lindab | vi förenklar byggandet
Alternativa systemlösningar för
energibesparing i byggnader
Göran Hultmark,
lindab | vi förenklar byggandet
Luftburen lösning Vattenburen lösning
CAV/VAV
• Ventilation med tempererad luft
• Kylning direkt med uteluft
• Hög sommareffekt eller återcirkulation av luft
• Omkoppling eller separat värmning
KYLBAFFLAR/FLÄKTKONVEKTOR
• Mindre ventilationssystem och lägre byggnadshöjd
• Separat vattensystem
• Återcirkulation av luft i varje rum
• Parallell kylning och värmning
lindab | vi förenklar byggandet
Luftburen lösning
Dimensioneringskriterier för luftflöde är luftkvalitet och rumstemperatur
Ett VAV-system anpassar sig till aktuell situation för att minimera
energianvändningen.
Temperatursensorer, närvarosensorer eller CO2-sensorer används för
att ställa in luftflödet.
Energibehovet för värmning och kylning av tilluft minskas genom
minimering av luftflödena i kombination med tillämpning av effektiva
värmeväxlare. Återcirkulation av luft i byggnaden är i vissa fall ett
alternativ.
Energibehovet för transport av luft i byggnaden kan minskas genom
överdimensionerade kanalsystem och aggregat. Optimering av
fläkthastigheten för varje rum ger lägsta möjliga tryckfall hela tiden och
följaktligen den lägsta fläktenergiförbrukningen.
lindab | vi förenklar byggandet
Traditionell VAV-lösning
För att sänka ljudnivåerna används konstanta tryckzoner
Ljud-
dämpare
Ljud-
dämpare
VAV-don VAV-don
Flöde
Sensor SpjällTryckgivare
Rumsenhet
Temperatur-
regulator
Flödes-
regulator
Rumsenhet
lindab | vi förenklar byggandet
Pascal
Målet är att minimera luftflödena och använda lägsta möjliga fläkthastighet
samtidigt som kriterierna för luftkvalitet och -temperatur uppfylls.
För att kraven ska uppfyllas måste det vara en ”öppen kanal” mellan
Aggregatet och det rum till vilket det är störst tryckfall.
För att det perfekta systemet ska kunna utformas måste enheterna i rummet
klara av att hantera ett flöde på 0-100 % och ett tryckfall på 0-200 Pa vid en
avgiven ljudeffektnivå på maximalt 35 dB(A).
Pascal använder den nyligen utvecklade rumsenheten (MBBV) för detta syfte.
lindab | vi förenklar byggandet
Rumsenhet
Syfte
• Reglerar luftmängden
• Mäter luftflödet
• Dämpar ljudet
• Ge låga lufthastigheter i rummet
Enheten ska vara
• Tyst
• Exakt
• Liten
• Enkel
• Läsbar
• Designad
lindab | vi förenklar byggandet
Utveckling av CAV donlåda
Tillförlitlig balansering
1. Före spjället
2. Över spjället
3. Efter spjället
4. Över donet
1. Konspjäll
2. Stängd perforerad
plåt
3. Öppen perforerad
plåt
Litet format Tyst drift
Korrekt mätning
1. Roterande
2. Glidande
3. Linjärt
4. Linjärt koniskt
lindab | vi förenklar byggandet
VAV donlåda
• Reglering av luftflödet med
flödesmätning i lådan
• Rätt luftflöde oberoende av tryck
• Ingen minimigräns – kan reglera 0-100 %
• Klarar upp till 200 Pa med låga ljudnivåer
lindab | vi förenklar byggandet
VAV Rumsenhet - don
Donen kan hantera variabla luftflöden med liten dragrisk
lindab | vi förenklar byggandet
FläktoptimeringTilluftsfläkt
Frånluftsfläkt
Öppet spjäll
Öppet
spjä
ll
lindab | vi förenklar byggandet
FläktoptimeringTilluftsfläkt
Frånluftsfläkt
Öppet spjäll
Öppet
spjä
ll
lindab | vi förenklar byggandet
För att åstadkomma ett tillförlitligt system måste det
bestå av ett minimalt antal komponenter
lindab | vi förenklar byggandet
• Behovsstyrning
• Frånluftsstyrning
• Fläktoptimering – på
rumsnivå
• Nattkylningsfunktion
• Uteluftkylningsfunktion
• Uppvärmningslägen
Pascal egenskaper
lindab | vi förenklar byggandet
