Fla¨kt Woods-mall marketing (kopia) att förändra entalpi läggs antingen energi till eller tas bort. Mättnad Luftens mättnadsgrad mäts i procent och räknas fram

Teknisk HandbokLuftbehandlingsteknologi

1Flkt Woods

1 INLEDNING

Handbokens syfte och ml ________________________________________________________9Presentation av handboken ________________________________________________________9

2 ALLMNT OM LUFTBEHANDLINGSSYSTEM

Inledning ________________________________________________________________________11

3 LUFTENS EGENSKAPER

Inledning ________________________________________________________________________13Torra termometerns temperatur (t) ______________________________________________14Vta termometerns temperatur (t) ________________________________________________14Vatteninnehll ____________________________________________________________________14Entalpi __________________________________________________________________________14Mttnad ________________________________________________________________________14Relativ fuktighet __________________________________________________________________14Mollierdiagram __________________________________________________________________15Vrmningsprocessen ____________________________________________________________16Kylningsprocessen ______________________________________________________________17Befuktning med vatten eller nga__________________________________________________18Blandning av tv luftflden ________________________________________________________19Blandning av tv luftflden Dimma ______________________________________________20Olika klimat i Mollierdiagarammet ________________________________________________21Sammanfattning ________________________________________________________________22

4 STRMNINGSLRA

Inledning ________________________________________________________________________25Laminr och turbulent strmning__________________________________________________25Reynolds likformighetslag ________________________________________________________25Definition av tryck ________________________________________________________________26Strmning i rr och kanaler ______________________________________________________26Tryckfallsdata ____________________________________________________________________28Sammanfattning ________________________________________________________________29

5 VRMEVERFRING

Inledning ________________________________________________________________________31Vrmeledning ____________________________________________________________________31Konvektion ______________________________________________________________________32Strlning ________________________________________________________________________32Klassificering ____________________________________________________________________32Sammanfattning ________________________________________________________________33

6 KYLPROCESSER

Inledning ________________________________________________________________________35Kylprocessen ____________________________________________________________________36Kylkapacitet______________________________________________________________________37Energikonsumtion ________________________________________________________________37Kldfaktorn ______________________________________________________________________37Vrmefaktor ____________________________________________________________________33Sammanfattning ________________________________________________________________38

Innehllsfrteckning

2

7 VRME- OCH KYLTERVINNING

Inledning ________________________________________________________________________41Varaktighetsdiagram ____________________________________________________________42Definitioner ______________________________________________________________________43Verkningsgrader ________________________________________________________________43Sammanfattning ________________________________________________________________45

8 LCC OCH ENERGIBERKNING

Inledning ________________________________________________________________________47Livscykelenergikostnaden,LCCE ____________________________________________________47Energikostnad och CO2-emission __________________________________________________47Minimera energikostnaden________________________________________________________48Parametrar fr energi- och LCCE-berkning ________________________________________48Temperaturberkning ____________________________________________________________48Utetemperaturkompensering______________________________________________________49Driftstider ______________________________________________________________________49VAV-system ______________________________________________________________________50Sammanfattning ________________________________________________________________51

9 LJUD

Inledning ________________________________________________________________________53Ljud ____________________________________________________________________________53Frekvens ________________________________________________________________________54Standardfilter ____________________________________________________________________55Vad alstrar ljud i ett luftbehandlingsaggregat? ______________________________________55Relationen mellan ljudeffekt och ljudtryck __________________________________________56Utomhus ________________________________________________________________________56Inomhus ________________________________________________________________________56Ljudniv i utnyttjade utrymmen ____________________________________________________57Hur man vljer ett tyst luftbehandlingsaggregat ____________________________________57Sammanfattning ________________________________________________________________58

10 LUFTSPJLL

Inledning ________________________________________________________________________61Reglering av luftflde ____________________________________________________________61Blandning av luftflde ____________________________________________________________61Blandningsegenskaper____________________________________________________________62Reglering av frbigngsluftflde __________________________________________________63Avstngning______________________________________________________________________63Spjllblad ________________________________________________________________________64Luftlckage vid stngt luftspjll ____________________________________________________65Luftlckage i luftspjllets hlje ____________________________________________________65Erforderligt vridmoment __________________________________________________________65Tryck ____________________________________________________________________________65Sammanfattning ________________________________________________________________66

11 LUFTFILTER

Inledning ________________________________________________________________________69Luftens froreningar______________________________________________________________69Hur fungerar ett partikelfilter? ____________________________________________________70Testning och klassificering av partikelfilter__________________________________________72

3Flkt Woods

Tryckfall ver partikelfilter ________________________________________________________73Kolfilter (Sorptionsfilter) __________________________________________________________74Filter i luftbehandlingsaggregat ____________________________________________________74Frfilter__________________________________________________________________________74Finfilter __________________________________________________________________________75Hgeffektiva HEPA filter __________________________________________________________75Kolfilter__________________________________________________________________________76Installation ______________________________________________________________________76Sammanfattning ________________________________________________________________77

12 LJUDDMPARE

Inledning ________________________________________________________________________79Ljuddmpning ____________________________________________________________________79Absorptionsljuddmpning ________________________________________________________79Reaktiv ljuddmpning ____________________________________________________________79Bredd __________________________________________________________________________80Lngd __________________________________________________________________________80Tryckfall ________________________________________________________________________80Ljudalstring ______________________________________________________________________81Placering ________________________________________________________________________81Mtmetod ______________________________________________________________________81Sammanfattning ________________________________________________________________82

13 FLKTAR

Inledning ________________________________________________________________________85Flkttyper________________________________________________________________________85Radialflkt ______________________________________________________________________86Kammarlflkt ____________________________________________________________________87Axialflkt ________________________________________________________________________87Flktdiagram ____________________________________________________________________88Flktlager________________________________________________________________________89Systemkurvor ____________________________________________________________________90Kompatibilitet mellan flkt- och systemkurva________________________________________90Effekter av frndrande systemkarakteristik ________________________________________90Parallell drift av flktar____________________________________________________________91Systemeffekter __________________________________________________________________92Bjar ____________________________________________________________________________92Jalusispjll ______________________________________________________________________92Flktens verkningsgrad __________________________________________________________92Temperaturkning genom flkten __________________________________________________92Flkthjulets balansering __________________________________________________________93Egenfrekvens ____________________________________________________________________93Vibrationsdmparnas egenfrekvens________________________________________________93Tillten vibrationshastighet ________________________________________________________93Ljud ____________________________________________________________________________93Vibrationsisolering________________________________________________________________94Flktens kraftverfringssystem __________________________________________________95Direktdrift, Frekvensomriktare ____________________________________________________95Remdriftsystem __________________________________________________________________96Remvxeldrift ____________________________________________________________________96Kilremsvxlar ____________________________________________________________________96Planremsvxlar __________________________________________________________________96MICRO-V eller rippenbandremvxlar ______________________________________________96

4

Flktmotorer ____________________________________________________________________97Trefas-induktionsmotorer ________________________________________________________97Vridmoment ____________________________________________________________________97Motorns verkningsgrad __________________________________________________________98Direktstart av enhastighetsmotorer ______________________________________________98Y/D-start av enhastighetsmotorer ________________________________________________98Start och styrning av tvhastighetsmotorer ________________________________________98Motorskydd (verlastskydd) ______________________________________________________98Utrustning fr tungstart __________________________________________________________98Fasbrottsskydd __________________________________________________________________98EC-motorer ______________________________________________________________________99Hg verkningsgrad ______________________________________________________________99Varvtalsreglering ________________________________________________________________99EC-motorns anvndaregenskaper__________________________________________________99Hgeffektiva elmotorer __________________________________________________________100Starttid - fr motorer utan frekvensomriktare ____________________________________100Kontroll av motorns tilltna starttid ______________________________________________101Kontroll av verlastskyddets utlsningstid ________________________________________101Motorkopplingsschema__________________________________________________________101SFP-vrde och VAS-klasser ______________________________________________________102SFPv-vrde ____________________________________________________________________102El-effektiva flktar ______________________________________________________________103Regleranordning ________________________________________________________________103Sammafattning ________________________________________________________________104

14 LUFTVRMARE OCH LUFTKYLARE

Inledning ______________________________________________________________________107Konstruktion____________________________________________________________________108Olika kopplingar ________________________________________________________________108Motstrmskopplade vattenbatterier ______________________________________________109Frngarbatterier ______________________________________________________________110Normala hastigheter fr batterier________________________________________________110Kylenhet________________________________________________________________________111Frngaren ____________________________________________________________________111Kompressorn __________________________________________________________________111Kondensorn ____________________________________________________________________111Expansionsventil ________________________________________________________________111Hgtryckspressostat ____________________________________________________________112Hgtryckspressostat (drift) ______________________________________________________112Lgtryckspressostat ____________________________________________________________112Vtskefilter ____________________________________________________________________112Synglas ________________________________________________________________________112Passiv kldmediesamlingsbehllare ______________________________________________112Vattenkyld kondensor____________________________________________________________112Val av kylenhet__________________________________________________________________112Indirekt Evaporativ Kyla __________________________________________________________113Frnluftsfuktning eller uteluftsfuktning ____________________________________________114Berkning av kyleffekt __________________________________________________________114Nattkyla ________________________________________________________________________114Totalenergi ____________________________________________________________________114Sker __________________________________________________________________________114Elvrmare ______________________________________________________________________115Sammanfattning ________________________________________________________________115

5

15 VRMEVXLARE

Inledning ______________________________________________________________________117Roterande vrmevxlare ________________________________________________________118Renblsningssektor ____________________________________________________________119Pfrostning ____________________________________________________________________120Avfrostning ____________________________________________________________________120Korrosionsskydd ________________________________________________________________120Anvndning ____________________________________________________________________120Hygroskopisk och icke hygroskopisk rotor ________________________________________121System med dubbla rotorer ____________________________________________________123Plattvrmevxlare ______________________________________________________________124Konstruktion____________________________________________________________________124P- och avfrostning ____________________________________________________________124Lckage________________________________________________________________________124Korrosionsskydd ________________________________________________________________124Vtskekopplat system __________________________________________________________125Konstruktion____________________________________________________________________125Systemet ______________________________________________________________________125Verkningsgrad __________________________________________________________________125Reglering och frostkontroll ______________________________________________________125Frostskyddsmedel ______________________________________________________________125ECONET-system ______________________________________________________________126Systemets funktion______________________________________________________________126Temperaturverkningsgrad och tryckfall __________________________________________127Systemjmfrelser ______________________________________________________________127Sammanfattning ________________________________________________________________128

