t
kg kg
x
h kJ kg; °C
35
35
0, 20
0, 30
30
0, 30
30
40
40
0,
0,
50
25
0
15
14
12
g
8
r
te om
rm r
ete
0 -2
-10
-1
-15
5
1,0 kPa
0,5
-25
0
1,5
°
°
-20
Icke-hygroskopisk rotor
± 0°
-5°
-1
1,0 kPa
2,0
=
tv
-1
-15
°
5°
ete
gd
om
ela
rm
isb
t te
0
-5
1,5
°
2,5
vå
0
r
ete
1
-10
0,5
-25
° 10
=
om
rm
-5
-15
5
-20
k al/ kc
15
h
r
te
ete
gd
om
ela
rm
isb
t te
vå
0
-10
10
g /k 9
25 20
15
=
0
-1
± 0°
-5°
-1
1
2,0
=
° 15
3 2
4
2,5
5°
tv
-2
10
-5
-1
1
4
°
5
° 10
0
-15
11
kJ
35 30
g
8
k al/ kc
20
5
0
2
h
-10
7 6
5
15
1
13
45
40
10
g /k 9
25
7
3
4
5 -5
50
14
2
10
5
0
55
15
12
15
4
10
0 0,9 0 1,0
ϕ=
6
5
0
0,8
16
0,7
60
16
60
20
11
kJ
35 30
10
70
60
3
13
45
40
2
50
ϕ
0 0,9 ,00 =1
55
0 0,8
65
0
0,7
0,
65
0,
3
0,
70
60
20
50
25
0,
15
kg kg
0, 20
h kJ kg; °C
0,015
0,010
0,005
0,000 t
0
Hygroskopisk rotor
Exemplet visar en jämförelse av fuktöverföring i sommarfallet för en icke-hygroskopisk rotor (vänster) och hygroskopisk rotor (höger). Här ser vi att den hygroskopiska rotorn överför mer energi (linje 3-4) än den icke-hygroskopiska rotorn. Det beror på att den även överför latent energi. x 0,015
0,010
0,005
0,000 t
kg kg
x
h kJ kg; °C
35
35
0,
20
0, 20
h kJ kg; °C
3
30
40
0
2
4 0,
4
16
60 15
14
12
10
g kc
8
kg
al/
r
te om rm
0
5°
ete
d
om
lag
rm
e isb
t te vå
2,0
r
ete
± 0°
-10
tv
-1
1,5
0 -2
-15 1,0 kPa
-10
5
0,5
-25
0
Icke-hygroskopisk rotor
± 0° 1,5
°
° -15
-1
-20
=
-5°
-1
°
°
11
9
15
-25
=
° 10
-5
r
ete
-15
5
0
om rm
-1
-20
=
r
te
ete
d
om
lag
-5
-10
h
e isb
rm t te
0 -2
-15
1
2,0
-5°
0
2
5
5°
° 15
3
2,5 -5
tv
-1
-1
/k
kJ
35
25 20
° 10 vå
=
-10
13
45
40
kg
8
30
al/
kc
15
h 0
10
0
2
1
50
14
g 9
25 20
5 4
° 15
3
5 -5
7 6
5
5
0
55
15
10
/k
kJ
35
10
7
4
10
0 0,9 0 1,0
15
6
5
0
0,8
11
40
30
10
0
0,7
ϕ=
12
45
15
20
60
0,
13
50
ϕ
0 0,9 ,00 =1
1
16
60
20
55
0 0,8
65
65
0
0,7
0,
70
60
0,
2 50
25 70
1
0,
4
50
0,
3
0, 30
0, 30
30
25
0,015
0,010
0,005
0,000 t
1,0 kPa
0,5
0
Hygroskopisk rotor
122
2,5
kg kg
System med dubbla rotorer
Efter att uteluften passerat den hygroskopiska rotorn, går den vidare genom kylbatteriet, där temperaturen sänks ytterligare och fukt kondenseras till önskad nivå. Den nu avfuktade och kylda luften fortsätter sedan genom den sensibla rotorn, där den högre temperaturen i frånluften värmer luften till önskad temperatur, för att sedan slussas in som tilluft till byggnaden. Slutresultatet blir en anpassad temperatur med kontrollerad fuktighet. Detta gör att systemet är speciellt lämpat för kylbafflar där så låg fuktighet som möjligt i tilluften önskas. I växlingen mellan temperatur i den sensibla rotorn, sänks alltså temperaturen i frånluften, vilket medför att kylåtervinningen den hygroskopiska rotorn förbättras. I och med att tilluftstemperaturen sänks innan den når kylbatteriet minskar även effektbehovet på kylbatteriet. Upp till halva kyleffekten kan avlägsnas, samtidigt som behovet av värmebatteri i de flesta fall försvinner.
Ett system med dubbla rotorer är uppbyggt av en hygroskopisk rotor, ett kylbatteri och en sensibel rotor. Fläkt Woods system för detta kallas Twin Wheel. Systemet används för kyla och torka luften. Detta är viktigt i vissa aplikationer såsom kylbaffelsystem där låg fukthalt är önskvärt för att undvika kondens. I traditionella aggregat åstadkoms detta ofta genom att först kyla luften i ett kylbatteri, detta för att kondensera ut oönskat fuktinnehåll, för att sedan passera genom ett värmebatteri, där temperaturen höjs till önskad nivå. Nackdelen med det är att driftkostnaderna för värme- och kylbatteriet är höga. När det finns kylbehov och uteluften är varmare än frånluften, arbetar den hygroskopiska rotorn med att sänka temperaturen på den inkommande uteluften och samtidigt överföra viss del fukt från uteluft till avluft, om även den absoluta fuktigheten i uteluften är större än i frånluften.
Frånluft
Avluft
Sensibel Rotor
Hygroskopisk Rotor
Uteluft
Fläkt Woods
Kylbatteri
123
Tilluft
Plattvärmeväxlare På- och avfrostning Vid utetemperatur under cirka –7 °C kan kondensatet frysa till is. För att förhindra igensättning finns flera metoder: • Sektionsvis, kontinuerlig avfrostning under en viss utetemperatur • By-pass av uteluft så att avluftstemperaturen alltid är över noll och ingen is kan bildas. • Avstängning av tilluftsfläkten tills isen smält.
Frånluft Uteluft Tilluft
Avluft
Sektionsvis avfrostning (sektionsavfrostning) är en effektiv metod. Växlarens tilluftsida delas upp i 2 till 4 sektioner. Dessa stängs sedan för kall uteluft i sekvens och den varma frånluften smälter den is som finns i sektionens frånluft. Under sektionsavfrostning sjunker tilluftsflödet marginellt. Verkningsgraden sjunker också beroende på hur många sektioner man har. Vid fyra sektioner sjunker verkningsgraden med cirka 10 % på grund av att flödesbalansen på den aktiva delen ändras. Vid två sektioner sker en reduktion med 50 %. En annan metod är att förhindra påfrostning genom att använda ett by-pass spjäll. Spjället styrs modulerande så att avluftstemperaturen vid kalla hörnet aldrig understiger till exempel 2 °C. Med denna metod begränsas verkningsgraden vid låga utetemperaturer och lika massflöden på till- och frånluftssida till 20 - 25 %.
Konstruktion Plattvärmeväxlare består av ett antal kvadratiska, parallella plattor. Mellan plattorna går varm och kall luft i varannan kanal och värmen överförs genom plattorna. Fläkt Woods produktnamn för plattvärmeväxlare är RECUTERM®. Plattorna är tunna och gjorda av ett värmeledande material för att värmegenomgångstalet skall bli stort. För att möjliggöra luftanslutningar måste växlaren byggas i korsström. Detta gör att temperaturverkningsgraden blir betydligt lägre än för den roterande växlaren. Det innebär också att hörnet mellan uteluftsida och avluftsida blir ett så kallat “kallt hörn” med låg tilluftstemperatur. Vid kall uteluft kommer frånluften att avkylas under sin daggpunkt och man får en kondensutfällning. Man måste därför ha ett tråg under frånluftsdelen med ett avlopp. På grund av risk för vattenmedryckning bör man vid lufthastigheter över ca 3 m/s ha droppfångare på avluftsidan. Vid hög luftfuktighet kan det behövas ett tråg även på tilluftsidan. För att kunna reglera tilluftstemperaturen och förhindra påfrostning byggs ofta växlaren med en bypass av uteluft. Plattavståndet i värmeväxlarna anpassas till storleken så att stora värmeväxlare har större avstånd mellan plattorna än mindre. Detta gör att lämpligt tryckfall alltid kan erhållas.
Läckage Plattvärmeväxlare kan byggas mycket täta, med läckage mindre än 0,5 % vid tryckdifferens på 400 Pa. Tillser man sedan att trycket är högre på tilluften än frånluften så får man ingen överföring av gaser eller partiklar från frånluft till tilluft.
Korrosionsskydd I starkt korrosiva miljöer där korrosionsskydd av plattvärmeväxlaren behövs används expoxibelagd aluminiumplåt.
124
Vätskekopplat system • På grund av sin flexibilitet är systemet användbart i anläggningar där tillufts- och frånluftskanaler ej kan sammanföras. • Systemet är relativt enkelt att installera i befintliga anläggningar.
Frånluft Avluft
Verkningsgrad Temperaturverkningsgraden beror i huvudsak av antalet rörrader i värmeväxlarna. Vid en lufthastighet av 3 m/s genom värmeväxlaren är verkningsgraden ca 50 % vid 6 rörrader och 55 % vid 8 rörrader. Med 10 rörrader kan man nå 60 % men tryckfallet blir då relativt stort.
Tilluft Uteluft
Konstruktion
Reglering och frostkontroll
Ett vätskekopplat system består av värmeväxlare i tilloch frånluft. Fläkt Woods vätskekopplade system har produktnamn ECOTERM® och ECONET®. Som värmebärare används vatten med tillsats av frostskyddsmedel som pumpas runt och överför värme från det varma batteriet till det kalla. Värmeväxlaren på varma sidan skall normalt vara utrustad med rostfritt tråg som tar hand om kondensvattnet och vid behov även av droppfångare. Värmeväxlarna är uppbyggda av kopparrör med profilerade aluminium- eller kopparlameller. Lamelldelningen är normalt 2 mm. Vattenkretsen har pump och regulator med 2- eller 3-vägsventil (ECOTERM®) eller frekvensstyrd pump (ECONET®) för effektreglering och frostkontroll. Vätskekopplade återvinnare finns från små upp till mycket stora luftflöden. För varje storlek finns oftast flera effektvarianter, d v s olika antal rörrader. Luftvärmeväxlare skall kopplas så att man får en motströmskoppling.
By-pass Denna reglering innebär att värmebäraren kan gå i bypass förbi tillluftsvärmeväxlare. Genom styrning av bypassflödet kan man reglera ned återvinningen. Man kan också tillse att temperaturen efter tillluftsvärmeväxlare aldrig blir så låg att påfrostning kan ske. Denna reglerprincip kan användas för system med flera luftvärmeväxlare om dessa alltid går parallellt. Flödesreglering Används i större system med flera tilluftsvärmeväxlare då individuell reglering erfordras. I ECONET® systemet används en kombination av by-pass och flödesreglering vid nedreglering av återvinningen och för frostskydd.
Frostskyddsmedel Frostskyddsmedlet är en säkerhet om pumpen skulle stanna och är även en säkerhet vid återvinning av låga temperaturer. Inblandning av frostskyddsmedel inverkar alltid negativt på verkningsgraden. För varje 10 % inblandning av till exempel etylenglykol reduceras verkningsgraden med cirka 1 procentenhet. En glykolkoncentration av 15 % är teoretiskt tillräckligt men för att få en viss marginal rekommenderas 30 % glykolinblandning.
