...pga. bedre luftkvalitetsregulering i ventilasjon og Hannes Lütz Produktmanager CentraLine c/o Honeywell GmbH 06 I 2008 Nøyaktig luftkvalitetsregulering er ofte et tema, men blir sjelden en virkelighet. Den yter et viktig bidrag til reduksjon av driftskostnadene med klimasystemer. Selv om det er kommet forslag om CO 2 -regulering allerede helt siden 1916 for å nå de nevnte målene, har teknologien fram til nå vært for dyr og energiinnsparingen for liten til at framstøt i denne retning faktisk har lønt seg. Mens dagens høye energipriser gjør CO 2 -regulering til en realistisk nødvendighet, sørger moderne teknologi for svært enkel betjening. På denne måten kan både nye og eksisterende installasjoner rustes opp. EU-forskriften om totalenergieffektivitet i bygninger (EPBD) 2 og flere nye normer støtter bruken av disse systemene pga. det enorme innsparingspotensialet. Pga. energiinnholdet i avtrekksluften og lufttransportenergien er kostnadene for frisklufttilførsel i bygninger svært høye. 1 DIN EN 13779: Ventilasjon i bygninger som ikke brukes til boligformål generelle grunnlag og krav til ventilasjons- og klimaanlegg, 2005, DIN Deutsches Institut für Normung e. V. 2 EU-direktiv Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD) av 16. desember 2002
Gammeldags? CO 2 -regulering er langt fra et nytt tema. Amerikanske ingeniører var bevisst på det store innsparingspotensialet ved denne løsningen allerede i begynnelsen av det 20. århundre : 1916 Engineers Handbook Figur 1: Ingeniør-håndbok fra 1916 3 Ved hjelp av CO 2 -tester... bør luftfornying og fordeling av luften i rommet reguleres. CO 2 -andelen bør IKKE overstige 8 til 10 deler per 10 000. Gamle normer og den nye EN 13779 Normer gjelder som regel ved prosjektering av ventilasjonssystemer. Særlig er friskluftandelen et design-kriterium som påvirker systemets totale størrelse. EU-forskrift EN1946 del 2 og US-normen ASHRAE 62-1989 beregner friskluftmengden fremdeles etter flate og et fast antall personer. Den nye EU-normen EN 13779 på grunnlag av EPBD inneholder allerede muligheten til å forme frisklufttilførsel med luftkvalitet som regulert variabel, og tilskriver luftkvaliteten størst betydning for et økonomisk drevet klimasystem. 3 General Electric: Informasjon om CO2-måleteknikker
Måleteknologi Moderne CO 2 -følere består av følgende komponenter: En infrarød kilde, som sender ut stråler gjennom en patentert bølgeleder; Et optisk filter, som kun slipper gjennom nødvendig bølgelengde; En detektor, som måler mengden infrarød stråling; jo høyere CO 2 -andel i kammeret, jo færre infrarøde stråler kommer fram til detektoren. Spesielt infrarødt filter Mikrobearbeidet termopile-detektor Diffusjonsmembraner Infrarød lampe 1.25" Patentert bølgeleder Mikroprosessor Figur 2: Moderne CO2-følere 3 Disse følerne kan også inneholde en proporsjonal-regulator og/eller en enkel begrensningsbryter, slik at man kan håndtere enkle reguleringsfunksjoner direkte i den aktuelle enheten. I alle tilfeller gis det et lineært utgangssignal 0 10 V eller 4 20 ma, som er proporsjonalt med CO 2 -konsentrasjonen i ppm (parts per million). Dette utgangssignalet kan, avhengig av følerens nøyaktighet, skaleres for forskjellige måleområder. Normalt dekker føleren måleområdet fra 0 2000 ppm CO 2. Måleprinsippet er basert på absorbsjonsegenskapene til CO 2 og egenskapene til denne gassen gjør at man oppnår svært nøyaktige måleresultater. 3 General Electric: Informasjon om CO2-måleteknikker
Denne fysiske egenskapen er vist i følgende diagram: Infra-absorbsjon som funksjon av forskjellige gasser Overføring Vanndamp Hydrokarboner Karbondioksid Karbonmoniksid NOx Vanndamp Jernsulfid Kjølemedium VOCs Ozon 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Bølgelengde (Mikron)] Figur 3: fysisk påvirkning fra CO2 3 Dette måleprinsippet har vist seg svært pålitelig. Derfor er ikke etterkalibrering nødvendig. Det gir den beste påliteligheten og nøyaktigheten av alle mulige måleprinsipper. Følerne kan, avhengig av type system, monteres i respektive rom på vegg eller i avtrekkskanal. Figur 4: CO2- og luftkvalitetsfølere, som Command fra CentraLine, viser nøyaktig CO2-konsentrasjon og andre forurensinger. 3 General Electric: Informasjon om CO2-måleteknikker
Typiske bruksområder Denne teknologien benyttes i ventilasjonsanlegg i alle typer industribygg som har vedvarende høye eller skiftende persontetthet. Følerne passer spesielt i kontorbygninger, skoler, konferansesaler, teater, supermarkeder, velvære- og treningsstudier samt kinoer. Regulering Et CO 2 -reguleringssystem monteres inn i respektive varme-, kjøle- og ventilasjonsanlegg. I nye anlegg omfatter ventilasjonen oppvarming og kjøling på grunn av overføringstapene (ingen statisk oppvarming eller kjøling), derfor oppstår følgende karakteristikk: I anlegg med variabel frisklufttilførsel trenger man et blandekammer (omluft) Frisklufttilførselen skjer ved minimum turtall på viftene. Når dette minimum turtallet ikke er tilstrekkelig for luftkvaliteten, varme- eller kjølebehovet, må turtallet økes. I ettromsbygninger, som kinoer, teatersaler og supermarkeder, bør føleren monteres i avtrekkskanalen. I andre bygninger må det monteres individuell regulator for hvert enkelt rom. Det finnes et stort utvalg systemer. Oppgaven blir derfor å velge den beste løsningen til hvert enkelt tilfelle: I små anlegg kan det være godt nok å slå viften av og på, basert på informasjonen fra føleren. Føleren må være utstyrt med begrensningsbryter. Systemer med blandekammer kan utvides med en CO 2 -proporsjonalregulator og tilhørende utstyr, som velger maksimalsi gnalet fra eksisterende temperaturregulator og den nye luftkvalitetsregulatoren. Denne utvidelsen er altså uavhengig av eksisterende bygningsautomasjonssystemer. Fristluftsystemer kan kun utvides ved å styre frekvensomformerne til viftene. I enkelte tilfeller er det nødvendig å skifte viftemotoren når det monteres inn frekvensomformer (fordi isolasjonsklassen er for lav). Blandekammer og frekvensomformer: Ønsket funksjonalitet kan kun garanteres fra intelligensen i bygningsautomasjonssystemet, noe som kan føre til behov for oppgradering av SD-anlegget.