16 LUFTFUKTARE

Inledning ______________________________________________________________________131Befuktningsprinciper ____________________________________________________________131Kontaktbefuktare________________________________________________________________132Funktion________________________________________________________________________132Hygien ________________________________________________________________________132Reglering ______________________________________________________________________132ngfuktare ____________________________________________________________________133Dysfuktare ____________________________________________________________________133Vattenkvalitet __________________________________________________________________133Sammanfattning ________________________________________________________________134

17 STYR OCH REGLER

Inledning ______________________________________________________________________137Dynamiska egenskaper__________________________________________________________138Olika regulatorer/reglerprinciper ________________________________________________139Tvlgesreglering (on/off-reglering) ______________________________________________139Flerstegsreglering ______________________________________________________________139Proportionell reglering (P-reglering) ______________________________________________140Integrerad reglering (I-reglering) ________________________________________________140PI-reglering ____________________________________________________________________141PID-reglering __________________________________________________________________141Kaskadreglering ________________________________________________________________141Reglercentral i luftbehandlingsaggregat __________________________________________142

Flkt Woods

6

Temperaturreglering ____________________________________________________________142Tilluftsreglering ________________________________________________________________142Frnluftsreglering ______________________________________________________________142Rumsreglering__________________________________________________________________143Fldes- och tryckreglering (flktreglering) ________________________________________143Sekvensreglering________________________________________________________________145Exempel p reglering i olika funktioner ____________________________________________146Roterande vrmevxlare ________________________________________________________146Plattvrmevxlare ______________________________________________________________146Vtskekopplad vrmevxlare ____________________________________________________147Vrme- och kylbatterier ________________________________________________________147Vattenfldesreglering____________________________________________________________147Shuntreglering__________________________________________________________________148Elvrmare ______________________________________________________________________149Tillggsfunktioner ______________________________________________________________149Utekompensering ______________________________________________________________149Nattuppvrmning ______________________________________________________________150Nattkyla (Frikyla) ________________________________________________________________150CO2-kompensering ______________________________________________________________151Drifthantering __________________________________________________________________151Frysskydd ______________________________________________________________________151Larm __________________________________________________________________________151Kommunikation ________________________________________________________________152Sammanfattning ________________________________________________________________153

18 MTTEKNIK OCH STANDARDER

Inledning ______________________________________________________________________155Mtnoggrannhet________________________________________________________________155Temperatur ____________________________________________________________________156Termoelement __________________________________________________________________156Resistansgivare ________________________________________________________________156Tryck & Flde __________________________________________________________________156Membranmanometrar __________________________________________________________156Vtskepelare, U-rr ____________________________________________________________157Berkning av luftflden __________________________________________________________157Luftfuktighet ____________________________________________________________________158Standarder ____________________________________________________________________158Sammanfattning ________________________________________________________________159

19 FORMLER

Storheter och enheter __________________________________________________________161Omvandlingsfaktorer ____________________________________________________________162Allmn fysikalisk data fr vatten och luft __________________________________________162Formler ________________________________________________________________________164

Kllfrteckning__________________________________________________________________170

1Inledning

Den hr tekniska handboken skall ses som ett komplement till de produkt-tekniska kataloger som beskriver olika luftbehandlingsaggregat frn Flkt Woods.I denna handbok har vi samlat information som r viktig att knna till vidprojektering, val och installation av luftbehandlingsaggregat och dess ingendekomponenter. Vrt syfte med handboken r att ge dig en djupare kunskap omluftbehandlingsteknik och luftbehandlingsaggregat.

Den hr tekniska handboken r uppbyggd s att de frsta kapitlen r till fr attge en teoretisk frstelse av processerna som sker i och runt komponenterna iluftbehandlingsaggregatet. I de efterfljande kapitlen kan du flja luftbehand-lingsaggregatets konstruktion, det brjar med luftspjllen och gr sedan vidare iluftbehandlingsaggregatet till luftfilter osv. Boken avslutas med formler.

Varje kapitel har p frsta sidan en ruta som beskriver vad kapitlet innehller.I slutet av varje kapitel finns en sammanfattning.

Handbokens syfte och ml

9

Presentation av handboken

Kap.13 Flkt Kap.15 Vrmevxlare

Kap.16 Luftfuktare

Kap.11 Luftfilter

Kap.10 Luftspjll

Kap.13 Flkt

Kap.17 Styr och regler

Kap.14 Luftkylare

Kap.14 Luftvrmare

Kap.11 Luftfilter

Kap.10 Luftspjll

Flkt Woods

2Allmnt omluftbehandlingssystem

Luftbehandlingsaggregat renar, konditionerar och tran-sporterar luften som ska bidra till god komfort ochbra inomhusklimat i byggnader. De kan ocks anvn-das fr att tillfra luft med en specifik sammansttningtill industriella processer.

Ofta ventilerar man ett rum fr att fra bort frorenadluft. Froreningen kan t.ex. best av smuts eller som ikontor, oftast av verskottsvrme. Vrme kan betraktassom en typ av frorening man vill f bort. Fr att ersttaden bortfrda luften krvs tilluft. Denna br tillfrasmed rtt temperatur, dragfritt och utan strande ljud.

Luftbehandlingsaggregatet r utrustat med luftfiltersom renar luften innan den tillfrs rummet. Olikatyper av luftfilter har olika funktion. Deras uppgift ratt antingen ta bort partiklar, ngor eller gaser frnluften.

Uteluftens temperatur och fuktighet frndras konti-nuerligt och kan variera frn extremt fuktig hetta tillbitande torr kyla. I ett behagligt inomhusklimat liggertemperaturen mellan ca 19C och ca 26C. Luftbehand-lingsaggregatet vrmer antingen upp eller kylerner utomhusluften till den nskade inomhus-temperaturen. Detta grs med hjlp av vrme-batterier eller kylbatterier.

Luftens fuktighet kan ocks kontrolleras.Nr den r fr lg kan fuktare anvndas fratt tillfra vatten till luften. D den r frhg kan t.ex. en kylaren anvndas fr attkondensera ut fukten och reducera fuk-tigheten.

Tilluftsflkten suger luften genomluftbehandlingsaggregatet och blserut den genom kanalsystemet till rum-men i byggnaden. Under tiden alstrarflkten ljud som en biprodukt.Fr att dmpa ljudet i rummen kan ljud-dmpare sttas in i luftbehandlingssystemet.Flktar hjer lufttemperaturen eftersom de stterluften i rrelse s att det bildas vrme.D luft tillfrs ett rum r det i normala fall ndvn-

digt att utrusta det med ett frn- och avluftssystemsom fr bort en ungefr lika stor mngd luft frnrummet. Ofta anvnds ocks en flkt fr att suga utluften ur rummet.

Frnluften r normalt varmare n utomhusluften,srskilt under vintern. Fr att minska byggnadensdriftskostnader anvnds ofta vrmetervinnare somtar vrme ur frnluften fr att vrma upp uteluften.I omrden dr frhllandet r det motsatta, frn-luften r kallare n utomhusluften, kan kylter-vinning anvndas istllet.

Alla de ovannmnda processerna utfrs av kompo-nenter, inbyggda i luftbehandlingsaggregatet somhar ett isolerat, luftttt och stabilt hlje.

Typiskt luftbehandlingsaggregat i ett luftbehandlingssystem

11Flkt Woods

3Luftens egenskaper

Kapitlet tar upp

Utomhusluft bestr av en blandning av mnga gaser(mest kvve och syre), nga (mestadels vatten) ochdammpartiklar.

Fr att frst de processer som sker i ett luftbehand-lingsaggregat behver vi endast tnka p luft som enblandning av torr luft och vattennga. Vi kallar denna

blandning fuktig luft. Det finns en grns fr hurmycket vattennga som kan bras av luft. Dennagrns kallas mttnad. Mttnadsgrnsen beror ptemperaturen och lufttrycket.

Nr det gller luftbehandling betraktar vi normaltluften som en gasblandning med standard atmosf-riskt tryck. Nr luft vid konstant tryck r mttad kanden inte lngre ta upp ngon mer fuktighet svidaden inte vrms upp.

Om den mttade luften kyls avger den kondens-vatten. Detta r vad som hnder nr badrumsfnstretblir fuktigt p vintern. Mnga termer anvnds fr attbeskriva egenskaperna och tillstndet p fuktig luft.Fr att definiera tillstndet p fuktig luft mste viveta trycket och tv andra oberoende egenskaper.

Vid projektering av luftbehandlingssystem r detviktigt att den som projekterar knner till luftensegenskaper. Detta fr att uppn de krav som stlls pinomhusklimatet.

13Flkt Woods

Luftens egenskaper Temperatur Vatteninnehll Entalpi Relativ fuktighet

Mollierdiagram

14

Terminologi

Torra termometernstemperatur (t)

Temperaturen som man mter med en vanlig termo-meter, exempelvis den vi lser av innetemperaturenp hemma, kallas torr termometer. Nr man vljerluftvrmare, luftkylare och luftfuktare till luftbehand-lingsaggregat anvnder vi den torra termometernstemperatur som en av de tv termer som behvs.

Vta termometernstemperatur (tv)

Om knselkroppen p en termometer lindas in i tygindrnkt i vatten kommer avdunstningen av vattnetfrn veken att kyla termometerns knselkropp, vilketkommer att medfra att termometern visar en lgretemperatur. Ju torrare luften r desto mer vatten kanavdunsta och desto mer sjunker temperaturen. P dettastt kan vta termometerns temperatur anvndas somett mtt p fuktigheten i luften.

Vatteninnehll (x)

Vatteninnehllet beskriver mngden vatten som finns iluften. Det uttrycks normalt som antal kilogram vattenper kilogram luft. Rumsluften innehller omkring 5-10gram vatten per kg luft.

Entalpi (h)

Entalpi uttrycks i kJ/kg och beskriver energimngden iluften jmfrt med en nollgradig referenspunkt.I SI-systemet r nollpunkten fr entalpi definierad som0 C och allt vatten i form av vtska. Nr luften p-verkas att frndra entalpi lggs antingen energi tilleller tas bort.

Mttnad

Luftens mttnadsgrad mts i procent och rknas framgenom att dividera det aktuella vatteninnehllet i luftenmed det vatteninnehll luften har vid mttnad.

Relativ fuktighet ()

Luftens relativa fuktighet mts i procent och r kvotenmellan vattenngans partiella tryck och vattennganspartiella tryck vid mttat tillstnd.Allts andelen vattennga i frhllande till den maxi-malt mjliga vattenngsmngden vid aktuell temperatur.