Villkor
Pascal fläktenergi
• Dimensioneringsvillkor– Luftflöde per don
= 70 l/s
– Tryckfall don (LCP+MBBV)= 40 Pa
– Tryckfall kanalsystem (mellan aggregat och don) = 100 Pa
– Tryckfall Aggregat (kyl- och värmebatteri, filter osv.)= 200 Pa
• VAV driftvillkor
– Systemets genomsnittliga luftflöde uppskattat till 50 % avdimensioneringsluftflödet
– 50 % lägre luftflöde → 75 % lägre tryckfall
– Luftflöde per don = 35 l/s
– Tryckfall don (LCP+MBBV)
= 10 Pa
– Tryckfall kanalsystem (mellan aggregat och don) = 25 Pa
– Tryckfall Aggregat(kyl- och värmebatteri, filter osv.)= 50 Pa
2
2
1
2
1
q
q
Δp
Δp
Rehva Journal artikel
Oktober 2011 från Oslo Universitet
lindab | vi förenklar byggandet
Pascal fläkttryckCAV system VAV system – Konstant tryck
VAV system – Fläktoptimering zonnivå Pascal VAV system – Fläktoptimering rumsnivå
Totaltryckfall 340 PaTotaltryckfall 190 Pa
Totaltryckfall 115 Pa Totaltryckfall 85 Pa
Δp kanal = 100 Pa
Δp kanal = 25 Pa Δp kanal = 25 Pa
Δp kanal = 25 Pa
lindab | vi förenklar byggandet
Energiförbrukning
Pascal fläktenergi
• Villkor för energiberäkningar
– Energi använd för fläktdrift definieras som:
• flöde [m³/s] x tryck [Pa] x tid[timmar]/fläkteffektivitet [n] x 1 000 = energiförbrukning [kWh]
– Drifttimmar = 3 000 timmar per år
– Fläkteffektivitet CAV = 70 %
– Fläkteffektivitet VAV = 50 %
Pascal energibesparingar
83 % mot CAV
55 % mot VAV med konstant tryck
26 % mot VAV med fläktoptimering zonnivå
• Energiförbrukning (per don)
– CAV:
0,07 x 340 x 3000 / 0,7 x 1000 = 102,0 kWh
– VAV (konstant tryck):
0 035 x 190 x 3000 / 0,5 x 1000 = 39,9 kWh
– VAV (fläktoptimering zonnivå):
0 035 x 115 x 3000 / 0,5 x 1000 = 24,2 kWh
– Pascal (fläktoptimering rumsnivå):
0,035 x 85 x 3000 / 0,5 x 1000 = 17,9 kWh
lindab | vi förenklar byggandet
CAV/VAV
• Ventilation med tempererad luft
• Kylning direkt med uteluft
• Hög sommareffekt eller återcirkulation av luft
• Omkoppling eller separat värmning
KYLBAFFLAR/FLÄKTKONVEKTOR
• Mindre ventilationssystem och lägre bygghöjd
• Separat vattensystem
• Återcirkulation av luft i varje rum
• Parallell kylning och värmning
Luftburen lösning Vattenburen lösning
lindab | vi förenklar byggandet
Lindab Solus vattenkrets
• Högtemperaturkylning och låg-
temperaturvärmning
• En vätskekrets används samtidigt
för värmning och kylning
• Inget behov av samtidig drift av
centrala kyl- och värmepumpar
• Ingen rumsreglerutrustning eller
isolering av rör
lindab | vi förenklar byggandet
Kylbaffel
Lindabs Solus-baffel
• Hög effekt vid lågtemperaturvärmning
och högtemperaturkylning
• Motströms värmeväxlarbatteri
Exempel
3,6 m Solus-baffel i ett rum med 25 °C
Luft = 25 l/s vid 100 Pa, 20 °C
Vatten = 20 °C in – 23 °C ut
Total kylkapacitet = 700 W
lindab | vi förenklar byggandet
Förväntad inomhustemperatur
• Vattenflödet är konstant
• Utomhustemperaturen bestämmer tilloppstemperaturen
• Skillnad i externa/interna belastningar kommer att påverka rumstemperaturen
• Sommar:
intern + extern belastning = +600W
rumstemperatur = 24,4°C
• Vår/höst:
intern + extern belastning = -230W
rumstemperatur = 20°C
• Vinter:
intern + extern belastning = -400W
rumstemperatur = 20°C
Kapacitet per baffel, 3,0 m [W]
Rumstemperatur [°C]
Sommar
Vår/höst
Vinter
Temperatur kontra belastning
lindab | vi förenklar byggandet
Systembeskrivning – sommar
Högtemperaturkylning (HTC)
• Stora möjligheter till frikyla
• Högre COP i kylenheter jämfört med
konventionellt kylbaffelsystem
• Liten kondensrisk på grund av den
höga tilloppstemperaturen.