Systemet Ett vätskekopplat system har några värdefulla egenskaper som skiljer ut det från de övriga systemen: • Tillufts- och frånluftsflödena är effektivt separerade vilket förhindrar läckageflöde.
Fläkt Woods
125
®
ECONET -system Det finns en variant av vätskekopplade system som kallas ECONET®. ECONET® är ett produktnamn och produkten är patenterad av Fläkt Woods. I ECONET® konceptet är alla energifunktioner samlade i en gemensam krets för värme-/kyl-återvinning, värme och kyla. Härigenom krävs färre komponenter i form av värmekylbatterier, pumpar, ventiler, rör, isolering osv. Resultatet blir ett kortare och mer kompakt aggregat. När värme och kylåtervinning inte räcker till tillförs värme- eller kylenergi in i tilluftsbatteriet. Genom att batteriet på tilluftssidan är uppdimensionerat (10–12 rörrader) och extremt effektiva får man en bra värmeåtervinning och kan använda lågtemperaturvatten som tillsatsvärme. Spillvärme och spillkyla kan användas i högre utsträckning. Tidigare i avsnittet om vätskekopplade system har vi nämnt att tryckfallet blir stort vid 10 rörrader men detta kompenseras i ECONET®-system av att det inte behövs
någon ytterligare luftvärmare eller kylare eftersom detta är integrerat i systemet. ECONET®-systemet består av två eller tre värmeväxlare, dvs. ett eller två batterier i tilluftsenheten och ett i frånluftsenheten. Då ett förvärmebatteri önskas som skydd mot uteluftsfiltret används två batterier i tilluftsdelen. I denna lösning kan både till- och utluftsbatteri utnyttjas för återvinning, vilket gör att systemet blir effektivare och enklare än traditionell lösning. I leveransen ingår även en pumpenhet, bestående av pumpenhet och styrfunktion för optimering av energiåtervinning. Alla nödvändiga givare i pumpenheten, programvaran samt projektbaserade parametrar i frekvensomriktaren och styrskåpet är på fabrik installerade. Rören i pumpenheten är isolerade och pumpenheten står på eget stativ. ECONET® kan kompletteras med verkningsgradsmätning samt förses med två pumpar.
Systemets funktion Värmeåtervinning: Systemet optimerar vätskeflödet i batterierna så att bästa möjliga värmeåtervinning åstadkoms. Vätskeflödet regleras med den frekvensstyrda pumpen. Värmeåtervinning + tilläggsvärme: Systemet optimerar vätskeflödet i batterierna så att bästa möjliga värmeåtervinning åstadkoms. Tilläggsvärme kan tillföras kretsen, antingen direkt eller via en värmeväxlare. Kyla: Frånluftsbatteriet kopplas bort och tilläggskyla tillförs kretsen så att kylvätskan endast cirkulerar genom tilluftsbatteriet. Tilläggskyla tillförs kretsen direkt eller via en kylväxlare. Kylåtervinning (tex; IEK): Frånluften kyls genom befuktning med indirekt evaporativ kyla (Coolmaster). Kyleffekten överförs via återvinningssystemet till tilluften. Vätskeflödet optimeras och vid behov kan tilläggskyla tillföras.
126
Temperaturverkningsgrad och tryckfall Nedan visas temperaturverkningsgrader och tryckfall för de tre systemen. Jämförelsen är gjord för installation i samma luftbehandlingsaggregat. Rotorhöljet kan i vissa fall vara större än höljet i övrigt.
Temperatur verkningsgrad, %
Tryckfall, Pa
Roterande återvinnare
75
150
Plattvärmeväxlare
58
150
Vätskekopplad1),
50
210
55
270
65
3302)
ECOTERM® 6 rörrader Vätskekopplad1), ECOTERM® 8 rörrader Vätskekopplad, ECONET® 1) 30 % etylenglykol 2) Det totala tryckfallet för hela systemet blir ej högt på grund av att luftvärmare och kylare är inegrerat i ECONET®-systemet.
Systemjämförelser Tabellen visar en jämförelse av de olika systemen med avseende på ett antal systemfaktorer.
Rotor
Plattvvx
Vätskekopplat system, ECOTERM®
Vätskekopplat system, ECONET®
Verkningsgrad
++
+
–
+
Tryckfall
+
+
–
+
Effektbesparing
++
+
+
+
Luftläckage
–
+
++
++
Utrymmesbehov
+
_
+
++
Kanaldragning
–
–
++
++
Reglering
+
+
+
+
Luktöverföring
–
+
++
++
Frostproblem
++
+
+
+
Fuktöverföring
++
_
_
–
Kylåtervinning
++
+
+
+
Miljötålighet
+
+
++
++
Tillförlitlighet
+
+
+
+
Spillvärme/Kyla
-
-
-
++
++ betyder mycket goda egenskaper + betyder goda egenskaper – betyder mindre goda egenskaper Vilka av faktorerna ovan som tillmäts störst vikt beror av förhållandena i det enskilda fallet.
Fläkt Woods
127
Sammanfattning ström och värmen överförs genom plattorna. Plattorna är tunna och gjorda av ett värmeledande material för att värmegenomgångstalet skall bli stort. Temperaturverkningsgraden är betydligt lägre än för den roterande växlaren. Vid kall uteluft kommer frånluften att avkylas under sin daggpunkt och man får en kondensutfällning. Man måste därför ha ett tråg under frånluftsdelen med ett avlopp. Vid utetemperatur under cirka –7 °C kan kondensatet frysa till is. För att förhindra igensättning finns flera metoder: • Sektionsavfrostning • By-pass av uteluft • Avstängning av tilluftsfläkten
Värme- och kylåtervinning är en besparing, både ur ett ekonomiskt och ett miljöperspektiv. Varaktighetsdiagram Ett varaktighetsdiagram anger utetemperaturens varaktighet för en viss ort under ett genomsnittligt år. Ur diagrammet kan man utläsa årsvärmebehovet, utan värmeåtervinnare vid kontinuerlig drift och behovet då man har en återvinnare. Verkningsgrad Verkningsgraden är ett mått på återvinnarens effektivitet med avseende på återvinning av temperatur eller fukt och anges i procent av den teoretiskt möjliga återvinningen.
Plattvärmeväxlare kan byggas mycket täta. Tillser man sedan att trycket är högre på tillluften än frånluften så får man ingen överföring av gaser eller partiklar från frånluft till tilluft.
Det finns ett flertal system för återvinning, de helt dominerande systemen är: • Roterande återvinnare Roterande återvinnare har hög verkningsgrad jämfört med andra återvinningssystem. Hygroskopiska rotorer återvinner även fukt (latent energi) Verkningsgraden regleras med varvtalet. Drivanordningen har motor med reglerbart varvtal, växel och drivrem. Styrutrustningen reglerar rotorvarvtalet. För att hindra frånluft att medrotera till tillluftssidan används en renblåsningsssektor. Vid låga utetemperaturer kommer kondens att utfällas på frånluftsidan som sedan normalt förångas på tilluftsidan. Vid hög fukthalt i frånluften och mycket låg utetemperatur blir kondensationen större än förångningen och man får överskottsvatten i rotorn. Om medeltemperaturen under varvet är lägre än 0 °C kommer vattnet att frysa till frost och man måste ha ett system för avfrostning.
• Vätskekopplade återvinnare Den vätskekopplade återvinnaren består av värmeväxlare i till- och frånluft. Som värmebärare används vatten med tillsats av frostskyddsmedel som pumpas runt och överför värme från det varma batteriet till det kalla. Värmeväxlarna är uppbyggda av kopparrör med profilerade aluminium- eller kopparlameller. Ett vätskekopplat system har några värdefulla egenskaper som skiljer ut det från de övriga systemen: • Inget överläckage • Kan användas där tillufts- och frånluftskanaler ej kan sammanföras. • Enkelt att installera i befintliga anlägg ningar. Det finns en variant av vätskekopplade system som kallas ECONET®. I ECONET®konceptet är alla energifunktioner samlade i en gemensam krets för värme-/kylåtervinning, värme och kyla. Härigenom krävs färre komponenter i aggregatet. Resultatet blir ett kortare och mer kompakt aggregat.
• Plattvärmeväxlare Plattvärmeväxlare består av ett antal kvadratiska, parallella plattor. Mellan plattorna går varm och kall luft i varannan kanal i kors-
128
16 Luftfuktare
Vid luftbefuktning är de hygieniska aspekterna viktiga. Olämplig användning av utrustningen, bristande skötsel och underhåll, kan i extrema fall skapa hälsoproblem genom att bakterier, alger, mögel kan växa i systemet och spridas med tillluften ut i lokalerna. I de fall man har värmebehov i lokalen kostar luftbefuktning mycket energi. Har man kylbehov kan evaporativa fuktare användas för att sänka temperaturen.
Kapitlet tar upp • Allmänt om luftfuktare • Kontaktfuktare • Ångfuktare • Dysfuktare
Befuktningsprinciper Luftbefuktning kan ske antingen genom att man tillför luften vattenånga med en ångfuktare eller genom att låta luften komma i kontakt med en vätskeyta så att vattnet förångas, sk evaporativ befuktning. Med ångfuktare tillförs luften den energi som är bunden i vattenångan. I de evaporativa fuktarna tas energin från luften för att förånga vattnet. Evaporativa luftfuktare finns i två utföranden, kontakt och dysfuktare. I kontaktfuktare skapar man en stor kontaktyta mellan luft och vatten med hjälp av våta kontaktblock. I dysfuktare (lufttvättar) skapas finfördelade droppar som förångas i luftströmmen.
Friska människor är relativt okänsliga för variationer i luftfuktigheten. Vid temperaturer mellan 20 – 22 °C kan den relativa fuktigheten få variera mellan 30 och 65 % utan att man upplever obehag. Med ökande temperatur ökar känsligheten för låg luftfuktighet. Hög rumstemperatur i kombination med låg luftfuktighet ger uttorkning av hud, ögon och slemhinnor. Risken för infektioner ökar och man känner obehag. I övrigt gäller att luftfuktighet under 50 % kan ge statiska uppladdningar i syntetiska golvbeläggningar och att många industriella processer kräver en lägsta relativ luftfuktighet av 45 – 50 %.
Fläkt Woods
131
Kontaktbefuktare Hygien
I kontaktbefuktare förångas vattnet från våta, ouppvärmda fuktarblock. Det som driver processen är skillnaden i ångtryck mellan luften nära vattenytan och i den fria luftströmmen. Energin för förångning tas ur luften vars temperatur sänks 2.5 °C per gram uppfuktning. Kontaktblockens uppgift är att bilda en stor kontaktyta mellan luft och vatten. Materialet i blocken är aluminium, som har behandlats hygroskopiskt för att ge en vätande yta, eller mikroglas. Ytorna är utformade med struktur som styr vattnet mot uppströmssidan för att balansera förhållandet att luften pressar vattnet nedströms.
Kontaktbefuktare är mycket hygieniska: • Vattnet hålls samman i en vattenfilm på fuktarblocken och avger inte aerosoler • Tillståndet efter fuktaren blir inte övermättat vilket minimerar risken för kondensutfällning nedströms. Har man extremt höga hygieniska krav bör fuktare för direktvatten användas.
Reglering Kontaktbefuktarna regleras genom: • On/off reglering • Fuktaren delas upp i steg ( by-pass ) • Daggpunktsreglering
Funktion Kontaktblocken påvattnas uppifrån med hjälp av t ex strilrör. Vattnet rinner ned och väter hela ytan. Vanligtvis förångas en mindre del av vattnet medan huvuddelen når tråget under kontaktblocken.
Vid on/off reglering skall hygrostaten placeras i frånluftskanalen eller i rummet så att man undviker alltför korta gångtider. Har man högre krav kan man använda flerstegsreglering i två eller flera steg. Vid mycket höga krav måste daggpunktsreglering tillgripas. Först fuktar man luften så man når över önskat vatteninnehåll. Sedan kyls luften till rätt daggpunktstemperatur. Slutligen värmer man till önskad temperatur.