Nedan fljer olika termer som anvnds fr att beskriva egenskaperna och tillstndet p luft.

Mollierdiagram

Mollierdiagrammet anvnds fr att planera luftkonditioneringsproces-ser och fr att berkna bl.a. temperatur och fuktighetsfrndring ellerdet luftflde som behvs fr att vrma eller kyla luft. I Flkt Woodsproduktvalsprogram ACON kan ett Mollierdiagram genereras utifrnrespektive aggregat och frutsttningarna fr just detta aggregat.

15

kp/m2mmvp

100

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55mm Hg

200

300 2500

400

500

600

700

7,5

7,0

6,5 kPa

6,0

5,5

5,0

4,5

4,0 kPa

3,5

3,0

2,5

2,0

800

0,055 xkgkg

0,0450,040 0,0500,0350,0300,0250,0200,0100,0050,000

kJ/k

g

h tCkJ

kg55

50

45

40

35

25

15

5

0

-15

-20

-25

3500

4000

kJ/kg

4500

5500

kJ/kg6000

8000

1000

0

3000

kJ/kg

20001500kJ/kg1000

00

+

5000

7000

0,015

30

20

10

-5

-10

0,5

1,0

1,5 kPa

0

0,80kg/m3

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,4060

-2050

-10400

3010

2020

1030

040

-1050

-2060

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

t

t

= 1,00

= 1,00

0,80

0,60

0,600,20

0,40

0,20

0,00

h = enthalpy pr kg of dry air, kJ/kg, kcal/kgx = moisture content per kg dry air, kg/kg

= relative humidityt = dry-bulb temperature, Ctv = wet-bulb temperature, Ct = kg dry air/m

3 moist air = kg moist air/m3 moist air = t (1 + x)This chart refers tp a barometric pressureof 760 mm Hg = 101.3 kPa.

SYMBOLS

=0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,900,80

=1,00

-20-15

-10-5

h = 05

wet bulb

ice-coated bulb

1520

25

3540

4550

55

60

65

7580

85

90

95

100

105

110115

120

125

130135

140

145150

155

160

170175

180

30

70 kJ/kg

36

34

4038

32

30

28

26

24

22

20

18

16kcal/kg

12

14

10

8

6

0

-2

4

-15

-10

-5

tv =0

5

10

15

tv =20

25

30

35

40

t = torra termometernstemperatur C

= relativ fuktighet x = vatteninnehlletper kg torr luft, kg/kg

tv = vta termometernstemperatur C

h = entalpi per kg torrluft, kJ/kg, kcal/kg

t = densitet kg torrluft/m3 fuktig luft

Flkt Woods

= densitet kg fuktigluft/m3 fuktig luft

Beteckningarh = entalpi per kg torr luft, kJ/kg, kcal/kgx = vatteninnehllet per kg torr luft, kg/kg = relativ fuktighett = torra termometerns temperatur Ctv = vta termometerns temperatur Ct = densitet kg torr luft/m3 fuktig luft = densitet kg fuktig luft/m3 fuktig luft

Diagrammet hnfrt till barometertryck =760 mm Hg = 101.3 kPa

16

Vrmningsprocessen

I vrmningsprocessen frndras inte vattenngeinne-hllet och processen ritas som en rak och vertikallinje. Bde entalpin och den torra termometerns tem-peratur kar.

0,0150,0100,0050,000

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

1,0 kPa

0,5

0

1,5

2,0

2,5

15

10

5

-5

-10

-15

t v=0

70

65

60

55

50

45

40kJ/kg35

30

25

20

15

10

5

h=

0

-5

-10

-15

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

= 1,00

=0,

10

16

15

14

13

12

11

10

9kcal/kg8

7

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

vt termom

eter

isbelagdterm

ometer

h = entalpi per kg torr luft, kJ/kg, kcal/kg

x = vatteninnehll per kg torr luft, kg/kg

= relativ fuktighet

t = torra termometerns temperatur, C

tv= vta termometerns temperatur, C

Diagrammet hnfrt till

barometertryck = 760 mm Hg = 101,3 kPa

kgxkg

kJkg; C

th

h

h B

h A

Fr att berkna den erforderliga vrmeeffekten (P)

kan fljande formel anvndas:

P = h . qv . t = (hB hA) . qv . t

Dr

P = Vrmeeffekt kW

h = entalpifrndring per kg torr luft kJ/kgqv = luftflde m

3 fuktig luft/s

t = densitet kg torr luft/m3 fuktig luft

17

Kylningsprocessen

I kylningsprocessen kyls vanligen luften ner till underdaggpunkten och vatten kondenseras ut. Det totalakylningsbehovet kalkyleras ltt frn entalpifrnd-ringen medan den sensibla kylningen kan kalkylerasfrn den torra termometerns temperaturfrndring.Utseendet p denna processlinje beror delvis p kyl-batteriets konstruktion.

Flkt Woods

0,0150,0100,0050,000

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

1,0 kPa

0,5

0

1,5

2,0

2,5

15

10

5

-5

-10

-15

t v = 0

70

65

60

55

50 45

40 kJ/kg35

30

25

20

15

10

5

h = 0

-5

-10

-15

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

= 1,0

0

=

0,10

16

15

14

13

12

11

10

9 kcal/kg8

7

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

vt termom

eter

isbelagd termom

eter

h = entalpi per kg torr luft, kJ/kg, kcal/kgD

x = vatteninnehll per kg torr luft, kg/kgD

= relativ fuktighetD

t = torra termometerns temperatur, CD

tv= vta termometerns temperatur, CD

Diagrammet hnfrt till D

barometertryck = 760 mm Hg = 101,3 kPa

kgDx kg

kJD kg; C

th

Sensibel kyla

Total kyla

18

0,0150,0100,0050,000

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

1,0 kPa

0,5

0

1,5

2,0

2,5

15

10

5

-5

-10

-15

t v = 0

70

65

60

55

50 45

40 kJ/kg35

30

25

20

15

10

5

h = 0

-5

-10

-15

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

16

15

14

13

12

11

10

9 kcal/kg8

7

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

vt termom

eter

isbelagd termom

eter

kgx kg

kJ kg; C

th

1

2

Befuktning med vatten eller nga

Befuktning r processen som kar luftens vatteninne-hll. Detta kan gras till exempel genom tillfrsel avnga eller avdunstning av vatten.

1 Befuktning genom vattenavdunstning 1Vrmen som r ndvndig fr vattenavdunstning drasut frn luften, vilken p s stt kyls. Om vattnet cirkule-ras kommer det snart att n den adiabatiska mttnads-temperaturen. Detta betyder att processen fljer denvta termometerns linjer.

Om vattnet frs direkt till fuktaren kommer processen

att pverkas av vattnets temperatur. Mycket kallt vat-ten tenderar att kyla luften mer medan varmt vattenger mindre kylning.

2 Fuktning med nga 2Nr man anvnder nga, r riktningen p processlin-jen nstan horisontell. Den torra termometerns luft-temperatur frndras inte srskilt mycket. ngfr-brukningen kalkyleras frn skillnaden p vatteninne-hll multiplicerad med luftens fldesmngd.

Samma resultat kan kalkyleras genom att anvndaabsoluta fuktighetsgrader enligt fljande:

19Flkt Woods

Blandning av tv luftflden

Om tv torra luftmngder m1 och m2 vars fysiskaegenskap motsvarar punkterna A1 och A2 blandas,kommer blandpunkten (B) att finnas p den rakalinjen som sammanbinder de ursprungliga punkter-na. Dess reella position kan bestmmas grafisktgenom att dela linjen A1 A2 i tv lngder s attL1/L2 = m2/m1.

0,0150,0100,0050,000

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

1,0 kPa

0,5

0

1,5

2,0

2,5

15

10

5

-5

-10

-15

t v = 0

70

65

60

55

50 45

40 kJ/kg35

30

25

20

15

10

5

h = 0

-5

-10

-15

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

16

15

14

13

12

11

10

9 kcal/kg8

7

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

vt termom

eter

isbelagd termom

eter kgx kg

kJ kg; C

th

4

A2

A1

L1

L2

B

B = m1 . x1 + m2 . x2

m1 + m2

Dr

B = Blandpunkt kg/kg

m, och m2 = luftmngd i punkt 1 och 2

20

Blandas tv omttade luftmassor kan detta ibland geupphov till dimma. Detta skulle bli fljden om tvlika luftmassor med egenskaper motsvarande punk-terna A3 och A4 blandas. Blandningspunkten B kand falla nedanfr mttnadslinjen varvid dimma bildas.

0,0150,0100,0050,000

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

1,0 kPa

0,5

0

1,5

2,0

2,5

15

10

5

-5

-10

-15

t v = 0

70

65

60

55

50 45

40 kJ/kg35

30

25

20

15

10

5

h = 0

-5

-10

-15

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

16

15

14

13

12

11

10

9 kcal/kg8

7

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

vt termom

eter

isbelagd termom

eter

kgx kg

kJ kg; C

th

4

A4

B

A3

Blandning av tv luftflden - Dimma

21

kp/m2mmvp

100

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55mm Hg

200

300 2500

400

500

600

700

7,5

7,0

6,5 kPa

6,0

5,5

5,0

4,5

4,0 kPa

3,5

3,0

2,5

2,0

800

0,055 xkgkg

0,0450,040 0,0500,0350,0300,0250,0200,0100,0050,000

kJ/k

g

h tCkJ

kg55

50

45

40

35

25

15

5

0

-15

-20

-25

3500

4000

kJ/kg

4500

5500

kJ/kg6000

8000

10 0

00

3000

kJ/kg

20001500kJ/kg1000

00

+

5000

7000

0,015

30

20

10

-5

-10

0,5

1,0

1,5 kPa

0

=0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,900,80

=1,00

-20-15

-10-5

h = 05

wet bulb

ice-coated bulb

1520

25

3540

4550

55

60

65

7580

85

90

95

100

105

110115

120

125

130135

140

145150

155

160

170175

180

30

70 kJ/kg

36

34

4038

32

30

28

26

24

22

20

18

16 kcal/kg

12

14

10

8

6

0

-2

4

-15

-10

-5

tv = 0

5

10

15

tv = 20

25

30

35

40

Olika klimat i Mollierdiagrammet

Nedan visas var olika klimat finns i Mollierdiagrammet och i vilket omrde nskat inneklimat fr kontor finns.