Norra fasaden
Kylbehov
Södra fasaden
Kylbehov
lindab | vi förenklar byggandet
Systembeskrivning – vinter
Lågtemperaturvärmning (LTH)
• Lägre vattentemperaturer jämfört med
traditionella radiator- eller
kylbaffelsystem
• Mindre värmeförlust från rör eftersom
drifttemperaturen ligger nära rums-
temperaturen.
Norra fasaden
Värmebehov
Södra fasaden
Värmebehov
lindab | vi förenklar byggandet
Systembeskrivning – vår och höst
• Den tilloppstemperatur som krävs
uppnås helt eller delvis genom att
returvattnet blandas
• Besparingar på 5 % av den totala
energianvändningen (besparingar från
frikyla ej inräknat)
• Endera värme- eller kylenheten måste
vara i drift. Men inte båda samtidigt
Norra fasaden
Värmebehov
Södra fasaden
Kylbehov
Högtemperaturkylning (HTC) och lågtemperaturvärmning (LTH)
lindab | vi förenklar byggandet
• Jämfört med ett traditionellt kylbaffelsystem
1: Frikyla PÅ/AV – Spara 32 % energi
2: Frikyla MODULERING – Spara 45 % energi
Scenarionr.
1 2
Frikyla (%) Utomhustemperatur [°C]
Konventionell
kylbaffel
100 ≤ 10 ≤ 10
75 - 10-11
50 - 11-12
25 - 12-13
SOLUS
100 ≤ 16 ≤ 16
75 - 16-17
50 - 17-18
25 - 18-19
15.03 14.47
10.2
7.94
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Scenario 1 Scenario 2
Årligt energibehov för kylning [kWh/m²]
Conventional Chilled beam
SOLO
Frikyla
SOLUS
Konventionell
kylbaffel
lindab | vi förenklar byggandet
Kapacitet kylmaskin
• Kylkapacitet
Högre kyltemperaturer i Solus
systemet, möjliggör en mer effektiv användning
av kylmaskinen.
• Coefficient Of Performance (COP)
Δt mellan utomhustemperaturen och
vattnets inloppstemperatur i kylfallen
kommer normalt vara minst 5°C lägre i
Solus-lösningens vattenkrets än i ett
konventionellt system.
COP värdet på kylmaskinen kan därför
förväntas bli 25% högre än i ett
konventionellt system.
Standard kylbaffellösning Soluslösning
lindab | vi förenklar byggandet
Inneklimat
Lindab Solus Conventional chilled beam
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
18 20 22 24
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
18 20 22 24
Ta
kh
öjd
[m
]
Rumstemperatur [C°]T
akhöjd
[m
]Rumstemperatur [C°]
Solussystemets bafflar kyler rummet med hjälp av höga luftflöden och hög temperatur
Solussystemets bafflar värmer rummet med hjälp av höga luftflöden och låg temperatur
vilket reducerar gradienten i rummet
Konventionell kylbaffel
lindab | vi förenklar byggandet
Energihushållning
Förnybar energi
• Solus höga kylvattentemperaturer gör det
möjligt att använda uteluft som energikälla
• Solus låga värmevattentemperaturer maximerar
solenergianvändningen
• Markenergikällor kan användas direkt eller i kombination
med värmepumpar
lindab | vi förenklar byggandet
Sammanfattning
Inga reglerventiler, ställdon etc.
System i kontinuerlig drift.
Inget individuellt reglerbehov på baffeln.
Inget behov av rör- eller kanalisolering.
Frikyla
Högtemperaturkyla resulterar i mer
frikyla.
Inga radiatorer eller rör för värme
Värme levereras av Solussystemets krets.
Inget behov av separat radiatorsystem.
Återvunnen
energianvändning
Soluskretsen behåller den termiska
energin i byggnaden.
Endast skillnaden mellan värme och
kylbehov i rummen behöver tillföras.
Bättre COP
Den höga kylvattentemperaturen i Solus-
systemets krets spar energi i kylmaskinerna.
Förnybar energi
Solussystemet medger en mycket
bättre energieffektivitet då man
använder förnybara energikällor.
lindab | vi förenklar byggandet
lindab | vi förenklar byggandet