Det finns två system för påvattning: • Direktvattensystem • System med cirkulerande vatten I direktvattenfuktaren rinner vattnet från tråget direkt ut i avloppet. Påvattning sker med kranvatten. Direktvattenfuktaren uppfyller höga krav på hygien, men vattenförbrukningen blir relativt hög. Vid fuktare med cirkulerande vatten har man en pump i tråget som pumpar upp vattnet till strilrören. Kranvatten innehåller alltid en viss mängd mineraler och salter. Därför måste man ha en avblödning av vatten från systemet för att undvika en koncentration i vattnet och mineralutfällning på fuktarblocken. Vid hög lufthastighet genom fuktaren kan droppar lämna ytan och följa med luftströmmen. Aluminiumblock klarar en fronthastighet av minst 3.0 m/s utan stänk. Vid högre lufthastigheter skall droppavskiljare användas. Maximal lufthastighet är 4.0 m/s. I figuren till höger visas principen för fuktare med cirkulerande vatten.
Fördelarrör
Fuktarblock
Flottör
Pump Breddavlopp
Avloppsventil
Fuktare med cirkulerande vatten
132
Avlopp
Ångfuktare
I ångfuktare tillförs ånga till luften via sk ångspjut som sitter i luftströmmen. Ångfuktare karakteriseras av: • Befuktningen kan ske utan att luftens temperatur ändras väsentligt. • Befuktning kan ske var som helst i kanalsystemet • Kalk och salter avskiljs där ångan produceras • Enkel och snabb modulerande reglering • Försumbart luftmotstånd
på efterföljande komponent. För att producera ånga krävs elektrisk energi. Ångfuktaren kräver normalt också en vattenbehandling. Ånga Partikelavskiljare Reglerventil
Ångspjut (förvärms)
Figuren till höger visar en ångfuktare. Det är viktigt att luften inte blir övermättad med ånga så att man får kondens i kanalerna vilket kan skapa hygieniska problem. Det är också viktigt att avståndet från ångspjuten till närmaste komponent är tillräckligt lång. Annars bildas kondens på komponenten. När ångan blåses in i kanalen bildas först droppar som sedan förångas så att det inte sker kondensering
Separator Kondensatavskiljare Vattenlås
Kondensat
Ångfuktare
Dysfuktare Vattenkvalitet
Dysfuktare har en kammare med ett antal dysor som sprutar fina strålar uppströms mot en avvattningsfill. En kraftig pump skapar ett relativt högt tryck i dysorna som ger tunna strålar vilka bryts upp till små droppar. Nedströms dysorna sitter droppavskiljare. Liksom vid kontaktbefuktare är det viktigt att man avblöder vatten för att hålla nere mineralkoncentrationen. Då vattnet finfördelas i droppar som förångas så innebär detta att föroreningar som finns i dropparna kan föras över till luften. Detta är en betydande nackdel med dysfuktare och kan medföra en besvärlig stoftbeläggning och hygieniska problem om vattnet innehåller bakterier.
Med hänsyn till kontaktblockens funktion och livslängd bör färskvattnet vara av dricksvattenkvalitet med ett pH- värde mellan 5.0 och 8.0. Kammare Droppavskiljare Dysor
Inlopp
Magnetventil Max. vattenstånd Min. vattenstånd
Breddavlopp Pump Filter
Dysfuktare
Fläkt Woods
133
Avlopp
Sammanfattning balansera förhållandet att luften pressar vattnet nedströms.
Luftbefuktning kan ske antingen genom att man tillför luften vattenånga med en ångfuktare eller genom att låta luften komma i kontakt med en vätskeyta så att vattnet förångas, sk evaporativ befuktning. Evaporativa luftfuktare finns i två utföranden, kontaktfuktare och dysfuktare.
Ångfuktare I ångfuktare tillförs ånga till luften via sk ångspjut som sitter i (kanalen) luftströmmen. Det är viktigt att luften inte blir övermättad med ånga så att man får kondens i kanalerna vilket kan skapa hygieniska problem. Det är också viktigt att avståndet från ångspjuten till närmaste komponent är tillräckligt lång. Annars bildas kondens på komponenten.
Kontaktbefuktare I kontaktbefuktare förångas vattnet från våta, ouppvärmda fuktarblock. Det som driver processen är skillnaden i ångtryck mellan luften nära vattenytan och i den fria luftströmmen. Energin för förångning tas ur luften vars temperatur sänks 2.5 °C per gram uppfuktning. Kontaktblockens uppgift är att bilda en stor kontaktyta mellan luft och vatten. Materialet i blocken är aluminium, som har behandlats hygroskopiskt för att ge en vätande yta, eller mikroglas. Ytorna är utformade med struktur som styr vattnet mot uppströmssidan för att
Dysfuktare Dysfuktare har en kammare med ett antal dysor som sprutar fina strålar uppströms mot en avvattningsfill. En kraftig pump skapar ett relativt högt tryck i dysorna som ger tunna strålar vilka bryts upp till små droppar.
134
Fläkt Woods
135
17
Styr och regler
För att förstå de kommande sidorna är det bra att känna till grunden för hur ett luftbehandlingsaggregats komponenter styrs och regleras. För att visa detta tar vi hjälp av ett blockschema som visar ett slutet system, ett system med återkoppling.
Kapitlet tar upp • Allmänt styr och regler • Dynamiska egenskaper/Tidsfördröjning i reglersystem
Störning
• Olika typer av regulatorer/reglerprinciper – PID-reglering
Reglerad variabel
Ställsignal
+
Regler objekt
Regulator Börvärdessignal
Mätsignal
-
– Kaskad-reglering – Tvåstegsreglering
Ärvärdesgivare
Ärvärdessignal
– Flerstegsreglering • Temperaturreglering
Någon form av störning påverkar reglerobjektet. En givare (ärvärdesgivare) läser av den reglerade storheten, exempelvis temperatur, som kommer från systemet som regleras. Detta värde, ärvärdet, är det värde som kommer ut från komponenten just nu. Ärvärdet skickas till en jämförelsepunkt i systemet, till denna punkt kommer även en signal från givaren som vet vilket värde det ska vara, börvärdet. Om dessa inte överensstämmer skickas en felsignal vidare till regulatorn som reglerar in rätt värde.
• Luftflödes/tryckreglering • Frysskydd • Utekompensering • Nattuppvärmning • Nattkyla • CO2-kompensation • Larm • Kommunikation
Hur kan vi nu översätta detta till ett luftbehandlingsaggregat?
TF1 LOKAL M ST1
Den viktigaste orsaken till att luftbehandlingssystem regleras är för att skapa ett komfortabelt inomhusklimat. Rummets temperatur och ventilationsgrad, som är ett mått på luftomsättningen i rummet, är det som påverkar inomhusklimatet mest. Därför måste temperatur och luftflöde från aggregatet regleras. Eftersom vi alltid vill minimera energiförbrukningen måste reglersystemet vara utformat för att klara detta. Det är också nödvändigt att skydda och underhålla luftbehandlingssystemet och därför behöver styroch reglerutrustningen utrustas med vakter och larm.
Fläkt Woods
M GT5 RC1
GT1
SV1
CP1
Den variabel som ska regleras i detta exempel är temperaturen och komponenten som ska regleras är luftvärmaren. Temperaturgivare GT1 (ärvärdesgivaren) känner av vilken temperatur det är på luften just nu (ärvärdet). Ärvärdet skickas till regulator RC1 som vet börvärdet och reglerar till rätt temperatur och skickar en styrsignal till ventilställdon (SV1) som antingen öppnar eller stänger.
137
Dynamiska egenskaper Reglersystem som har egenskapen att ändringar i insignalen tar en viss tid för att fortplanta sig till utsignalen kallas dynamiska system. Exempel på dynamiskt system är temperaturreglering i ett rum. När värmeeffekten från radiatorn har höjts tar det en viss tid innan rummets temperatur ändras.
Värmeeffekt
Rum
För att lättare se tiden det tar innan temperaturen ändras, systemets dödtid, efter att värmeeffekten har höjts förskjuter vi kurvorna. Figuren nedan visar även tidskonstanten som motsvarar hur lång tid det tar att nå upp till 63% av slutvärdet. Om man har en liten tidskonstant kommer processen bli snabb, men i de flesta fall inom luftbehandling vill man att processen ska vara långsam.
Temperatur
Värmeeffekt
Värmeeffekt
Tid
Tid
Tidpunkt när värmeeffekten höjs
Temp.
Temp. 100 %
22° C 63 %
19° C
{
{
Tid Tidpunkt när värmeeffekten höjs
Dödtid
138
Tidskonstant
Tid
Olika regulatorer/reglerprinciper Nedan följer en kort beskrivning av de mest förekommande reglerprinciperna.
termostat. Regulator slår alltså till eller ifrån beroende på felsignalen, skillnaden mellan ärvärdet och börvärdet. Reglerprincipen har därför även fått namnet on/off-reglering. Fördelar med tvålägesreglering är att det är enkelt och billigt, men nackdelarna är att det kan ge upphov till stora svängningar i reglersystemet, se figur nedan, och kan ge mekaniskt slitage på regulatorn.
Tvålägesreglering (on/off-reglering) Tvålägesreglering är den enklaste formen av reglering. Den enda som behövs är en anordning som kan slå om styrsignalen beroende på om reglersystemets utsignal är större eller mindre än utsignalen, exempelvis en
Styrsignal
Börvärde Tid Styrsignal 100 %
Tid
0% Svängningar vid tvålägesregulator
Flerstegsreglering Flerstegsregulatorerna har fler steg i stället som bara av och på som för tvålägesregulatorn. Detta gör att svängningarna i reglersystemet inte blir
lika stora som för tvålägesregleringen. Denna typ av reglering används ofta i elvärmare och även i batterier med dx-kyla.
Styrsignal
Steg 3 Steg 2 Steg 1 Tid
Hög effekt
Fläkt Woods
Av
139
Låg effekt
Proportionell reglering (P-reglering) För proportionell reglering är styrsignalen proportionell mot insignalen till regulatorn, felsignalen.
Integrerad reglering (I-reglering) Utsignalen från regulatorn är integralen av felet enligt följande:
u=Pxe u(t) = 1 TI
Där u = Styrsignalen e = Felsignalen
Vid ett lågt P får vi en stabil men långsam reglering, medan vid ett högt värde på P blir systemet snabb men har en hög svängning, se bild nedan. Svagheten med en P-regulator är att vi aldrig uppnå önskat börvärde.
Om det uppstår ett reglerfel kommer styrsignalen att minska eller att öka. När felet sedan försvinner kommer styrsignalen att lägga sig konstant på sitt nya värde.
Proportionell reglering (P-reglering) 1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
2.00
o
Där u(t) = Utsignalen från o till t TI = Integreringstiden e = Felsignalen
P = Förstärkning
0.00 0.00
t
∫e(t) dt
P=0.3
P=0.7
P=1.0
P=1.2
4.00
6.00
8.00
10.00
Tid [s]
Förstärkningens påverkan på styrsignalen
140
PI-reglering Oftast kombineras P- och I-reglering och kallas då PIreglering. PI-regulatorn är den vanligaste typen av regulator. På detta sätt kombineras fördelarna från de båda typerna av regulatorer.
1.40 1.20 1.00 0.80 P=0.2 I=0.2 0.60
P=0.8 I=0.5 P=1.5 I=0.6
0.40 0.20 0.00 0.0
2.0
4.00
6.00
8.00
10.00
Tid [s]
Förstärkningen och på verkan på styrsignalen
1.20
PID-reglering D:et står för deriverande delen. Utsignalen från D-blocket beror på derivatan av insignalen. Deriverande reglering förkommer aldrig ensamt utan används alltid tillsammans med PI-reglering eller P-reglering. D-reglering har till uppgift att stabilisera systemet.