Kall och torr luft Kall och fuktig luftnskat klimat, kontor 23-26, 40-70% luftfuktighet

Flkt Woods

Varm och torr luft Varm och fuktig luft

22Flkt Woods

Sammanfattning

Utomhusluften bestr av en blandning avmnga gaser, nga och dammpartiklar. Fr attfrst de processer som sker i ett luftbehand-lingsaggregat behver vi bara tnka p luftsom en blandning av torr luft och vattennga,detta kallar vi fuktig luft.

Fljande termer anvnds fr att beskriva egen-skaperna och tillstndet p luft: Torra termometerns temperatur (t).

Temperaturen som man mter med envanlig termometer. Anges i C.

Vta termometerns temperatur (tv). Anvnds som ett mtt p fuktigheten i luften. Anges i C.

Vatteninnehll (x). Beskriver mngden vatten som finns i luften.Anges i kg vatten/kg torr luft.

Entalpi (h). Beskriver energimngden i luften jmfrt med en nollgradig referens-punkt. Anges i kJ/kg torr luft.

Mttnad. Rknas fram genom att dividera det aktuella vatteninnehllet i luften med det vatteninnehll luften har vid mttnad. Anges i %.

Relativ fuktighet (). Rknas fram genom att dividera vattenngans tryck och vatten-ngans tryck i mttat tillstnd vid samma temperatur. Anges i %.

Dessa olika termer fr att beskriva luftensegenskaper finns med i ett Mollierdiagram.Mollierdiagrammet anvnds fr att beskrivaluftkonditioneringsprocesser som till exempelvrmning, kylning, befuktning och blandningav luft. Mollierdiagrammet anvnds ven fratt berkna temperatur, energitgng mm.

4Strmningslra

25Flkt Woods

Kapitlet tar upp

Strmningsteknik r grundlggande fr mnga delarav luftbehandlingstekniken. Man kan nmna luft-strmningen i flktar, kanaler, luftfilter, batterier ochvattenstrmning i batterier och rr. Strmningsfr-hllandena r ocks av strsta betydelse fr vrme-verfring samt fr alstring av ljud.

De krafter som verkar i en strm av vtska eller gasr tryckkrafter, masskrafter och friktionskrafter. Dalla krafterna r av samma storleksordning blir enteoretisk berkning mycket svr. Om en eller tv kraf-ter dominerar blir berkningarna enklare.

Inom luftehandlingstekniken kan man i de flestafall frsumma masskrafterna ( ej i flkthjulet ) ochstrmningen bestms av tryck- och friktionskrafter.

Laminr och turbulent strmning

Tv helt olika typer av strmning frekommer: Vid lgastrmningshastigheter och under en startstrcka kanstrmningen ske i parallella skikt och kallas laminr.Annars r strmningen normalt verlagrad av virvel-rrelser av olika storlek och frekvens. Sdan strmningkallas turbulent.

Vid turbulent strmning r friktion och vrmeverf-ring avsevrt strre n vid laminr strmning. Dettaberor p de virvelrrelser som finns i turbulentstrm-ningen. Om strmningen r laminr eller turbulentkan kraftigt pverka vrme- resp. kylverfringen.Detta gller bde fr luft och fr vatten. Vid laminrstrmning av vatten i ett rr minskar vrmeverf-ringen kraftigt och styrningen blir svr.

Reynolds likformighetslag

Fr att uppskatta om strmningen r laminr ellerturbulent anvnds Reynolds likformighetslag.

Reynolds tal (Re)

Re = wL

Dr

w = fluidens medelhastighet m/s

L = en fr kroppen karakteristisk lngd

(vid rrstrmning r L = d = rrets diameter m)

= fluidens kinematiska viskositet m2/s

En konsekvens av Reynolds likformighetslag r att mankan avgra om en viss strmning r laminr eller turbu-lent. Frsk med olika geometrier har visat vid vilkaungefrliga Re- tal, Rekrit , som strmningen slr omfrn laminr till turbulent.

I ett rr sker detta vid 2300 < Rekrit < 4000. Vidstrmning mellan plana plattor ( flnsar) med avstn-det mellan plattorna som karakteristisk lngd gller 500 < Rekrit < 1000.

Om den laminra strmningen strs blir Rekrit lgren vad som anges ovan. Omslaget r vidare inte abruptutan vergngen sker alltid ver ett omslagsomrde.

Laminr strmning

Turbulent strmning

Grnsskikt

Reynolds tal

Statiskt, dynamiskt och totalt tryck

Bernoullis ekvation

26

pt pt

StaticPressure

DynamicPressure

TotalPressure

v

Definition av tryck

I en fluid kan tre tryck definieras: statiskt, dynamisktoch totalt tryck.

Det statiska trycket r det tryck som fluiden utvarvinkelrtt mot strmningsriktningen. I rr mts dengenom ett litet hl i rrvggen.

Det totala trycket r det tryck som mediet utvar moten liten yta vinkelrtt mot strmningsriktningen drmediet frlustfritt har bromsats upp till hastigheten noll.

Det dynamiska trycket r skillnaden mellan totaltoch statiskt tryck.

Strmning i rr och kanaler

Bernoullis frenklade ekvationOm vi antar att strmningen r inkompressibel ochfriktionsfri, och ven bortser frn skillnader i hjdledkommer vi fram till den enklaste versionen av Ber-noullis ekvation.

ps + 1 . v2 = konstant 2

Dr

ps = statiskt tryck Pa

= densitet kg/m3

v = lufthastighet m/s

Om formeln ovan multipliceras med densitet fr vi

fljande ekvation.

ps + . v2 = ps + pd = pt = konstant2

Dr

ps = statiskt tryck Pa

= densitet kg/m3

v = lufthastighet m/s

pd = dynamiskt tryck Pa

pt = totalt tryck Pa

Bernoullis ekvation beskriver matematiskt fenomenetatt en kning i hastighet ger en minskning av statiskttryck och ven tvrt om en minskning av hastighetenen kning av statiskt tryck.

Tryckfrluster orsakad av friktionTryckfrluster kan orsakas av att det uppstr friktionmellan kanalvggarna och luften. Fljande formelanvnds fr att berkna tryckfrlusten:

p = .L . . v2d 2

Dr

p = tryckfrlust orsakad av friktion Pad = kanaldiameter m

L = kanallngd m

v = lufthastighet m/s

= densiteten kg/m3

= friktionsfaktorn beroende av Reynoldstal eller

grovheten p ytan p kanalvggen

Fr att berkna friktionsfaktorn () anvnds

fljande formler:

Vid laminr strmning (Re 2320):

= 64Re

Vid turbulent strmning (Re 2320):1 = 1,14 2log . k d

Dr

k = ytans skrovlighet p kanalvggen mm

d = kanaldiametern m

StatisktTryck

DynamisktTryck

TotaltTryck

Figuren visar schematiskt mtprincipen fr kanaltryck,i detta fall r det statiska trycket i kanalen strre ndet atmosfriska trycket.

Tryck i kanal och principskiss fr mtning.

27Flkt Woods

A1

v1

A1

A2

A2

1,0

0.5

00 0.5 1.0

A1 A2

0,4

0.2

00 0.5 1.0

A1A2

v1

R

0,4

0.2

00 6 104 82 d

R

d

1

2

v1

v2

h1

h2

h0

Nedan ges engngsfrlustkoefficienten, , fr ngraolika fall.

Bernoullis utvidgade ekvationOm hnsyn tas till tryckfrlusterna, som beskrivs itidigare avsnitt, och ven till hjdskillnader fr vi Ber-noullis utvidgade ekvation.

p1 + . v1

2

+ gh1 = p2 + .. v2

2

+ gh2 + p2 2

Dr

p = statiska trycken i punkt 1 respektive 2 Pa

= densitet kg/m3

v = lufthastighet m/s

g = tyngdacceleration m/s2

h = hjd m

p = tryckfrluster Pa

. v2

= dynamiska trycket Pa2

gh = hjdtryck Pa

Tryckfrluster orsakad av kanalfrndringarTryckfrluster, engngsfrluster, uppkommer vid t.ex.pltsliga areafrndringar av kanalen, i rrkrkar mm.

Fljande formel anvnds fr att berkna tryckfrlusten:

pf = . . v22

Dr

pf = tryckfrlust orsakad av kanalfrndring Pa = engngsfrlustkoefficienten

= densiteten kg/m3

v = lufthastighet m/s

28Flkt Woods

Tryckfallsdata fr cirkulrt kanalsystem

Tryckfallsdata fr rektangulrt kanalsystem

29Flkt Woods

Sammanfattning

De krafter som verkar i en strm, i en vtskaeller gas r tryckkrafter, masskrafter och frik-tionskrafter. Inom luftbehandlingsteknikenkan man i de flesta fall frsumma masskraft-erna (ej i flkthjulet) och strmningen bestmsav tryck- och friktionskrafter.

Strmningsteknik r grundlggande frmnga delar av luftbehandlingstekniken.

Man kan nmna luftstrmningen i flktar,kanaler, luftfilter, batterier och vattenstrm-ning i batterier och rr.

Det finns tv typer av strmning: laminroch turbulent. Om strmningen r laminreller turbulent kan kraftigt pverka vrme-resp. kylverfringen. Detta gller bde frluft och vatten.

Vid laminr strmning av vatten i ett rr mins-kar vrmeverfringen kraftigt och styrningenblir svr.Fr att uppskatta om strmningen r laminreller turbulent anvnds Reynolds likformig-hetslag.

I en strm kan tre olika typer av tryck defi-nieras: statiskt, dynamiskt och totalt tryck.Dessa tryck kan berknas ut ifrn Bernoullisekvation.

Bernoullis ekvation beskriver ven att enkning i hastighet ger en minskning av statiskttryck och ven tvrt om en minskning av has-tigheten ger en kning av statiskt tryck.

5Vrmeverfring

Kapitlet tar upp

Vrme r en form av energi som alltid verfrs frn denvarma till den kalla delen av ett mne, eller frn enkropp med hg temperatur till en kropp med lgretemperatur.

Inom luftbehandlingstekniken finns det ett antalomrden dr kunskap om vrmeverfring r viktig.Man kan nmna batterier, vrmetervinningssystem,kylprocesser och vrmetransport genom vggar.

I batterier och tervinnare nskar man material medhg vrmeledningsfrmga och en stor konvektion mel-lan kropp och vtska/gas . I andra tillmpningar nskarman en god termisk isolering och d skall vrmeledningoch konvektion minimeras. Vrme kan verfras p treolika stt: genom ledning, konvektion och strlning.