Varme-/ kjølekostnader per kwh Strømkostnader per kwh Vedlikeholdskostnader Rombetingelser Luktfritt Forurensinger Varme-/kjøleanlegg Frisklufttilførsel, Volumstrømsystem Varmegjenvinning Bygningsautomasjonssystem Uteluftbetingelser Støynivå: så lavt som mulig Temperatur: 20 26 C CO2-innhold: 800 1200 ppm Energitap i avluften i kwh Energitap i bygningen i kwh Luftfuktighet: 30 70 %] Figur 5: Virkning av luftkvalitetsregulering Hvordan beregner man innsparingene? Til dette kan man bruke forenklede eksempelberegninger: 1. Innsparinger som følge av redusert varme- og kjøleenergi Unødvendig energitap ved 10.000 m3/t ved for mye friskluft: f.eks. om sommeren = 4 måneder med kjøling ved utetemperatur fra 30 C til 26 C f.eks. om vinteren = 4 måneder med oppvarming ved utetemperatur fra 4 C til 22 C Spart kjøleenergi = 7100 kwh Besparelse: 2130 Spart varmeenergi = 32000 kwh Besparelse: 2331 Total besparelse = 4461 /år Konstanter: 1 kg fyringsolje = 0,85 1 kg fyringsolje = 42000 kj 1 kwh varme-/kjøleenergi = 3600 kj 1 kwh elektr. energi = 0,30 2. Innsparelser som følge av redusert luftstrøm Unødvendig energitap ved 10.000 m3/t ved for mye friskluft: Løsning: Reduksjon av luftmengden fra 20.000 m3/t til 10.000 m3/h f.eks. 20.000 m3/t ved 2000 Pa (11,1 kw) redusert til 10.000 m3/t (1,4 kw) ved 2000 t/a gir en besparelse på 19400 kwh Total besparelse = 5800 /år Konstanter: 100% viftevirkningsgrad, 1 kwh elektr. energi = 0,30
Alternativer Luftkvalitetsfølere basert på oksiderbare gasser, som f.eks. lukt og karbonmonoksid, kan monteres når CO 2 ikke er den primære reguleringsvariabelen. Mulige bruksområder er restauranter og omkledningsrom i sportshaller. Tilleggsfordeler Fordi luftkvalitetsregulering gir belastninger som er lavere enn dimensjonerte verdier, reduserer man slitasjen til samtlige komponenter og levetiden til systemet forlenges. En positiv tilleggseffekt er redusert støyutvikling, noe som gir bedre bo- og arbeidsmiljø. Sammendrag Stigende energikostnader har økt interessen for CO 2 -reguleringssystemer. Rådgivere og installatører kan gi sitt bidrag til kostnadsreduksjoner ved å benytte denne effektive teknologien og CO 2 -følere eller de andre alternativene som er beskrevet. Den prosentvise energibesparelsen ligger i det tosifrede området. I tillegg forlenger luftkvalitetsreguleringen levetiden til ventilasjonsanlegget og gir beboerne høyere komfort. Din Honeywell/CentraLine-partner gir rådgivere og entreprenører optimale råd og nødvendig støtte. Din partner er eksperter på luftkvalitetsregulering, og de får regelmessig opplæring i de siste teknologier og retningslinjer fra CentraLine. De oppfyller de høyeste kvalitetsstandardene under hele prosjektgjennomføringen fra planlegging til installasjon og idriftsettelse og videre til livstidssupport. Forfatter: Hannes Lütz Produktmanager CentraLine c/o Honeywell GmbH Se flere detaljer og relaterte artikler om Energieffektivitet på CentraLine websiden eller kontakt oss direkte. www.centraline.com CentraLine Honeywell AS Askerveien 61 Boks 263, 1372 Asker Tlf. 66762000