1.00 0.80 0.60 0.40
P=1.3 I=0.45 D=0.35
0.20 0.00 0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
Tid [s]
Kaskadreglering Kaskadreglering används när reglerprocessen kan delas upp i flera block och där det kommer in störningar från flera olika håll, se figur nedan. Denna typ av reglering används ofta i luftbehandlingssystem. Dessutom kan börvärdet för den inre delprocessen begränsas.
Fläkt Woods
Börvärdessignal, r
Kaskadregulator regulator
Börvärdesbegränsning
Störning 1
Störning 2
System 1
System 2
Mätsignal, y Regulator 1
Ärvärdessignal 1
Ärvärdessignal 2
Regulator 1 har till uppgift att minska störning 1 så den inte får för stor inverkan på system 2.
141
Reglercentral i luftbehandlingsaggregat Reglercentralens huvuduppgift är att reglera egenskaperna hos den behandlade luften, hantera driften av aggregatet samt övervaka uppkomsten av eventuella larm. Exempel:
Frånluftsreglering Med tilluftstemperaturreglering har reglercentralen ingen återföring för vare sig rumstemperatur eller frånluftsluftstemperatur och har därför ingen vetskap om vad temperaturen i rummen verkligen är. Detta kan förbättras genom att installera temperaturgivare i både tillufts- och frånluftskanalerna. Frånluftstemperaturen ger ett gott medelvärde på temperaturen i rummen. Reglercentralen reglerar tilluftstemperaturen till en passande nivå, för att hålla frånluftstemperaturen vid önskad nivå. Metoden passar till ventilationssystem som förser ett antal liknande rum. I några fall, där rum har mycket olika värmebehov, kan denna metod vara olämplig eftersom temperaturen kan vara låg i ett rum och hög i ett annat. Reglercentralen på luftbehandlingsaggregatet kommer inte att känna denna skillnad, utan kan bara läsa genomsnittstemperaturen. I sådana fall skulle tilluftstemperaturreglering vara mycket bättre. Används vid reglering av batterier med dx-kyla.
Huvudfunktioner • Temperaturreglering • Luftflödes/tryckreglering Tilläggsfunktioner • Frysskydd • Utekompensering • Nattuppvärmning • Nattkyla • CO2-kompensation
Temperaturreglering Reglercentralens funktion är reglering av tilluften till begärd temperatur. Temperaturen kan regleras genom att använda en av tre grundmetoder: Tilluftsreglering Med denna metod är en temperaturgivare placerad i tilluftskanalen och är kopplad till luftbehandlingsaggregatets reglercentral. Den önskade tilluftstemperaturen ställs som ett börvärde i reglercentralen. Tilluftsregulatorn styr sedan exempelvis värmeväxlare och luftvärmare till att möta värmebehovet i tilluften. Tilluftstemperaturreglering passar när luftbehandlingsaggregatet försörjer ett antal rum. Normalt levereras relativt kall luft till rummen och radiatorerna eller någon annan värmekälla används för att reglera rumstemperaturen.
M
Principskiss över frånluftsreglering
M
Principskiss över tilluftsreglering
142
Rumsreglering Rumsreglering ger bäst reglering av temperatur i ett specifikt rum och används där luftbehandlingsaggregatet endast tjänar detta rum. En temperaturgivare placeras i rummet, ofta finns det möjlighet att manuellt justera temperaturbörvärdet på denna rumsenhet. En annan givare placeras i tilluftskanalen. Båda kopplas till reglercentralen. Denna metod passar normalt endast till mycket stora rum.
M
Principskiss över rumsreglering
Flödes- och tryckreglering (fläktreglering)
CAV
Luftbehandlingssystem kan grovt delas in i två typer: • CAV-system, system med konstant luftflöde och • VAV-system, system med variabelt luftflöde. I ett CAV-system regleras fläkten till att hålla ett konstant luftflöde, medan fläkten styr mot ett visst tryck i kanalen i ett VAV-system.
Båda fläktarna regleras av trycket. Skillnaden i trycket kan användas för att skapa ett börvärde för frånluftsfläkten. Ger bättre reglering av trycket i rummet.
CAV
VAV
Tilluftfläkten regleras av kanaltrycket. Frånluftsfläkten regleras parallellt. Enkelt system men tryckvariationer i rummet kan uppstå.
I VAV-system kan tilluftsfläkten regleras av trycket. Tilloch frånluftsflödet mäts och skillnaden mellan dessa värden används som felsignal för att reglera fläkten. På detta sätt ändras tilluften och frånluften följer.
Fläkt Woods
143
Frekvensomriktaren används för att reglera motorns varvtal, som ger oss en riktig metod för tryck- och flödesreglering. Frekvensomriktaren kan användas i både VAV- och CAV-system för att hålla kvar börvärdet för tryck eller flöde. I några fall kan frekvensomriktaren byggas in i motorn men funktionen är densamma. Den ändrar sedan spänningens frekvens elektroniskt innan den matar ut den till motorn. Från fläktens fläktkurva kan vi se att olika fläkthastigheter ger olika tryck och flöden. Det medför att genom att ändra motorns varvtal kan vi reglera trycket eller flödet i systemet. Normalt placeras tryckgivare för tryckreglering av VAV-system efter fläkten i kanalen, medan givare för flödesreglering av CAV-system mäter från fläktens dysa, se figur nedan. Givaren skickar en återföringssignal till en PI-regulator, som antingen är placerad i frekvensomriktaren eller i aggregatets reglercentral. I PI-regulatorn jämförs mätsignalen med aktuellt börvärde. Börvärdet är vanligen en inställning i regulatorn som gjordes under igångkörningen.
Luftflödet från fläkten och trycket som genereras av fläkten bestäms av skärningspunkten mellan fläktkurvan och systemkurvan. För att förändra flödet eller trycket måste antingen systemkurvan eller fläkt kurvan ändras. Systemkurvan är en funktion av tryckfallet i systemet och för att förändra den måste tryckfallet ändras på något sätt. Fläktkurvan är en funktion av fläkthjulets utformning och hastigheten i vilken den körs. För att förändra fläktkurvan måste vi antingen förändra fläktutformningen eller förändra hastigheten. Traditionella metoder innefattar: • Strypning av luftflödet genom att använda ett luftspjäll (systemkurvan förändras) • Ledskenor som förändrar fläktens karaktäristik (fläktkurvan förändras) • Skovelvinkelreglering som också förändrar fläktens karaktäristik (fläktkurvan förändras). Idag är emellertid varvtalsreglering den vanligaste regleringsformen. • Frekvensomriktare (fläktkurvan förändras)
Flöde Börvärde
Flödesreglering
Tryck Börvärde
Regulator
Frekvensomriktare
Fläkt
Motor
Ärvärdessignal Tryckgivare
Regulator
Frekvensomriktare
Dysa
Motor
Fläkt
Ärvärdessignal Tryckreglering
Verkligt luftflöde
Tryckgivare
144
Mätnippel för tryck
Kanal
Verkligt tryck
Sekvensreglering En av reglercentralens viktigaste uppgifter är att reglera tilluftstemperaturen till en passande nivå. Temperaturnivån avviker oftast från utomhustemperaturen, vilket medför att luften behöver värmas och kylas. I de flesta fall finns det också något slag av värmeåtervinningssystem som kan användas för uppvärmning och nedkylning. Vi vill också ha en energieffektiv reglering av temperaturen, så vi behöver maximera användningen av värmeåtervinningssystemet. Metoden som används för att utföra detta kallas sekvensreglering, se figur nedan. Figuren visar utsignalen från regulatorn till olika komponenter i luftbehandlingsaggregatet vid olika temperaturer. I diagrammet kan vi se att det finns två olika börvärden för temperatur; en för uppvärmning (T2) och en för nedkylning (T3). Dessa är önskade temperaturer som har ställts in i reglercentralen. Typiska temperaturer är 18º C för T2 och 22º C för T3. Detta betyder att om temperaturen är under 18ºC behövs uppvärmning och om temperaturen är över 22º C behövs kyla. Orsaken till att ha två börvärden är
att temperaturen då kommer att vara lite lägre på vintern och lite högre på sommaren. Detta är både energieffektivt och i praktiken mer bekvämt för personerna som vistas i lokalen. Det är naturligtvis möjligt att ställa in två punkter till samma temperatur, men ju närmare de är desto högre blir energikostnaden. Anta att temperaturen är precis över T2. Vare sig uppvärmning eller nedkylning behövs och bara fläktarna går. Om temperaturen faller något till precis under T2 startar värmeåtervinningssystemet och värme återvinns från värmekällorna i byggnaden. Om temperaturen fortsätter att falla ökar utsignalen till värmeåtervinningssystemet, så att mer energi återvinns. När det når 100% startar värmaren. Uppvärmningen ökar sedan successivt upp till 100 % medan värmeåtervinningssystemet går vid 100 %. När temperaturen överstiger T3 behövs nedkylning. Om kylåtervinning används går den vid 100 % när utomhustemperaturen är över frånluftstemperaturen.
Styrsignal (%)
m Vär
nin r vin Åte
Kyla
100
e
g
50
T0
T1
T2
T3
Sekvensreglering
Fläkt Woods
145
T4
Temperatur °C
Exempel på reglering i olika funktioner
Roterande värmeväxlare För att reglera lufttemperaturen när en roterande värmeväxlare används behöver man endast reglera rotormotorns hastighet. Diagrammet visar att verkningsgraden på den roterande värmeväxlaren är en funktion av rotorhastigheten och verkningsgraden i sin tur är ju förhållandet mellan de olika temperaturerna i aggregatet. Reglering av motorhastighet används även vid avfrostning av rotorn.
η=
Plattvärmeväxlare Temperaturen regleras med hjälp av spjäll när en plattvärmeväxlare används. För att skapa rätt temperatur släpps en del av luften förbi värmeväxlaren och detta regleras med hjälp av spjället. Spjäll används även vid avfrostning av plattvärmeväxlaren. Det finns två huvudsätt att avfrosta värmeväxlaren: • Förbigångsavfrostning • Sektionsavfrostning Vid förbigångsavfrostning öppnas plattvärmeväxlarens förbigångssektion medan frontspjället stängs. Därmed reduceras värmeväxlarens temperaturverkningsgrad och frosten får möjlighet att smälta. Vid sektionsavfrostning stängs varje individuellt spjällblad på värmeväxlaren ett i taget i sekvens.
ttilluft – tuteluft tavluft – tfrånluft
Där t = temperaturen på olika luftströmmar
%
80
Verkningsgrad
100
60
t
x
40
Hygroskopisk rotor
20 0 0
10 20 30 40 % av max. hastighet
50
146
60
70
80
90
100
Vätskekopplad värmeväxlare Temperaturen regleras antingen genom att en del vatten släpps förbi frånluftsbatteriet vilket gör att mängden energi som återvinns ur frånluften minskar. Den andra metoden är att varvtalet på pumparna regleras istället.
Värme- och kylbatterier Det finns ett antal olika sätt att reglera batteriets värmeuteffekt, vilka alla innebär reglering antingen av vattenflödet, av vattentemperaturen eller av båda. Huvudmetoderna för reglering är: • Vattenflödesreglering med hjälp av en ventil. • Shuntreglering med hjälp av en sekundär kretspump och ventil.
Vattenflödesreglering Varmvatten levereras från en central panna och pumpas runt en vattenkrets i byggnaden av en central pump. Trycket i systemet är dimensionerat att vara högt nog att tvinga vattnet genom varierande antal värmeväxlare såväl som den verkliga kretsen. Den enklaste metoden som används är en tvåvägsventil, som stryper vattenflödet i kretsen. Med trevägssystem kan en högre returtemperatur på vattensidan hållas vid delbelastning, vilket är önskvärt i olje- eller gaseldade pannanläggningar. Låga returtemperaturer medför kondensation av rökgaser som kan förorsaka korrosion i pannanläggningen.