Vrmeledning

Vrmeledning r en process dr energiutbytet skergenom elektronrrelser i metaller eller vid vtska/gasi vila genom molekylrrelser. Vrmefldet per yt-enhet skrivs med hjlp av Fouriers lag.

q = - . dt [W/m2]dn

Dr

r materialets termiska konduktivitetdt r temperaturgradienten i ytnormalens riktning.dn

Minustecknet motiveras av att vrmen alltid gr frnett omrde med hgre temperatur till ett omrde medlgre temperatur.

Fr ett cirkulrt rr:

Q = -2 .. r .. .. dt [W]dr

Men, d Q r oberoende av r fs vid integration vrmefldet

per lngdenhet till

Q = -2 . .t2 t1 [W] ln

r2r1

q

y

t1

t2

Fr en plan vgg erhlls:

q = . dt = . (t2t1) = . (t1t2) [W/m2]dy

r1

t1

t2

r

Q

2

Temperatur-variation

Vrmeledning

Fouriers lag

Konvektion

Strlning

Klassificering av luftbehandlings-aggregats termiska isolering

31Flkt Woods

32

Konvektion

Konvektiv vrmeverfring innebr att kroppar upp-vrms eller avkyls av en omgivande fluid i rrelse. I fluiden sker vrmetransporten genom en kombina-tion av molekylr vrmeledning och fluidens makro-skopiska rrelser. Vid kroppsytan gller att fluidenshastighet r noll varfr vrmevergngen endast skergenom vrmeledning.

Om fluidens rrelse stadkomms av yttre anord-ningar som flktar, pumpar med mera talar man omptvingad konvektion. Om fluidens rrelser uppkom-mer till fljd av densitetsvariationer (p grund avtemperaturdifferens) har man naturlig konvektion.

Klass T1: 0 < U < 0.5

Klass T2: 0.5 < U < 1.0

Klass T3: 1.0 < U < 1.4

Klass T4: 1.4 < U < 2.0

Klass T5: Inga krav

Klass TB1:0.75 < kb < 1.00

Klass TB2: 0.60 < kb < 0.75

Klass TB3: 0.45 < kb < 0.60

Klass TB4: 0.30 < kb < 0.45

Klass TB5: Inga krav

Strlning

Vrmeutbyte genom termisk strlning krver ingetmedium fr att fortplantas. Det kan uppst mellan tvytor eller mellan yta och gas. Det kan ocks vara envxelverkan mellan flera ytor och gaser.

Vrmeutbytet genom strlning r vid temperatureromkring rumstemperatur nstan alltid frsumbartjmfrt med utbytet genom konvektion.

Klassificering

CEN-standarden EN 1886 klassificerar aggregatetshlje med avseende p sin termiska isoleringsfrmgap tv stt.Dels vrmegenomgngstalet U (W/m2 C) i klassernaT1 till T5, och dels isolationsfaktorn Kb, som angeraggregatets frmga att motst kondensbildning, iklasserna TB1 till TB5.

Vrmegenomgngstalet, U, bestms genom uppmt-ning av den stationra vrmefrlusten vid en tempe-raturskillnad av 20 C mellan temperaturen i aggrega-tet och utanfr. Vrmegenomgngstalet klassificerasenligt fljande tabell.

En hljesdels frmga att motst kondensutfllningklassificeras med hjlp av isolationsfaktorn kb.kb r en dimensionsls storhet och definieras som

kb = (ts - ti)(te - ti)

Dr

kb = Isolationsfaktornti = Luftens temperatur inuti aggregatet

te = Omgivningens temperatur

ts = Aggregatdelens lgsta yttemperatur

CEN klassificerar isolationsfaktorn enligt fljande tabell.

Den hljesdel som har den lgsta isolationsfaktorn be-stmmer vilken isolationsklass som gller fr aggregatet.

33Flkt Woods

Sammanfattning

Vrme r en form av energi som alltid verfrsfrn den varma till den kalla delen av ettmne, eller frn en kropp med hg temperaturtill en kropp med lgre temperatur.

Vrme kan verfras p tre olika stt:

Genom ledningVrmeledning r en process dr energiut- bytet sker genom elektronrrelser i metaller eller vid vtska/gas i vila genom molekyl-rrelser.

Genom konvektionKonvektiv vrmeverfring innebr att krop-par uppvrms eller avkyls av en omgivande vtska/gas i rrelse.

Genom strlningVrmeutbyte genom termisk strlningkrver inget medium fr att fortplantas.Det kan uppst mellan tv ytor eller mellan yta och gas. Det kan ocks vara en vxel-verkan mellan flera ytor och gaser.

KlassificeringFr att bestmma ett aggregats termiskaisolering kan aggregatet klassificeras utifrn aggregathljets vrmefrluster respektive kondensisolering.Aggregatets hlje klassificeras enligt CENutifrn vrmefrlusterna i T1-T5 och kondens-isolering i TB1-TB5.

6Kylprocesser

35Flkt Woods

Kapitlet tar upp

Fr att kunna frst kylprocessen mste vi frst hurett medium beter sig vid olika tryck och temperaturer.Fr att frst detta tar vi vatten som exempel, men ettkldmedium beter sig precis p samma stt.

Om vrme tillfrs till vatten s blir vattnet naturligt-vis varmare. Men om vrme tillfrs vatten som r100C s kommer vattnet brja frngas och till slutverg helt till nga. Den vrmeenergi som tillfrs satt 100C vatten blir hundragradig nga kallas ng-bildningsvrme. Om fasomvandlingen istllet gr frn nga till vattens avges samma mngd vrmeenergi.

Vattnets kokpunkt frndras ocks beroende p detomgivande trycket. Till exempel r kokpunkten frvatten 3000 m..h. strax under 90 C. Det beror p attdet atmosfriska trycket blir lgre desto hgre upp vikommer. P samma stt s hjs kokpunkten med stigandetryck. Kokpunkten i en tryckkokare brukar vara ca 110C. Det beror p att trycket i tryckkokaren r ca 50% hgre n normalt atmosfriskt tryck.

Kylkretsloppet

Kylkapacitet

Energikonsumtion

Kylfaktorn

Vrmefaktorn

En kylprocess drar nytta av tryckfrndringar fr att ffrngnings- och kondensationstemperaturer att in-trffa vid olika temperaturer. Processen kan antingenanvndas fr att kyla ned luft direkt (s kallas dx-kyla)eller vatten som sedan anvnds fr att kyla luft.

Kylenhet

Kylmaskin

36

I diagrammet finns tre olika omrden. Omrdena skiljsfrn varandra av mttnadslinjen som i diagrammetvisas med fet linje.Till vnster om mttnadslinjen finns ren vtska,

inom kurvan finns en blandning av vtska och gasoch till hger finns ren gas. Inom linjen s sker allafasomvandlingar, frngning och kondensering,under konstant temperatur.

Inritad r en temperaturkurva som gr vertikalt ivtskefasen, horisontellt inom kurvan och bjer signedt i ngfasen.

I ngfasen finns det linjer med konstant entropivilka beskriver den perfekta komprimeringen. Bero-ende p frluster, fljer komprimeringen inte riktigtdessa linjer (se diagram). CP r den kritiska punkten.

Kylprocessen

Kylprocessen bestr av fyra huvudprocesser.Efter en cykel tar nsta vid:

1. I frngaren r trycket lgt vilket leder till att kld-mediet kokar vid en lg temperatur och vtskan vergr till gas. Fr att mjliggra denna process tasvrme frn tilluften som i och med det kyls.

2. Gasen kommer in i kompressorn dr den kompri-meras till ett hgre tryck. Detta medfr att tempe-raturen hjs.

3. Nr gasen kommer in i kondensorn r trycket s hgt att kldmediet kondenserar trots den hga temperaturen och all gas vergr till vtska.Fr att detta ska kunna ske mste vrme avgestill frnluften.

4. I expansionsventilen snks trycket och drmed snks ven temperaturen p vtskan.

.

Log P

Tryck

Vtska + ngaVtska

Q P

h-log P diagram

hchb hd

nga

Konstantlinjer

T = konstant

Entalpi

CP

a

b c

d

37Flkt Woods

Kldfaktor

Kldfaktorn (COPk) definieras som vrmen som tasupp i frngaren dividerat med arbetet som kompres-sorn utfr.

COPk = Q =

m . (hc - hb) P m . (hd - hc)

Dr

COPk = KldfaktorQ = Kylkapacitet kWP = Effektbehov kW

Vi ser att COP r ett mtt p kylmaskinens konstruk-tion och inte r underlydande kldmediets massflde.

COPk = (hc - hb) (hd - hc)

Vrmefaktor

Vrmefaktorn (COPv ) definieras som vrmen somfrs bort i kondensorn dividerat med arbetet somkompressorn utfr.

COPv =(hd - ha) (hd - hc)

Eftersom (hd - ha) = (hc - hb) + (hd - hc)blir som fljer att COPv = COPk + 1

Kylkapacitet

Kylkapaciteten ges som frndringen av entalpi ifrngaren multiplicerat med kldmediets massflde.

Q = m . (hc - hb)

Dr

Q = Kylkapacitet kWm = kldmediets massflde kg/shc - hb = entalpifrndring frn b till c,se bild fregende sida

Energikonsumtion

Kylkretsloppet drivs av kompressorn och energi-frbrukningen ges av entalpifrndringen i kompres-sorn multiplicerad med kldmediets fldeshastighet.

P = m . (hd - hc)

Dr

P = Effektbehov kWm = kldmediets massfldehd - hc= entalpifrndring frn c till d,se bild fregende sida

.

38Flkt Woods

Sammanfattning

Fr att kunna frst kylprocessen mste vi fr-st hur ett medium beter sig vid olika tryckoch temperaturer. Fr att frst detta tar vi vat-ten som exempel, men ett kldmedium betersig precis p samma stt.

Om vrme tillfrs till vatten blir vattnetnaturligtvis varmare. Men om vrme tillfrsvatten som r 100C s kommer vattnet brjafrngas och till slut verg helt till nga. Denvrmeenergi som tillfrs s att 100C vattenblir hundragradig nga kallas ngbildnings-vrme. Om fasomvandlingen istllet gr frnnga till vatten s avges istllet samma mngdvrmeenergi.

Det r ocks vldigt viktigt att veta att vatt-nets kokpunkt frndras beroende det omgi-vande trycket. Till exempel r kokpunkten frvatten 3000 m..h. strax under 90C. Det berorp att det atmosfriska trycket blir lgre destohgre upp vi kommer. P samma stt hjs kok-punkten med stigande tryck. Kokpunkten i entryckkokare brukar vara ca 110C. Det beror patt trycket i tryckkokaren r ca 50 % hgre nnormalt atmosfriskt tryck.