+
Tvåvägsventil
+
Trevägsventil
Fläkt Woods
147
Luft
Shuntreglering En shuntgrupp är länken mellan ett primär och sekundärsystem i vattenburna värme och kylsystem t.ex. mellan värmepanna (primärkrets) och radiatorsystem (sekundärkrets). Det sekundära systemet arbetar ofta med andra temperaturer och flöden än det primära. Shuntgruppen sitter monterat mellan dessa två och blandar medierna (primär/sekundär) på ett kontrollerat sätt med hjälp av styrventil och ställdon så att rätt temperatur uppnås på det sekundära systemet. Cirkulationspumpen ser till att rätt flöde cirkulerar i det sekundära systemet.
•
• •
•
föring mellan shuntgruppens primära och sekundära system. Dessa finns i antingen mekanisk eller termiskt utförande. Bypass möjliggör cirkulation i shuntens sekundärkrets även om styrventilen är stängd mot den sekundära kretsen. Backventil förhindrad att mediet tar fel väg vid spänningsbortfall av sekundärpump. Termometrar monterade på tillopp och returledning. Dessa är endast till för att få en överblick om att shuntgruppens driftläge och system fungerar. Mätuttag monterade i vår shuntgrupp är till för fullständig kontroll och felsökning.
I batterier hålls vattenflödet genom batteriet konstant, medan vattenflödestemperaturen regleras med hjälp av shuntreglering. Detta uppnås genom att installera en pump på ingången till batteriet och en trevägsventil på utloppet, som visas i diagrammet nedan. Med detta system kan returvattentemperaturen hållas konstant, vilket kan vara ett krav när det gäller exempelvis fjärrvärmesystem. I shuntkopplingen tvingar pumpen ett konstant flöde av vatten genom batteriet och trevägsventilen blandar en del av det primära varma vattnet med en del av det kalla returvattnet från batteriet, för att ge riktig värmeuteffekt. I samtliga fall driver ställdon kopplade till luftbehandlingsaggregatets reglerenhet vattenregleringsventilerna.
En shuntgrupp består vanligtvis av komponenterna nedan: • Styrventil som reglerar flödet i shuntgruppens primära och sekundära krets. Styrventilen styrs av en ställmotor kopplad till reglercentral i fastigheten. Styrventilen är av 2- eller 3-vägs utförande beroende på kopplingsalternativ. • Cirkulationspump som håller cirkulationen i gång på sekundärsidan. • Injusteringsventil(er) används för att justera (balansera) flöde och tryckfall i shuntgruppens sekundära sida och/eller primära sida så att shuntgruppens driftpunkt uppnås optimalt. • Avstängningsventiler monteras på samtliga tillopp och returledningar för att kunna demontera shunt gruppen utan att tömma hela systemet. • Värme/kylspärr förhindrar oönskad energiöver-
+
Shuntkoppling
Fläkt Woods
148
Naturligtvis betyder detta att lufttemperaturen tenderar att förändras i steg, vilket kan vara oönskat. För att ge en variabel uteffekt kan en tyristorstyrning användas. Det är en elektronisk temperaturstyrning som reglerar effekten från värmaren genom att pulsera ut full effekt periodvis till elementen (s.k. Puls/Paus-teknik), t.ex. 30 sekunder på och 30 sekunder av. Detta ger en mycket noggrann temperaturreglering. Lufttemperaturen beror på tiden mellan pulserna och längden av pulserna. För tillförlitlighet och lägsta kostnad är det tillrådligt att kombinera användningen av binär stegregulator med tyristorstyrning på de minsta effektstegen. Det första steget kan regleras hela tiden mellan 0 och 1, så om vi behöver 13,65 kW kopplar vi in 0,65 kW (använder tyristorn i det första steget) + 1 + 4 + 8. Att kontrollera hela effekten med en enda tyristor kan vara mycket dyrt.
Elvärmare I en elvärmare är en stegkopplarenhet kopplad till reläer som styr lufttemperaturen. För att reducera antalet steg som behövs och därmed hålla kostnaden så låg som möjligt, används ett binärt system. Kapacitetsstegen arrangeras så att vart och ett har dubbel kapacitet av det föregående. Till exempel: 1+2+4+8+16+32 eller 3+6+12+24+48
Tilläggsfunktioner Utekompensering Börvärdestemperaturen för tilluft eller rumsluft kan justeras upp eller ner beroende på utomhustemperaturen. Komfort kan förbättras både på kalla vinterdagar
och heta sommardagar om börvärden sätts högre. På sommaren kommer denna ökning också att spara energi.
Börvärde +30 +25 +20 +15 -20 -15 -10 -5
0
5
10 15 20 25 30 35
Utomhus Startpunkt, Startpunkt, temperatur sommar vinter Utekompensering
Fläkt Woods
149
Nattuppvärmning Nattuppvärmning används för att förhindra byggnaden från att kylas ner för mycket på natten. Detta görs för att säkerställa komfortvillkor vid igångsättning tidigt på morgonen, men också för att skydda byggna-
den och innehållet. Om enheten har värmeåtervinning ordnas en förbigång så att tilluftsfläkten och återvärmaren kan köras för att ge en cirkulation av varm luft.
Ej belagt
Belagt
Belagt
Rumstemp. [°C]
Ärvärde
22 20
Ej belagt värmeläge
18 16 14
10 8 tid
Nattuppvärmning
Nattkyla (Frikyla) Nattkyla används för att reducera kylbehovet vid aggregatstart och för att begränsa maximal temperatur under icke arbetstid, genom att använda
den fria nedkylningen som finns till hands under de svala sommarnätterna. Fläktarna körs men ingen kylenergi behöver användas.
[°C]
26
Nattkyla aktiv Rumstemp.
24 22
Utetemp.
20 18 16 14 12
tid
Beläggningstidens slut
Beläggningstidens början
Nattkyla
150
CO2-kompensering Luftflödet till rummet kan justeras upp eller ner beroende på CO2-halten.
Larm Reglercentralen hanterar också olika larm. Larm används för att indikera när någonting är fel eller om service behövs, sådant som filterbyte. Larmen indikeras på reglercentralen men det är också möjligt ge ut ett allmänt larm till ett högre nivåsystem, tex ett överordnat styr- och övervakningssystem (SCADA/BMS*), via kommunikation. * BMS = Building Management System, Fastighetsautomationsystem.
Drifthantering Reglercentralen är också ansvarig för att starta luftbehandlingsaggregatet med korrekt funktionssekvens, sådan som att öppna luftspjällen och sedan starta fläktarna. Reglercentralen kan programmeras till att starta och stanna luftbehandlingsaggregatet vid vissa tider på dagen och till att svara på vissa förhållanden, sådana som låg temperatur i byggnaden eller att känna av rök. En annan funktion som ofta ingår är att köra pumparna några minuter då och då under långa perioder när luftbehandlingsaggregatet inte är i drift.
Exempel på vanliga larm: • Flödesvakt En tryckvakt övervakar trycket över fläkten och ger en signal om det faller under ett inställt värde. Uteblivet flöde kan indikera att fläkten har stannat beroende på t.ex. motorproblem eller remhaveri. • Filtervakt En filtervakt är en tryckvakt som övervakar tryckfallet över filtret. När trycket har nått det inställda värdet skickas en signal till reglercentralen som sedan indikerar att ett filterbyte behövs.
Frysskydd Det är viktigt att skydda vattenbatterier från att frysa sönder vid låga utetemperaturer. Detta kan antingen göras genom att mäta lufttemperaturen nära batteriet eller genom att mäta vattentemperaturen i batteriet.
Andra larm innefattar frostskydd, överhettningsskydd och brandskydd.
Fläkt Woods
151
KOMMUNIKATION – TOPOLOGI
BMS interface Fläkt Woods interface VAV Närvarodetektor
Temperaturregulator AHU
Kommunikation Luftbehandlingsaggregat kan ingå som en del i byggnadens automationssystem (BMS = Building Management System). Ett modernt byggnadsautomationssystem bör vara uppbyggt av standardiserad och öppen kommunikation. Detta ger möjlighet till integration av olika fabrikat till en låg kostnad, samtidigt som användarvänligheten och funktionaliteten hamnar i fokus och systemet kan skräddarsys efter kundens behov. Fläkt Woods styrutrustning kan hantera följande öppna kommunikationsmöjligheter. • BACnet BACnet är en öppen världsstandard, speciellt framtagen för byggnadsautomation. BACnet ansluts via TCP-/IP-nätverk eller RS 485. • OPC OPC är en öppen industristandard som via ett gemensamt gränssnitt förenklar integration av olika produkter i samma system. OPC ansluts via TCP-/IP-nätverk.
Fläkt Woods
• LonWorks Lonkorten är försedda med automatisk utskickning av alla SNVT's vilket möjliggör enkel idrifttagning. LonWorkskorten ansluts via Lon-nätverk. • Modbus Modbus är en öppen industriell defactostandard och ansluts via RS 485 alternativt TCP/IP. Modbuskortet kan konfigureras som antingen master eller slave. • Web-kommunikation Flera styrleverantörer erbjuder numera reglercentraler med inbyggd webserver, vilket innebär att något speciellt övervakningsprogram inte behövs, det räcker med en standardwebbrowser på valfri dator i nätverket (TCP/IP).
152
Sammanfattning Den viktigaste orsaken till att luftbehandlingssystem regleras är för att skapa ett komfortabelt inomhusklimat. Eftersom vi alltid vill minimera energiförbrukningen måste reglersystemet vara utformat för att klara detta. Det är också nödvändigt att skydda och underhålla luftbehandlingssystemet och därför behöver styr- och reglerutrustningen utrustas med vakter och larm. Reglersystem som har egenskapen att ändringar i insignalen tar en viss tid för att fortplanta sig till utsignalen kallas dynamiska system. Exempel på dynamiskt system är temperaturreglering i ett rum. Det finns olika typer av regulatorer/reglerprinciper: • Tvålägesreglering (on/off-reglering) • Flerstegsreglering • Proportionell reglering (P-reglering) • Integrerad reglering (I-reglering) • PI-reglering • PID-reglering • Kaskadreglering
Huvudfunktioner • Temperaturreglering • Luftflödes/tryckreglering Tilläggsfunktioner • Frysskydd • Utekompensering • Nattuppvärmning • Nattkyla • CO2-kompensation Reglercentralen är också ansvarig för att starta luftbehandlingsaggregatet med korrekt funktionssekvens. Reglercentralen kan även indikera larm alternativt ges det ut ett allmänt larm till ett högre nivåsystem, tex ett överordnat styr- och övervakningssystem (SCADA/BMS*), via kommunikation. Luftbehandlingsaggregat kan ingå som en del i byggnadens automationssystem. Ett modernt byggnadsautomationssystem bör vara uppbyggt av standardiserad och öppen kommu-nikation. Fläkt Woods styrutrustning kan hantera följande öppna kommunikationsmöjligheter. • BACnet • OPC • LonWorks • Modbus • Web-kommunikation
Reglercentralen i luftbehandlingsaggregatet har som huvuduppgift är att reglera egenskaperna hos den behandlade luften, hantera driften av aggregatet samt övervaka uppkomsten av eventuella larm.
* BMS = Building Management System
Fläkt Woods
153
18
Mätteknik och standarder
I luftbehandlings branschen görs mätningar i huvudsak för två syften, dels utveckla produkter till bättre prestanda, energi effektivare, utveckling mm. Det andra huvudsyftet syftet är att skapa underlag för dimensionering av produkter/system i form av kataloger och produktvalsprogram. Dessa två syften görs i laboratorier och följer oftast en standard. Det görs även fältmätningar där produkterna ingår i ett system. Dessa fältmätningar är svåra att utföra och följer oftast ingen standard.