En kylprocess drar nytta av tryckfrndring-ar fr att f frngnings- och kondensations-temperaturer att intrffa vid olika temperaturer.Processen kan antingen anvndas fr att kylaned luft direkt (sk dx-kyla) eller vatten somsedan anvnds fr att kyla luft.

Kylprocessen bestr av fyra huvudprocesser.Efter en cykel tar nsta vid:

1. I frngaren r trycket lgt vilket leder tillatt kldmediet kokar vid en lg temperaturoch vtskan vergr till gas. Fr att mjliggradenna process tas vrme frn tilluften som ioch med det kyls.

2. Gasen kommer in i kompressorn dr denkomprimeras till ett hgre tryck. Detta medfratt temperaturen hjs.

3. Nr gasen kommer in i kondensorn r tryck-et s hgt att kldmediet kondenserar trotsden hga temperaturen och all gas vergr tillvtska. Fr att detta ska kunna ske mstevrme avges till frnluften.

4. I expansionsventilen snks trycket och dr-med snks ven temperaturen p vtskan.

Processen ritas normalt i ett h-log P diagram.Dr h r entalpin, energiinnehllet i ett mne,och P kldmediets tryck.

7Vrme- och kyltervinning

41

Frutom en god lnsamhet s har vrme- och kyl-tervinning en positiv inverkan p miljn. Den yttremiljn frbttras genom att behovet av frbrnningreduceras och drmed utslpp av exempelvis kol-dioxid. Genom att energifrbrukningen blir lg kanocks ett strre luftbyte motiveras vilket har en posi-tiv inverkan p luftkvalitn i lokalen.

En mycket god egenskap med tervinnare r att jukallare uteluften r desto mer vrme kan tervinnasur frnluften. P samma stt utvinner man mera kylaju varmare uteluften r.

Undantaget r vid riktigt lga utetemperaturer dfrnluftens fuktinnehll kan skapa pfrostning i ter-vinnaren. tervinnaren mste d nedregleras, alterna-tivt ha en terkommande avfrostning.

Det system fr tervinnare som finns p markandenhar olika egenskaper. Det r viktigt att vlja ett systemutifrn de frutsttningar som gller i det enskilda fallet.

Varaktighetsdiagram

Verkningsgrad

Kapitlet tar upp

Vrmetervinning vid komfortventilation r oftamycket lnsamt. I ett nordiskt klimat kan terbetal-ningstiden vara under ett r. I ett varmt klimat kanocks terbetalningstiden vara mycket kort beroendep att kylmaskinens storlek kan reduceras vilketmedfr en lgre investeringskostnad samt minskarven energikonsumtionen.Hur stor besparingen blir beror i huvudsak av ortensklimat, drifttid och effektivitet hos det tervinnar-system som valts.

42

r drifttiden kortare n 100% (kontinuerlig drift) kanvrmebehovet ofta med tillrckligt god noggrannhetreduceras med samma faktor som drifttiden. Vid nog-granna bestmningar av drifttiden mste det beaktasatt varaktighetskurvorna fr dag och natt skiljer signgot frn kurvan fr genomsittsvrdet.

Nr energier berknas utifrn varaktighetsdiagramsom i figuren till hger har man bortsett frn inverkanav luftens fuktighet den s kallade latenta energin.

(C)

30

20

0

10

2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 (h)10000

10

t22: Tilluft efter vrmevxlaren

t11: Frnluft fre vrmevxlarentF: Frnluftstemperatur

tT: Tilluftstemperatur till lokal

t22: Tilluft efter vrme och kyla

t21: Uteluft, fre vrmevxlaren

tU: Genomsnittlig utetemp (24 h/dag)

Energibehov kylbatteri

tervunnen kylenergi med vrmevxlare

Energibehov vrmebatteri

tervunnen energi med vrmevxlare on/off-styrning

Ytterligare tervunnen energi med vrmevxlare kontinuerlig reglering

Varaktighetsdiagram

Diagrammet till hger visar ett varaktighetsdiagram.Det anger utetemperaturens varaktighet i Stockholmunder ett genomsnittligt r. De olika ytorna anger an-talet gradtimmar, grader gnger timmar vilket multi-plicerat med luftflde (q), densitet () och specifiktvrme (cp) ger ett vrmebehov.

Den nedre ytan mellan utetemperatur och tillufts-temperatur visar rsvrmebehovet, Qtot , utan vrme-tervinnare och vid kontinuerlig drift.

Qtot = q . . cp . antalet gradtimmar

Dr

Qtot = rsvrmebehovet kWh/r utan vrmetervin-

nare

q = luftflde m3/s

= densitet kg/m3

cp = specifikt vrme J/kg . C

Det lilla hrnet uppe till vnster i diagrammet visasbehovet av tillskottsvrme, Qrest.

Dr

Qrest = rsvrmebehovet kWh/r med

vrmetervinnare

rsmedel = rsmedelsverkningsgraden fr

vrmetervinnaren %

Qtot = rsvrmebehovet kWh/r utan

vrmetervinnare

D frnluften normalt r varmare n nskad tilluftkommer rsmedelverkningsgraden att vara hgre nden av fabrikanten angivna verkningsgraden. Med eneffektiv tervinnare kan rsmedelverkningsgradenuppg till 85-95%.

Varaktighetsdiagram

)( 1- rsmedel100

Qrest = . Qtot

43Flkt Woods

Verkningsgrad

Verkningsgraden r ett mtt p tervinnarens effekti-vitet och anges i procent av teoretisk tervinning somr fallet att tilluften skulle uppn samma temperaturoch fuktinnehll som frnluften (verkningsgraden100%).

Temperaturverkningsgraden anger hur tempera-turen ndras ver tervinnaren (sensibel energi) ochfuktverkningsgraden hur fuktinnehllet ndras(latent energi).

Bda verkningsgraderna r dimensionslsa tal.Det innebr att ven om de r uppmtta under tvgivna konditioner (vrme- respektive kyltervinning)s kan de fr respektive fall anvndas fr att utifrnmycket varierande utetemperaturer berkna vilkentilluftstemperatur som kan erhllas.

En given tervinnare fr lgre verkningsgrad juhgre luftfldet r. Verkningsgraden sjunker ocksmed kande frhllande mellan uteluftflde och frn-luftsflde.

Definitioner

Nedan visas principen fr vrmetervinning, i exemplet.Frnluft frs genom vxlaren och gr ut som avluft. Uteluften tar upp vrme ur frnluften och lmnar vxla-ren som tilluft.

t = t

22 t

21t

11 t21

x = x

22 x

21x

11 x21

Beteckningarq = Luftflde m3/st = Temperatur C = Luftens relativa fuktighet %t = Temperaturverkningsgrad %x = Fuktverkningsgrad %

Index1 = frnluftssida2 = tilluftssida11 = frnluft, inlopp12 = frnluft, utlopp21 = tilluft, inlopp22 = tilluft, utlopp

q Frnluft q12 11

q Tilluft q21 22

Rum

t x12, 12 t x11, 11

t x21, 21 t x22, 22

Temperaturverkningsgrad

Fuktverkningsgrad

. 100

. 100

44

En tervinnare som arbetar i motstrm har hgreverkningsgrad n de som arbetar i korsstrm ellermedstrm. Figuren nedan visar principiellt verknings-graden som en funktion av Ntu.

Ntu

Motstrm

Korsstrm

Medstrm

t

Verkningsgraden som funktion av antalet vrmever-fringsenheter.

Avgrande fr en tervinnares effektivitet r:- Fldesfrhllandet i vxlaren;

Medstrm Motstrm Korsstrm- Antalet vrmeverfringsenheter, Ntu- Om vrmeverfringen sker direkt luft/luft eller

via vtskekoppling.Utifrn diagrammet ser man att verkningsgradenkar nr antalet vrmeverfringsenheter Ntu kar.

Fr att ka antalet vrmeverfringsenheter kanman utifrn formeln se att och F mste kas eller smste Cmin minska. Den vrmeverfrande yta, F,kas genom att welldelningen blir ttare. Nackdelenmed att ka welldelningen r att tryckfallet kar.

Vrmevergngskoefficienten, , kar vid turbu-lent strmning men detta r mycket svrt att stad-komma i en vrmevxlare. Vid lg lufthastighet kar ocks verkningsgraden vil-ket vi ser i formeln fr Cmin.

Antalet vrmeverfringsenheter tecknas:

Ntu= FCmin

Cmin = qmin cp

Dr

Ntu = vrmeverfringsenheter = vrmevergngskoefficienten W/m2 C

F = vrmeverfrande yta, en sida m2

= densitet kg/m3

qmin = lgsta fldet m3/scp = den specifika vrmefaktorn

45Flkt Woods

Sammanfattning

Vrme- och kyltervinning r en besparing, bdesett ur ett ekonomiskt och ett miljperspektiv.

Varaktighetsdiagram Varaktighetsdiagram anger utetemperaturensvaraktighet fr en viss ort under ett genom-snittligt r. Ur diagrammet kan man utlsa rs-vrmebehovet, Qtot, utan vrmetervinnare vidkontinuerlig drift och behovet d man har eneffektiv tervinnare, Qrest.

VerkningsgradVerkningsgrad r ett mtt p effektivitet medavseende p energifrbrukning och anges i %.

Avgrande fr en tervinnares effektivitet r:- Fldesfrhllandet i vxlaren;

Medstrm Motstrm Korsstrm- Antalet vrmeverfringsenheter, Ntu- Om vrmeverfringen sker direkt luft/luft

eller via vtskekoppling.

8LCC och energiberkning

Studier visar att anvndningsfasen fr ett luftbehand-lingsaggregat r en strre kostnad fr anvndaren nsjlva inkpet, i vissa fall kan driftskostnaderna ut-gra 90 procent och investeringskostnaderna mindren 10 procent av den totala livscykelkostnaden under20 r. I och med kande energikostnader blir det meroch mer intressant att se p hela livslngden istlletfr enbart till sjlva investeringen. Dagens miljdebattsom bland annat tar upp uppvrmning, uttunnat ozon-skikt, kenutbredning, Kyoto protokoll gr att intres-set fr energieffektivitet r av globalt intresse. Vilket gr att det blir allt viktigare att berkna livs-cykelkostnaden fr energifrbrukare vilket blandannat inkluderar luftbehandlingsaggregat.

Livscykelkostnaden (LCC, Life Cycle cost)Livscykelkostnaden (LCC, Life cycle cost) r summanav alla kostnader relaterade till en produkt ver desslivstid. Berkningen baserar sig p nuvrdemetoden,att alla framtida kostnader rknas om till dagens pen-ningvrde.