Kapitlet tar upp • Mätnoggranhet • Temperaturmätning - Termoelement - Resistansgivare • Tryckmätning - Membranmanometer - Vätskepelare • Beräkning av luftflöden
Mätnoggrannhet
• Luftfuktighet
Alla mätningar som utförs innehåller ett visst fel. Om man delar upp dessa fel i tre kategorier. Mätinstrumentets fel m1, mätmetodens fel m2 och avläsnings fel m3. Det sannolika felet räknas ut enligt följande formel.
• Standarder
Mätteknik eller metrologi är läran om mätning, en vetenskapsgren inom fysik och elektronik som handlar om hur olika fysikaliska storheter mäts. Detta är ett mycket brett vetenskapligt område, och är omfattande och komplicerat. Exempel på svårigheter är att det inte går att mäta någonting utan att påverka det objekt man mäter på, störningar från omgivningen eller mätning av en liten skillnad mellan två mycket stora värden med mera.
Fläkt Woods
m = √ m 2 + m2 + m 2 1
155
2
3
Temperatur
Resistansgivare Resistansgivare har en annan mätprincip än termoelementen. I princip är det ett motstånd vars resistans ändras proportionellt mot temperaturen. En klassisk givare är uppbyggd av en metalltråd lindad på en isolerad kropp av glas eller keramik. Metaller som används är t.ex. platina (Pt) och nickel (Ni). Ofta benämns givaren efter dess resistans vid 0°C t.ex. Pt100 (R=100 ohm) eller Ni1000 (R=1000 ohm). Sambandet resistans temperatur är väl känt (nästan linjärt) och definieras i olika DIN-normer där även onoggrannhet specificeras. Resistansgivare är för ömtåliga för att användas nakna och kapslas därför i allmänhet i olika typer av metallrör. En mycket vanlig temperaturgivare i industriella sammanhang är Pt100. Den är synnerligen välbeprövad och tillverkas i stora antal. Den finns i många olika utföranden (kaps-lingar) för olika användningsområden. Andra fördelar är känd noggrannhet och långtidsstabilitet. En nackdel med givaren är dess låga utsignal ca 0.39 ohm/°C. Detta innebär att mätfel kan uppstå på grund av resistansen i anslutningskabeln. För att lösa detta används 4-tråds-koppling som eliminerar inverkan av ledningsresistans. Pt100 har blivit industristandard.
Temperaturmätning är den vanligaste mätningen, och fysikaliska parameter som kanske mest påverkar vår miljö och oss människor. Följaktligen mäts den också allra mest av alla fysikaliska parametrar och mätapplikationerna är de mest skiftande. Vi mäter på material i dess tre aggregationstillstånd fast, flytande och gasform. För detta krävs mätutrustning som fungerar i olika miljöer med rätt utformning, noggrannhet och tillförlitlighet. Nedan beskrivs några vanliga typer av givare för temperatur samt några praktiska aspekter på dess användning. Termoelement Termoelementet utnyttjar principen att två metaller av olika sammansättning förbundna i en punkt genererar en elektrisk spänning proportionell mot differenstemperaturen över metallerna. Sambandet spänning/ temperatur är tämligen komplext. Termoelement utförs i praktiken som två isolerade trådar som förbinds i ena änden (mätänden). I dess andra ände monteras vanligen ett kontaktdon speciellt avsett för ändamålet. Ett stort antal olika typer av termoelement med olika egenskaper förekommer. Några i praktisk användning mycket vanliga typer är J, K och T. Se vidare nedan.
Tryck & Flöde Typ
Material
Färg, kontakt
Område °C
J
Fe - Cu/Ni
Svart (svart)
20 -700
K
Ni/Cr - Ni/Al
Gul (grön)
0 - 1100
T
Ni - Cu/Ni
Blå (brun)
- 185 - 300
Nedan beskrivs några vanliga sätt att mäta tryck. Utifrån tryckmätningar kan sedan flödet beräknas. Membranmanometrar Detta är den typ av givare som oftast används i praktiken. I sin enklaste form består den av ett elastiskt membran som flyttar sig beroende på tryckdifferensen mellan in och utsidan. Moderna elektroniska mätare använder denna princip då membranets förskjutning motverkas av en magnetspole som reglerar kraften. En del elektroniska givare är inte bara läges beroende utan kan också påverkas av vilket underlag som de är placerade på.
Termoelement kan köpas på rulle där man själv kan kapa till lämplig längd och tillverka sin givare genom att stansa eller svetsa ihop ändarna. Det finns även mantlade i mycket små dimensioner samt utförda som handprober. Mätnoggrannheten är måttlig, i praktiken ca ±1°C som bäst. Referenspunkten (kalla lödstället) måste mätas av det instrument som används och här finns en stor källa till mätfel. Speciella kompensationsledningar krävs förförlängning av termoelement. Kriterier för val av givare är bl.a. mekaniskt utförande, temperaturområde och miljö.
156
vilket kan tolkas som en energiökning per volymenhet. Summan av dessa energier benämns totaltrycket pt. Volymflöde qv anges ofta i dokumentation, vilket definieras som
Vätskepelare, U-rör I den enklaste formen används vätskepelare som bygger på grundläggande principer. Ett u-rör fylls med en vätska, om u-röret har exakt samma diameter kan kapilärkraften bortses från och formeln för trycket blir då.
qv = A . v p = F= ρ A
. g.h.A =ρ.g.h A
Där
qv = Volymflöde m3/s A = Tvärsnittsarean m2 v = Hastighet m/s
Där
p = Trycket Pa F = Kraften N A = Arean mm2 ρ = Densitet mm3 g = Acceleration vid fritt fall m/s2 h = Höjd m
I ett slutet system ändras volymflödet när gasen komprimeras, ändrar temperatur och då tätheten ändras, då kommer massflödet qm in i bilden kg/s. Massflödet är alltid konstant i ett slutet system q m = ρ . qv
Densiteten på vätskan måste vara känd. Med fördel kan mätröret lutas för att öka känsligheten, då man får multiplicera med vinkeln tg (φ) i ovanstående formel.
Exempel: Vanlig data i dokumentation:
Densitet = 1,2 kg/m3 Tryck = 101,325 kPa Temperatur = 20 °C Relativ luftfuktighet = 46% Om vi sedan mäter dessa en varm sommardag Tryck = 97,325 kPa Temperatur = 30 °C Relativ luftfuktighet = 60%
Beräkning av luftflöden Att mäta luftflöden i fält är erkänt svårt till och med i laboratorium räknas en noggrannhet av 5 % som precisionsmätning. Det är endast under speciella omständigheter som den absoluta noggrannheten kan pressas ned mot 1-2 %. De vanligaste metoderna bygger på antingen att man mäter lufthastigheten i ett antal punkter och summerar över en viss area eller att man mäter ett tryckfall över någon typ av strypning. I en strömmade gas eller vätska räknar man med rörelseenergin per volyms enhet, detta får då dimensionerna av ett tryck, det så kallade dynamiska trycket pd. Då luft passerar genom en fläkt går energi åt att öka det dynamiska trycket pd, men en större del går åt att till att komprimera luften och öka det statiska trycket ps ,
Fläkt Woods
Så söker vi densiteten för dessa förhållanden
ρ1 = ρ0 .
T0 . P1 . 1 + x T1 P0 1 + x 0.622
= 1.153 kg/m3
Inverkar på densiteten ändrar som tidigare nämnt volymflödet. Nedan visas hur mycket de olika parametrarna påverkar i procent för detta exempel. Temperatur = 10% Tryck = 4% Fuktinnehåll = 1%
157
Luftfuktighet Traditionell metod att mäta fukt är att mäta den relativa fuktigheten genom att använda en torr och en våt termometer och utvärdera resultatet i ett Mollierdiagram (Se kapitel Luftens egenskaper). Modernare givare typ konduktiva instrument brukar ha en noggrannhet av ca 1%-enhet. Ett sådant instru-
Standarder
ment består i princip av platinatrådar ingjutna i ett gelatinblock som dra åt sig mer eller mindre fukt och genom att mäta resistensen över detta block.
Ljud
(Se kapitel ljud).
Standarder är dokument som beskriver hur en mätning skall utföras för att likställa mätmetoden och kunna jämföra resultat med andra tillverkare och minimera mätfel.
Tryckkammare på Fläkt Woods i Jönköping som används för att prova aggregat använder följande standarder:
Luftflöde
Tryckökning
Mikrofon Fläkt som testas Tryckkammare Efterklangsrum
SS-EN 5801
Läckage:
EN 1886 Class L1-L3
SS-EN ISO 3741
AMCA 210-99
Hållfasthet:
EN 1886 Class D1-D3
AMCA 300-96
BS 848-1
Filter:
EN 1886 G1-F9
AHU:
Efterklangsrum:
Utlopp:
Mekaniskt:
Kapacitet:
Ljud:
BS 848-2
Värme-
SS-EN ISO 9614:2-3
läckage:
EN 1886 TB1-TB5
Utöver detta mäts även motoreffekten med hjälp av en effektmätare som kalibreras årligen på SP (Sveriges Tekniska Forskningsinstitut). Detta görs för att säkerställa hög mätnoggranhet.
158
Sammanfattning Mätteknik eller metrologi är läran om mätning, en vetenskapsgren inom fysik och elektronik som handlar om hur olika fysikaliska storheter mäts. I luftbehandlingsbranschen görs mätningar i huvudsak för två syften, dels utveckla produkter till bättre prestanda, energieffektivare, utveckling mm. Det andra huvudsyftet är att skapa underlag för dimensionering av produkter/ system i form av kataloger och produktvalsprogram. Dessa två typer av mätningar görs i laboratorier och följer oftast en standard. Det görs även fältmätningar där produkterna ingår i ett system. Dessa fältmätningar är svåra att utföra och följer oftast ingen standard. Alla mätningar som utförs innehåller ett visst fel. Dessa fel kan delas in i tre kategorier; mätinstrumentets fel, mätmetodens fel och avläsnings fel.
Tryck och flöde För att mäta tryck kan exempelvis en membranmanometer eller en vätskepelare (U-rör) användas. För att få fram luftflödet är den vanligaste metoderna att man mäter lufthastigheten i ett antal punkter och summerar över en viss area eller att man mäter ett tryckfall över någon typ av strypning. Fukt Traditionell metod att mäta fukt är att mäta den relativa fuktigheten genom att använda en torr och en våt termometer och utvärdera resultatet i ett Mollierdiagram. Standarder Standarder är dokument som beskriver hur en mätning skall utföras för att likställa mätmetoden och kunna jämföra resultat med andra tillverkare och minimera mätfel.
Temperatur Temperaturmätning är den vanligaste mätningen. Några vanliga typer av givare för temperatur är termoelementet och resistansgivare.
Fläkt Woods
159
19 Formler
Storheter och enheter Storhet
Enhet
L B H A V
Längd Bredd Höjd Area Volym
m m m m2 m3
Meter Meter Meter Kvadratmeter Kubikmeter
t f v eller c a g q m
tid Frekvens Lufthastighet Acceleration Acceleration vid fritt fall Volymflöde Massflöde
s Hz m/s m/s2 m/s2 m3/s kg/s
Sekund Hertz Meter per sekund Meter per sekundtvå Meter per sekundtvå Kubikmeter per sekund Kilogram per sekund
m ρ F E P ps pd pt ΔPf W
Massa Densitet Kraft Energi Effekt Statiskt tryck Dynamiskt tryck1) Totaltryck Tryckförlust Arbete
kg kg/m3 N (= kg · m/s2) J (= Nm) W (= J/s) Pa (= N/m2) Pa Pa Pa J
Kilogram Kilogram per kubikmeter Newton Joule Watt Pascal Pascal Pascal Pascal Joule
T t tv td Q cp η h ϕ
Absolut temperatur Torr temperatur Våt temperatur Daggpunkt Värmemägnd Specifikt värme Verkningsgraden Specifik entalpi Relativ fuktighet
K °C °C °C J J/kg · °C - (%) J/kg - (%)
Kelvin Grader Celsius Grader Celsius Grader Celsius Joule Joule per kilogram grader Procent Joule per kilogram Procent
M n R
Molvikt Materiemängd (antal kmol) Allmänna gaskonstanten 2)
kg/kmol 8 314 J/(kmol K)
Kilogram per kilomol
Lp Lw
Ljudtrycksnivå Ljudeffektsnivå
dB dB
Decibel Decibel
1)
pt = ps + pd = ps +( ρ · 2v )
2)
p·V=n·R·T
2
Fläkt Woods
161
Omvandlingsfaktorer Energi Joule (Nm, Ws)
kWh
kpm
kcal
1
2,778 ·10-7
0,1020 3,671·105
0,2388 ·10-3 859,8
3,6 ·106
1
9,807
2,724 ·10-6
1
2,342 ·10-3
1,163 ·10
426,9
1
hk (metrisk) 1,360 .10-3
4,187 ·10
3
-3
Effekt Watt (Nm/s, Js)
kpm/s
kcal/s
1
0,1020
9,807 4,187 .103
1
0,2388 .10-3 2,342 .10-3
429,9
1
5,692
735,5
75
0,1757
1
1,333.10-2
Tryck Pa (N/m2)
bar
1
10-5
kp/cm2 (atmosfärer) 1,02 .10-5
10 9,807 .103
atm
7,501. 10-3
9,869 .10-6
1
1,02
750,1
0,9869
0,9807 1,333 .10-3
1
735,6
1,360 .10-3
1
0,9678 1,316 .10-3
1,013
1,033
760
1
5
133,3 1,013 .105
torr (metrisk
Temperatur Kelvin (K) x x + 273,15 5/9 . (x - 32) + 273,15
Celcius (°C) x - 273,15 x 5/9 . (x - 32)
Fahrenheit (°F) x . 9/5 - 459,67 x . 9/5 + 32 x
Allmänn fysikalisk data för vatten och luft
Vatten*
Kemisk formel
Formelvikt u
H2O
18
Densitet Dynamisk Värme- Specifik Smält Specifik Ångbild- Specifik r kg/m3 viskositet kondukvärme- tempera- smält- ningstem- ångbildtivitet kapacitet 106 x ningstur entalpi If peratur Cp h Ns/m2 W/(m x (rs) vid 1 bar entalpi Iv °C K) kJ/kg °C kJ(kg x K) (rå) kJ/kg 999
1005
Densitet Dynamisk VärmeSpecifik viskositet kondukρ värmetivitet kapacitet 106 x h kg/m3 Ns/m2 W/(m x Cp K) kJ(kg x K) Luft**
1.28
17.0
25
1.00
0.60 Cp / Cv
1.4
* Densitet och värmekonduktivitet vid 18°C ** Densitet vid 0 °C och 1 bar
162
4.18
0
334
Smält Ångbild- Specifik temperanings- smältentur tempera- talpi If °C tur (rs) °C kJ/kg -213
-193
209
100
2260
Medium
Temp °C
Vatten vätska vid p = 1 bar M = 18.016 R = 460 tkrit = 374.15 °C pkrit = 221.29 bar
Vatten vätska vid mättningstryck
Vatten mättad ånga
Luft (torr) gas vid p = 1 bar M = 28.96 R =287 tkrit = -140.7 °C pkrit = 36 bar
Fläkt Woods
0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 -20 0 20 40 60 100 200 300 374,5 -190 -150 -100 -80 -40 -20 0 20 40 60 80 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1750 2000
Specifik värmekapacitet Cp J(kg x °C)
Densitet ρ kg/m3
Värmekonduktivitet λ W/(m x °C)
Dynamisk viskositet 106 x η Pa x s
Kinematisk viskositet 106 x υ m2/s
Värmediffusivitet 106 x α m2/s
4225 4206 4194 4181 4175 4175 4177 4180 4186 4193 4201 4210 4231 4256 4284 4395 4500 4600 4730 4980 5230 5690 1846 1855 1859 1859 1867 1884 (1935) (1990) (2040)
999.8 1000 999,7 998,2 995,7 992,2 988,1 983,2 977,8 971,8 965,3 958,4 943,5 926,3 907,6 886,9 864,7 840,3 813,6 748 750,7 712,5 0,00088 0,00484 0,01734 0,05118 1301 0,5984 7.857 46.24 329 4.2 2.79 2.02 1.81 1.49 1.38 1.276 1.189 1.113 1.046 0.987 0.934 0.736 0.608 0.517 0.450 0.399 0.358 0.324 0.297 0.273
0.559 0.568 0.577 0.597 0.615 0.633 0.647 0.659 0.668 0.674 0.678 0.682 0.685 0.684 0.680 0.674 0.665 0.653 0.634 0.613 0.589 0.565 0.0172 0.0180 0.0188 0.0195 0.0205 0.0234 0.0356 0.0605 ≈0.0110 0.0069 0.0115 0.0158 0.0177 0.0209 0.0226 0.0242 0.0254 0.0267 0.0279 0.0303 0.0318 0.0386 0.0454 0.0515 0.0570 0.0623 0.0668 0.0707 0.0742 0.0770
1792 1519 1308 1005 801 656 549 469 406 357 317 284 232 196 174 152 139 125 114 105 98 92 9 9.5 10 11 12.5 18.6 31.2 ≈50 5.5 8.2 11.4 12.6 15.0 16.0 1701 18.1 19.1 20.0 20.9 21.8 25.8 29.5 32.9 35.9 38.8 41.5 44.0 46.5 48.8
1.792 1.519 1.308 1.004 0.805 0.661 0.556 0.477 0.417 0.367 0.328 0.296 0.245 0.210 0.189 0.172 0.161 0.149 0.142 0.137 0.133 0.130 1900 550 196 85 21 2.37 0.683 ≈0.155 1.3 3.1 5.6 6.9 10 11.6 13.4 15.2 17.2 19.1 21.2 23.3 35.0 48.5 63.5 79.8 97 115 135 155 179
0.132 0.135 0.138 0.143 0.148 0.153 0.157 0.161 0.163 0.165 0.167 0.169 0.171 0.173 0.175 0.174 0.171 0.169 0.165 0.158 0.151 0.139 8800 2070 605 211 87 21.3 1.55 0.66 ≈0.164
1027 1012 1009 1005 1005 1005 1005 1005 1009 1009 1010 1027 1045 1070 1093 1115 1135 1152 1168 1184 1192 1205 1215 1222 1230 1245 1260
163
4.0 7.18 8.95 13.9 16.4 18.9 21.3 24.0 26.5 29.6 32.8 50.6 70.5 92.0 114 138 162 186 210 237
Formler Luftens egenskaper
Ps +
För att beräkna den erforderliga värmeeffekten (P) kan följande formel användas:
ρ 2 . v = Ps + Pd = Pt = konstant 2
Där Ps = statiskt tryck, Pa
ρ = densitet, kg/m3
P = Δh . qv . ρt = (hB – hA) . qv . ρt
v = lufthastighet, m/s Pd = dynamiskt tryck, Pa
Där
Pt = totalt tryck, Pa
P = Värmeeffekt kW
Δh = entalpiförändring
Tryckförluster
qv = luftflöde m fuktig luft/s 3
ρt = densitet kg torr luft/m3 fuktig luft
ΔPλ = λ .
Blandning av två luftflöden
Där
L.ρ. 2 v d 2
d = kanaldiameter, m
m .x +m .x B = 1 m1+ m2 2 1 2
L = kanallängd, m v = lufthastighet, m/s
ρ = densiteten, kg/m3
Där B = Blandpunkt kg/kg
λ = friktionsfaktorn beroende av Reynoldstal eller
m, och m2 = luftmängd i punkt 1 och 2
grovheten på ytan på kanalväggen För att beräkna friktionsfaktorn (λ) används
Strömningslära
följande formler:
Reynolds tal
Vid laminär strömning (Re ≤ 2320):
λ = 64 Re
Re = wd υ
Vid turbulent strömning (Re ≥ 2320):
1 = 1,14 – 2log . k d λ
Där w = fluidens medelhastighet m/s L = en för kroppen karakteristisk längd
Där
(vid rörström är L = d = rörets diameter m)
k = ytans skrovlighet på kanalväggen, mm
υ = fluidens kinematiska viskositet m2/s
d = kanaldiametern, m
Bernoulli´s förenklade ekvation
Tryckförluster orsakad av kanalförändring
Ps 1 . 2 + v = konstant ρ 2
Följande formel används för att beräkna tryckförlusten:
Där
ΔPf = ζ .
Ps = statiskt tryck, Pa
ρ. 2 v 2
ρ = densitet, kg/m3
Där
v = lufthastighet, m/s
ζ = engångsförlustkoefficienten ρ = densiteten, kg/m3
Om formeln ovan multipliceras med densitet får vi följande ekvation.
v = lufthastighet, m/s
164
Bernoulli´s utvidgade ekvation
För ett cirkulärt rör:
ρ . v12 ρ . v22 P1 + + ρgh1 = P2 + + ρgh2 + ΔPλ 2 2
t1
Temperaturvariation
t2
Där P = statiska trycken refererat till höjdnivån h = 0, Pa
ρ = densitet, kg/m3
Q
r1
v = lufthastighet, m/s g = acceleration vid fritt fall, m/s
2
h = höjd, m
ΔPf = tryckförluster, Pa
r2
ρ . v = Dynamiska trycket 2 2
ρgh = Höjdtryck
Q = -2π . r . λ . dt [W] dr
Värmeöverföring
Men, då Q är oberoende av r fås vid integration värmeflödet per längdenhet till
Fouriers lag q = -λ .
Q = -2π . λ .
dt [W/m2] dn
t2 – t1 r [W] ln r2 1
Isolationsfaktorn
Där
λ är materialets termiska konduktivitet dt är temperaturgradienten i ytnormalens riktning. dn
kb = (ts - ti) (te - ti) Där
För en plan vägg erhålls:
q = –λ .