Livscykelkostnaden berknas genom att investe-ringskostnaderna fr en utrustning och nuvrdet avenergi-, underhll och miljkostnaderna under utrust-ningens livslngd summeras till ett dagsvrde.

LCC = Grundinvestering + LCCenergi + LCCunderhll+ LCC milj restvrdet

Livscykelenergikostnaden,LCCE

Den strsta delen av de totala kostnaderna fr ett luft-behandlingsaggregat r energikostnader. Allt oftare stlls det krav p en viss LCCE-kostnad fren anlggning och leverantrerna skall kunna garan-tera att denna kostnad stmmer. P grund av dettahar Flkt Woods infrt en LCCE-modul i sitt produkt-valsprogram, dr olika aggregatfunktioner och ls-ningar kan jmfras och optimeras fr lgsta LCCE-kostnad.

Energikostnad och CO2-emission

Energikostnaden fr ett luftbehandlingsaggregatbestr av tv delar, elenergin fr att driva flktar ochmotorer och den termiska energin. Den termiskaenergin kan delas upp i vrme- och kylenergi. I norraEuropa str vrmeenergin fr den strre delen avtotala energibehovet. En stor del av kostnaden frvrmeenergin kan reduceras genom anvndandet avvrmetervinnare. Kostnaden fr att framstlla kylar en post som kommer att ka i framtiden. I Central-och Sydeuropa str redan nu kylan fr en stor del avden totala energifrbrukningen. Detta medfr attven kyltervinning blir allt intressantare.

Energieffektivitet

Livscykelkostnaden (LCC, Life cycle cost)

Livscykelenergikostnaden, LCCE Energikostnad och CO2 emission

Minimera energikostnaden

Parametrar fr energi- och LCCEberkningen

Kapitlet tar upp

47Flkt Woods

Livscykelkostnaden fr ett luftbehandlingsaggregat

Energi 85 %

Underhll 5 %

Investering 10 %

Driftskostnad=Energi + Underhll = ca 90 %

Parametrar fr energi- ochLCCE -berkning

Fr att uppn en hg noggrannhet p energiberk-

ningen krvs fljande faktorer:

Vrmeverfringen vid varje vrmare, kylare, vrme-vxlare beror p tillstndet p inkommande luft till respektive komponent. Detta innebr att luftens till-stnd, (temperatur, entalpi, hastighet, tryck) mste berknas fr varje punkt i aggregatet.

Kylberkningen vid ett kylbatteri r komplex, och fr att det ska bli rtt mste hnsyn tas till kon-denserande vattendroppar. Tryckfallet ver vatten-batteriet kar och den adiabatiska kylan mste be-rknas.

Vid vrmetervinning med roterande vrmevx-lare mste lckageflde och balanseringstryck ing i berkningen. Det extra trycket och luftfldet p-verkar frnluftsflkten.

Tryckfallet ver filter br berknas som medel-vrdet av starttryckfall och sluttryckfall.

Alla elenergifrbrukare br tas upp, ven pumpar och andra reglermotorer som hr till aggregatet.

Temperaturberkning

Vid temperaturberkning anges till- och frnluftstem-peraturerna fr bde sommar och vinterfall. Tempera-turer beskrivs som en linjr frndring ver tiden i ettvaraktighetsdiagram. ver flkten blir det en extratemperaturhjning som mste berknas fr varje spe-cifikt aggregat, detta pverkar bde vrme- och kyl-behovet.

Vid temperaturberkning till bde rtt temperaturoch rtt fuktighet mste brvrdet fr bde tempera-tur och fukt anges.

Det finns tv olika stt att berkna kyla:1. Berkning till rtt temperatur.2. Berkning till bde rtt temperatur och rtt fukt.

48

I vissa fall r kunden ven intresserad av aggregatetsCO2- emission. Fr att berkna aggregatets energifr-brukning omrknat i CO2-utslpp kan man utg ifrnmngden CO2-emmission per kWh fr att tillverkaenergi fr vrme, kyla och el.

Minimera energikostnaden

Nr energikostnaderna skall berknas r det ytterstviktigt att anvnda sig av rtt frutsttningar fr attf ett resultat som gr att lita p. Fljande har en vsentlig inverkan p slutresultatet:

Den lgsta investeringskostnaden/minsta luft-behandlingsaggregatet r sllan det samma somlgsta LCCE, studier visar att ett strre aggregat ofta har en mycket kort terbetalningstid, tryck-fallen i aggregatet minskar och tervinningenfrbttras.

Ekonomiskt optimerat kanalsystem, ju lgre tryckfall i kanalsystemet dess lgre elenergifrbrukning fr flktarna.

Val av rtt flkt med rtt flde, tryck och driv-anordning fr respektive uppgift.

Optimerad tervinnare, rtt typ av tervinnare utifrn frutsttningarna och optimerad ter-vinningsgrad. Maximal tervinningsgrad r intealltid den bsta lsningen eftersom strre ter-vinnare ven kar tryckfrlusterna i aggregatetvarvid elenergifrbrukningen fr flktarna kar.

Vid val av tervinnare r det allt viktigare attdenna ven optimeras fr kyltervinning.

Nr det r mjligt anvnda sig av VAV-system,ventilera anlggningen efter behov.

Att anvnda aggregatet fr dess rtta funktion.I exempelvis en kontorsbyggnad r uppgiften fr luftbehandlingsaggregatets att ventilera och ibland kyla men inte att vrma fastigheten, detta skall radiatorerna skta om.

Minsta mjliga aggregat r inte alltid ekonomiskt frsvarbart.

49

Vid utetemperaturskompensering r tilluftstempera-turen en funktion av utomhustemperaturen. Tillstn-det fr tilluften anges som verklig temperatur vidolika utomhustemperaturer, mellan dessa punkter blirtemperaturen linjr ver tiden.Frnluftstemperaturen anges som en sommartempe-ratur och en vintertemperatur och dremellan r denlinjr ver tiden.Illustrationerna nedan visar hur ett diagram kan se utmed kompensering respektive utan kompensering.

Driftstider

Antalet driftstimmar har stor pverkan p energifr-brukningen. Exempelvis kommer ett luftbehandlings-aggregat som gr dygnet runt ret runt ha 8 760 drifts-timmar per r, men i verkligheten kommer driftstidernafr exempelvis ett luftbehandlingsaggregat fr kontoratt bli 3-4 000 timmar.

Vid berkning av energifrbrukningen kan det dr-fr vara bra att dela upp driften i tv lgen, dag- ochnattdrift. Varje driftslge kan ha olika fldes- ochtemperaturinstllningar.

Flkt Woods

Nr det finns ett behov av noggrann reglering avbde temperatur och relativ fuktighet behvs det enluftbehandlingsfunktion bestende av en vrmare, enkylare och en eftervrmare. Denna process r mycketenergikrvande, det r drfr viktigt att berkningenblir noggrann i ett sdant fall.Det frsta diagrammet visas hur temperaturen kyls nertill rtt temperatur. Det andra diagrammet visas hurluften frst kyls ner till rtt absolut fukthalt och sedanvrms till rtt temperatur och rtt relativ fuktighet.

Utetemperaturkompensering

I de allra flesta fall d man har kyla i ett luftbehand-lingsaggregat varierar tilluftstemperaturen under retberoende p belastningen. Fr att i dessa fall kunnagra en korrekt berkning av energibehovet r det braom utetemperaturkompensering r med i berkningen.

nskad tilluftstemperatur

Tilluftstemperatur fre flkten

t (C)

Kylning

Frnluft

Uteluft

x (kg/kg)

Efter vrmevxling

Mttnadslin

je

nskad tempoch fukt

Tilluftstempoch fuktfre flkten

Eftervrmning

t (C)

Kylning

Mttnadslin

je

Frnluft

Uteluft

x (kg/kg)

Efter vrmevxling

Kylberkning till rtt temperatur

Kylberkning till rtt temperatur och rtt fuktighet

Frnluftstemp.Vintertemp.

Sommartemp.

Uteluftstemp.

Tilluftstemp.

Frnluftstemp.Vintertemp.

Sommartemp.

Uteluftstemp.

Tilluftstemp.

Diagram utan utetemperatursreglering

Diagram med utetemperatursreglering

50

Temperaturen r ngot kallare p natten jmfrt medp dagen och detta kan ses i varaktighetsdiagram somen parallellfrskjutning av kurvan.

VAV-system

Vid berkning av energifrbrukning p ett aggregatsom r tryckreglerat mot ett VAV-system anges min- ochmaxluftfldet vid respektive utomhustemperatur. Vidtemperaturer lgre n mintemperaturbrvrdet respek-tive ver maxtemperaturbrvrdet frutstts fldet varakonstant. Mellan de tv temperaturerna r kurvan linjr.

VaraktighetsdiagramFr att skdliggra energifrbrukningen kan ett var-aktighetsdiagram anvndas, se nedan.Diagrammet visar, fr det specifika aggregatet, tillufts-och frnluftstemperaturer under hela ret. Under upp-vrmningsperioden visar diagrammet mngd ter-vunnen energi (rosa flt), tillskottsvrme (rtt flt) ochvrmetillskott frn flktmotorn (prickat flt). Under kylperioden visar diagrammet tervunnenkyla (ljusbl) och erforderlig mngd kylenergi (blttflt), samt vrmetillskottet frn flktmotorn (prickatflt).Vid kylning till bde rtt temperatur och rtt fuktvisas ven eftervrmning. Det r enbart den sensibladelen av vrme och kylenergin som visas i diagrammet.

Varaktighetsdiagram, frn Flkt Woods produktvalsprogram ACON

Varaktighetsdiagram, dag- och nattdrift

Utomhustemperatur

ekonomi

q [%]

100

40

-15

ekonomi

komfort

Dagdrift och nattdrift

51Flkt Woods

Sammanfattning

Livscykelkostnaden (LCC, Life cycle cost) rsumman av alla kostnader relaterade till enprodukt ver dess livstid. Upp till 90 % av dentotala livscykelkostnaden fr ett luftbehand-lingsaggregat bestr av energikostnad. Energi-effektiva system r drfr av avgrande bety-delse fr den totala ekonomin och det r dr-med viktigt att berkna livscykelenergikostna-den, LCCE, fr aggregatet.Det r ven mjligt att rkna om energifrbruk-ningen till CO2-emission.

Fr att uppn en hg noggrannhet p energi-berkningen krvs fljande faktorer: Luftens tillstnd, (temperatur, entalpi, hastig-

het, tryck) mste berknas fr varje punkt iaggregatet.

Kylberkningen vid ett kylbatteri r kom-plex, och fr att gra rtt mste hnsyn tas till kondenserande vattendroppar.

Vid vrmetervinning med roterande vrme-vxlare mste lckageflde och balanserings-tryck ing i berkningen.

Tryckfallet ver filter br berknas som medelvrdet av starttryckfall och sluttryckfall.

Alla elenergifrbrukare br tas upp, ven pumpar och andra reglermotorer som hr till aggregatet.

Vid temperaturberkning anges till- och frnluftstemperaturerna fr bde sommar och vinterfall.

Det finns tv olika stt att berkna kyla: Berkning till rtt temperatur. Berkning till bde rtt temperatur och

rtt fukt.

Nr energikostnaderna skall berknas r detytterst viktigt att anvnda sig av rtt frutstt-ningar fr att f ett resultat som gr att lita p.Fljande har en vsentlig inverkan p slut-resultatet: Den lgsta investeringskostnaden/minsta

luftbehandlingsaggregatet r sllan det samma som lgsta LCCE.

Ekonomiskt optimerat kanalsystem. Val av rtt flkt. Optimerad tervinnare. Vlj tervinnare som ven optimeras fr

kyltervinning. Ventilera anlggningen efter behov. Att anvnda aggregatet fr dess rtta funktion.

9Ljud

En jmn och behaglig ljudniv r tillsammans med tem-peratur och lufthastighet de viktigaste kraven p ett brainomhusklimat. Flertalet av de klimatproblem som kanupptrda inomhus kan lsas med hjlp av en klimatan-lggning som r rtt dimensionerad. Frutsttningen ratt ett noggrant projekteringsarbete utfrs, dr de ljud-tekniska berkningarna ingr som en viktig del.

Utver flktar och luftbehandlingsaggregat r detspjll och don som r de strsta ljudkllorna i ett luft-behandlingssystem.

Flktarnas ljud kan tex spridas till lokalerna viabyggnadsstommen eller genom sjlva kanalsystemet,ngot som gr att ljuddmpande tgrder krvs. I tilluftssystemet och ven i frnluftssystemet msteofta ljuddmpare placeras vid flktar och luftspjll.

Fr ett don gller att behovet av ljudreduktion barakan tillgodoses genom ndring av dontyp, storlek etc.

Ljud

Ljud r tryckvariationer i luften (eller andra medium)vilka fr trumhinnan i rat att vibrera.Effektivvrdet (RMS) p dessa tryckvariationer

betecknar det effektiva ljudtrycket p (Pa). Trycket pjmfrs med ett referensvrde p0 = 2 x 105 Pa, vilketanses vara den lgst hrbara ljudnivn; trskeln frhrbara ljud.

Ljudtryck/Ljudtrycksniv

Effektivvrde

Ljudeffektsniv

Addition av ljudniver

Frekvens

Standardfilter

Kapitlet tar upp

53Flkt Woods

Hgt tryck

Ljudtryck och effektivvrdet (RMS)

+

Lgt tryck

R.M.S vrde

Tryck

Ljudtrycksnivn definieras som

Lp = 20 log ( p ) = 20 log ( p )p0 2 . 10-5

Dr

Lp = Ljudtrycksniv dBp = Ljudtrycket Pap0 = Referensvrde Pa

Fr att skapa tryckvariationer i luften behver vi enenergiklla. Ljudtryck frorsakas d av en eller fleraljudkllor som avger ljudeffekt.Ljudeffekt jmfrs ocks med en referensniv:Wo = 1012 (Watt)

Ljudeffektsnivn definieras som

Lw = 10 log ( W ) = 10log ( W ) W0 10-12

Dr

Lw = Ljudeffektsniv dBW = Ljudeffekt WW0 = Referensvrde W

Med ljudeffekt kan vi beskriva den totala ljudenerginsom en maskin avger oavsett omgivning. Ljudtryckbeskriver bara ljudet i en punkt. Nr en maskin vibrerarkommer ljud strla ut frn dess hlje.

Tryckvgorna vidarebefordras frn den vibrerandeytan till rat, precis som ringar p vattnet i en damm.Nr vgorna utbreder sig genom luften, minskargradvis friktionseffekterna dem s att ju lngre bort vistr frn en ljudklla, desto svagare lter det.

54

Ljudtrycksnivn beror p ljudeffektsnivn som alstrasav ljudkllan, omgivningens egenskaper t. ex. absorptoch avstndet frn ljudkllan. Beroende p dettaredovisas ljuddata i produktkatalogen som Ljudeffekts att den resulterande Ljudtrycksnivn kan berknas.

Hur man adderar till ljudniver:Eftersom ljudniver r logaritmiska vrden, kan deinte adderas linjrt. Om vi har tv ljudkllor var ochen vid 50 dB blir summan inte 100 dB. Ljudniveradderas logaritmiskt.

Summan av tv ljudkllor var och en vid 50 dB rallts 10 x log (100 000 + 100 000) = 53 dB.Detta betyder att nr tv likadana ljudkllor adderasblir den totala ljudnivn 3 dB hgre. Nr man lgger ihop tv olika niver blir kningenmindre n 3 dB.

Nr skillnaden mellan niverna r mer n omkring12 dB r kningen frsumbar. Med en skillnad p 2 dBr kningen omkring 2 dB och vid en skillnad p 6 dBr kningen 1 dB. Fljande diagram kan anvndas nrman adderar ljudniver:

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Skillnaden mellan de tv ljudniverna somskall adderas till

kn

ing

som

ska

ll ad

dera

s til

l den

hgr

e ni

vn,

dB

Frekvens

Antalet vgor som slr emot din trumhinna persekund kallas frekvens, f (Hz) och avstndet mellanvg-toppar kallas vglngd, (m).

Hastigheten, c, med vilken ljud utbreder sig beror pmediet genom vilket det utbreder sig. Genom luft rljudets hastighet omkring 340 m/s, och relationenmellan vglngd () och frekvens (f) anges som:

c = f

Dr

c = Hastigheten m/sf = Frekvens Hz = Vglngd m

Diagram fr den logaritmiska additionen av skillnaden mellan

de tv ljudniverna som skall lggas till

Nr ljudvgor mter en annan yta hnder tre saker:en del av energin frn vgen absorberas av materialet,

en del passerar genom till den andra sidan och restenreflekteras av ytan. Se figur nedan.

Skillnaden mellan den infallande ljudeffektsnivn ochverfrd ljudeffektsniv kallas dmpning. Dmpningsubtraheras frn ljudnivn linjrt.

Ljudvgor som mter en yta

Lgre frekvensLgre vglngd

Hgre frekvensKortare vglngd

Hg och lg frekvens

Lp = 10 log (10 (Lp 1 ) + 10 (

Lp 2 ) ) 10 10

Vid hga niver, t.ex. p en bullrig arbetsplats visar A-vgning p vr knslighet fr hrselskador. Respektive lands myndigheter har freskrivit tilltnabullerniver.

Vad alstrar ljud i ett luftbehandlingsaggregat?

Huvudkomponenten i ett luftbehandlingsaggregat somgenererar ljud r, naturligtvis, flkten. Flktar, somandra maskiner producerar ett brett band av ljud, varsniv r beroende p luftfldeshastigheten och trycketsom flkten utvecklar. Ljudet som genereras av en flktr vanligen en funktion av luftfldeshastigheten ochtrycket som genereras, men dr finns andra faktorersom pverkar bde nivn och egenskaperna p detgenererade egentliga ljudet. Vra data frn katalogenbaseras p uppmtt data som vi ftt genom genomfr-da test i vr flkttestkammare. Ljuddata presenteras iflktdiagrammen i katalogen i form av Total Ljud-effektsniv; Lwt. Andra komponenter i luftbehand-lingssystemet dmpar vanligen ljud, men kan ocks geupphov till lite eget ljud. Det r viktigt att isolera kanalerna ordentligt eftersom ljudet inuti kanaler kanpassera genom kanalvggen till luftbehandlings-aggregatrummet. Ljudtrycksnivn i luftbehandlings-aggregatrummet beror p dess form, storlek och p hurmycket ljudabsorberande material som finns i rummet.Andra maskiner i rummet kommer, naturligtvis, ocksatt pverka den totala ljudnivn.

55Flkt Woods

Ett musikinstrument kan producera flera rena tonervilka r ljudproducerade vid en frekvens. Maskinerproducerar vanligen ljud p ett brett spektrum av fre-kvenser, ibland med toppar vid vissa frekvenser.

Fr mnniskor ligger hrbart ljud mellan 20 och 20 000 Hz. Vi hr bst p frekvenser mellan 100 och5000 Hz. Av praktiska skl presenteras ljuddata ikataloger som ett totalt vrde fr var och en av de ttaoktavbanden:

Band1 2 3 4 5 6 7 8

Centerfrekvens, Hz63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

dB(A) filter26 16 9 3 0 1 1 1

Standardfilter

Ofta skulle vi vilja jmfra ljudniver genom att an-vnda en enda siffra. Detta kan gras genom att logaritmiskt addera ljudniverna i varje frekvensbandfr att ge en enda siffra. Denna metod anvnds ofta fratt presentera ljudnivn i flktdiagram. Det mnskliga rat hr emellertid inte lika p alla fre-kvenser. Vi kan hra de hgre frekvenserna mycketbttre n de lgre. Fr att vi skall kunna ge en indika-tion p ljudtrycksniv samtidigt som man tar hnsyntill hur vra ron fungerar, har en del standardfilteruppfunnits, exempelvis dB(A).

A-filtret simulerar rat bra upp till omkring 55 dB,men anvnds vanligen till alla ndaml, (flktar finnerman ofta i ordningen av 80 till 100 dB).dB(A) filtervrdena adderas frn ljudtrycksnivn i respektive band. Det totala dB(A) vrdet fr man gen-om att logaritmetiskt addera de resulterande A-vgdaljudniverna.

Vid lga niver, t.ex. i ett bostadshus, beskriver A-vg-ning hur knsligt vrt ra r fr ljudniv vid olikafrekvensband. Tabellen visar A-vgningen vid de olikaoktavbanden.

Band1 2 3 4 5 6 7 8

Centerfrekvens, Hz63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Frekvensomrde, Hz44 88 177 354 707 1410 2830 566088 177 354 707 1410 2830 5660 11300

56

Relationen mellan ljudeffekt och ljudtryck

Ljudtryck kan uppskattas frn ljudeffektsnivngenom fljande frhllanden.

Ljudtrycksniv i en kanal:

Lp = Lw 10 log A

Dr

Lp = Ljudtrycksnivn dBLw = Ljudeffektsnivn dB = Kanalens t