ti = Luftens temperatur inuti aggregatet
dt (t –t ) (t –t ) = –λ . 2 1 = λ . 1 2 dy δ δ
te = Omgivningens temperatur
[W/m2]
ts = Aggregatdelens lägsta yttemperatur
Kylprocesser
δ
Kylprocessen Q = m . (hc - hb) q Där
t1
Q = Kylkapacitet kW m = köldmediets massflöde kg/s hc - hb = entalpiförändring från b till c,
t2 y
Fläkt Woods
se bild på sidan 34
165
Effektbehov
Tillskottsvärme
P = m . (hd - hc)
Qrest = (1 – ηårsmedel) . Qtot 100
Där
Där
P = Effektbehov kW m = köldmediets massflöde (hd - hc) = entalpiförändring från c till d,
värmeåtervinnare
se bild på sidan 34
värmeåtervinnaren, °C
Qrest = årsvärmebehovet, kWh/år med
ηårsmedel = årsmedelsverkningsgraden för Qtot = årsvärmebehovet, kWh/år utan
Kylfaktorn COPk =
värmeåtervinnare
Q m . (hc - hb) = P m . (hd - hc)
Verkningsgrad t22 – t21 t11 – t21
Där
ηt =
COPk = Köldfaktor Q = Kylkapacitet kW P = Effektbehov kW
x –x ηx = x 22 x 21 11 – 21
COPk =
(hc - hb) (hd - hc)
Beteckningar q = Luftflöde m3/s t = Temperatur °C ϕ = Luftens relativa fuktighet % ηt = Temperaturverkningsgrad, % ηx = Fuktverkningsgrad, %
Värmefaktorn COPv =
(hd - ha) (hd - hc)
Index 1 = frånluftssida 2 = tilluftssida 11 = frånluft, inlopp 12 = frånluft, utlopp 21 = tilluft, inlopp 22 = tilluft, utlopp
Eftersom (hd - ha) = (hc - hb) + (hd - hc) blir som följer att COPv = COPk + 1
Värme- och kylåtervinning Årsvärmebehov
Värmeöverföringsenheter
Qtot = q . ρ . cp . antalet gradtimmar
Antalet värmeöverföringsenheter tecknas:
Ntu= α · F Cmin
Där
Cmin = qmin · ρ · Cp
Qtot = årsvärmebehovet, kWh/år utan värmeåtervinnare q = luftflöde m3/s ρ = densitet kg/m3 cp = specifikt värme, J/kg . °C
Där
α = värmeövergångskoefficienten W/m2 °C F = värmeöverförande yta, en sida m2
ρ = densitet kg/m3 qmin = lägsta flödet m3/s Cp = den specifika värmefaktorn
166
Ljud
Ljudtrycksnivå utomhus
Ljudtrycksnivå
Ljudtrycksnivån vid radien r från ljudkällan anges som:
Lp = Lw – 10 log 2πr2 Ljudtrycksnivån definieras som
Lp = 20 log ( P ) = 20 log ( .P ) P0 2 10
Där
-5
Lp = Ljudtrycksnivå, dB Lw = Ljudeffektsnivån, dB r = Radien, m
Där
Lp = Ljudtrycksnivå, dB P = Ljudtrycket, Pa P0 = Referensvärde, Pa
Ljudadsorption i ett rum
Ljudeffektsnivå
A = A1·α1 + A2.·α2 + A3·α3 + … + An· αn
Ljudeffektsnivån definieras som
Där
Lw = 10 log ( W ) = 10log ( W-12 ) W0 10
A = Ekvivalent ljudabsorptionsområde, m2 A1-n = Område för de individuella ytorna i rummet α = Ljudabsorptionkoefficient
Där
Lw = Ljudeffektsnivå, dB W = Ljudeffekt, W W0 = Referensvärde, W
Efterklangstid T = 0.16 · V A
Addition av ljudnivåer 1
Där
2
Lp = 10 log (10 ( Lp10 ) + 10 ( Lp10 ) )
T = Efterklangstid, s V = Rumsvolymen, m3
Ljudhastighet
A = Ekvivalent ljudabsorptionsområde, m2
c=fλ
Fläktar
Där
Fläktlagar
c = Hastigheten, m/s f = Frekvens, Hz λ = Våglängd, m
q
n
Flödet q 1 = n1 2 2
Trycket
Δp1 n1 2 =( ) Δp2 n2
Lp = Lw – 10 log A
Effekten
P1 n1 3 =( ) n2 P2
Där
Där
Lp = Ljudtrycksnivå, dB Lw = Ljudeffektsnivån, dB Α = Kanalens tvärsnittsarea, m2
q = Luftflöde, m3/s
Ljudtrycksnivå i kanal Ljudtrycksnivå i en kanal:
n = Varvtal, varv/min p = Tryck, Pa p = Effekt, kW
Fläkt Woods
167
Temperaturökning vid motorer med remdrift
Systemkarakteristiken för ett normalt kanalsystem
. ptf Δt = ρ . η kp . ηm . ηtr . cp f
P = P0 + k . q n
Där
Där
kp = Kompressibilitetsfaktorn som är försumbar
Δt = Temperaturökning, °C eller K P = Tryck, Pa
ptf = Fläktens totala tryckökning, Pa
P0 = Trycket vid noll flöde, det konstanta trycket, Pa
ηf = Fläktens verkningsgrad
k = systemkonstanten
ηm = Motorns verkningsgrad
n = systemexponent, vilken normalt ligger nära 2.
ηtr = Transmissions verkningsgrad ρ = Luftens densitet, kg/m3
Fläktens verkningsgrad
Cp = Den specifika värmefaktorn
. . ηf = Pf = kp qvi ptf PR PR
Effekt för roterande maskiner
Där
P= M . f
ηf = Fläktverkningsgrad, %
Där
Pf = Effekt, W
P = Effekt, W
PR = Fläkthjulets effekt, W kp = Kompressibilitetsfaktorn
M = Moment, Nm
qvi = Fläktens luftflödet vid inloppet, m3/s
f = Frekvens, Hz
ptf = Fläktens totala tryckökning, Pa
Ljudeffektsnivå per oktavband Temperaturökning genom fläkten LWokt(s) = LWA + Kokt(s)
. Δt =ρkp. ηP. tfcp
Där
Där
LWokt(s) = Ljudeffektsnivå per oltavband, dB
Δt = Temperaturökning, °C eller K
LWA = A-vägda ljudeffektsnivåer, dB
kp = Kompressibilitetsfaktorn som är försumbar
Kokt(s)= Kokt är en faktor för att korrigera varje
enskilt oktavband beroende på fläktens varvtal.
ptf = Fläktens totala tryckökning, Pa
η = Fläktens verkningsgrad
Starttid för motorer utan frekvensomriktare
ρ = Luftens densitet, kg/m3 Cp = Den specifika värmefaktorn Som tumregel kan vi uppskatta ρ = 1.2, η = 0.80 och
För att beräkna starttiden:
Cp = 1008 och därför
a)
Välj motor med märkuteffekt, P, baserad på fläktens effektbehov, Pf, vid normal arbetspunkt,
Δt ≈ P/1000 eller 1°C per 1000Pa.
(= öppna ledskenor/spjäll). b)
I formeln för beräkning av starttid sätts värdet på Pf = fläktens effektbehov vid stängda ledskenor/spjäll.
Använd följande formel:
J . nf2 . 10-3 t= M M 46 ( P ( max + st) - Pf ) M M Den beräknade starttiden är den tid det tar att accelerera fläkten från stillastående till fullt varvtal. 168
Fläkteleffekten
För att beräkna starttiden för Y/D-start använd följande formel:
ηfläkt
J . nf2 . 10-3 t= 1 x Mmax 1 x Mst 46 ( P ( + ) + Pf ) 3 M 4 M
Pfläkt
ηtransm
ηmotor
Den beräknade starttiden är den tid som Y/D-kopplaren
qfläkt x Δpfläkt
skall ligga i Y-läge för att fläkten skall nå ca 90 % av fullt varvtal. Därefter slås den över till D-läge. Vid Y/D-start måste man också kontrollera att motorns
ηregl
moment är högre än fläktens under Y-fasen. Beteckningar
Pnät
P = motorns märkuteffekt kW Pf = fläktens effektbehov vid driftvarvtal kW
Beräkning av fläkteleffekt, Pnät
(Inkl.ev. remväxelförluster vid remdrift)
qfläkt . Δpfläkt Pnät = η η . fläkt transmission . ηmotor . ηregler . 1000
PY/D = lägsta motoreffekt vid vilken Y/D-start är möjlig kW Mst/M = Kvoten av motorns start- och normalmoment Mmax/M = Kvoten av motorns max- och normalmoment
ηf = motorns driftvarvtal rpm
η = verkningsgrader för fläkt, transmission, motor och
J = systemets tröghetsmoment hänfört till fläktaxeln kgm2
reglerutrustning (se fig). För aggregat med roterande värmeväxlare skall vid beräk-
SFP
ning av näteffekten till frånluftsfläktens motor, läckage och renblåsningsflöde ingå. Även den eventuella strypning på frånluftssidan som behövs för att uppnå rätt tryckbalans
Specifik fläkteleffekt för en hel byggnad
och läckageriktning i aggregatet skall inräknas.
ΣP SFP = q nät max
Tryck
SFP = byggnadens specifika fläkteleffektbehov
p = F= ρ A
Pnät = summan av tillförd eleffekt till byggnadens samtliga fläktar, kW
. g.h.A =ρ.g.h A
qmax = byggnadens största projekterade mätbara
Där
till- eller flånluftsflöde, m3/s
p = Trycket, Pa F = Kraften, N A = Arean, mm2 ρ = Densitet, mm3 g = Acceleration vid fritt fall, m/s2 h = Höjd, m
SFPv Specifik fläkteleffekt för värmeåtervinningsaggregat med till- och frånluftsfläktar
SFPv =
Pnät
+P
nätFF TF qmax
Volymflöde qv = A . v
SFPv = värmeåtervinningsaggregatets specifika fläkteleffektbehov kW/(m /s) 3
Pnät Pnät
TF
FF
= tilluftsfläktens fläkteleffekt, kW
Där
A = Tvärsnittsarean, m2 v = Hastighet, m/s
= frånluftsfläktens fläkteleffekt, kW
qmax = aggregatets största till- eller frånluftsflöde, m /s 3
Fläkt Woods
169
Källförteckning • Fläkt Woods dokumentation − Syftet med luftbehandling, SEFLE 4267 SE 2001.12 − Luftegenskaper, SEFLE 4268 SE 2001.12 − Luftbehandlingspeocesser, SEFLE 4269 SE 2002.08 − Kylning, SEFLE 4270 SE 2002.08 − Strömningslära – Värmeöverföring – Batteriteknik, SEFLE 4271 SE 2001.06 − Ljud, SEFLE 4272 SE 2002.08 − Mätteknik och Standarder, SEFLE 4274 SE 2000.10 − Spjäll, SEFLE 4275 SE 2002.08 − Filter, SEFLE 4276 GB 2002.08 − Värmeåtervinnare, SEFLE 4279 SE 2002.08 − Luftbefuktare, SEFLE 4280 SE 2002.08 − Fläktar, SEFLE 4282 SE 2001.12 − Indirekt evaporativ kyla, SEFLE 4283 SE 2002.07 − Elektrisk teknologi, SEFLE 4290 SE 2002.02 • Fläkt Woods Inneklimatsystem, FWG–Inneklimathandbok–SE–08-8686 • Fläkt Woods Produktkatalog − Luftbehandlingsaggregat EU, Fläkt Woods 8009SE 2007.10 − Luftbehandlingsaggregat EC, Fläkt Woods 8376SE 2007.08 • Basics of modern fan and ventilation technology, ABB SEIND Dep. FMVM 1997-09 100 • Anställda vid Fläkt Woods AB • Modern Reglerteknik, 2:a upplagan Liber ISBN-91-47-01305-2, 1999 • Regler handbok, ISBN-91-643-0630-6
170
Anteckningar …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………
Fläkt Woods
Anteckningar …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………
172
Anteckningar …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………
Fläkt Woods
Anteckningar …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………
174
Anteckningar …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………
Fläkt Woods
Anteckningar …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………
176
We Bring Air to Life
Fläkt Woods Group kan erbjuda ett komplett sortiment av produkter och lösningar för ventilation, luftbehandling och industriell luftteknik
Försäljningskontor Luleå Skellefteå
0920-25 83 30 0910-393 36
Umeå
090-71 40 90
Sundsvall
060-67 82 80
Uppsala
018-67 79 40
Västerås
021-83 10 00
Sollentuna
08-626 49 00
Karlstad
054-12 09 50
Örebro
019-26 15 80
Norrköping
011-32 02 50
Jönköping
036-19 30 00
Växjö Kalmar
0470-71 77 00 0480-156 66
Göteborg
031-83 65 30
Halmstad
035-15 71 20
Helsingborg 042-26 91 80
FWG-ClimaFläkt Chillers Catalogue-SE 2009.03-8399
© Copyright 2009 Fläkt Woods Group
Condesign
Malmö
Fläkt Woods AB Kung Hans väg 12 SE-192 68 Sollentuna Tel. 0771-26 26 26 www.flaktwoods.se
036-19 30 00
