Fuktig luft kan erstatte kostbare kjølemaskiner

I mange tilfeller kan man klare seg kun med kjøling via befuktning av avtrekksluften og kjølegjenvinning.

Ved å bruke adiabatisk befuktning av avtrekksluften og gjenvinne kjøleenergien kan man redusere effektbehovet til kjøling betraktelig. I mange tilfeller kan man til og med klare seg helt uten kjølemaskiner for ventilasjonskjøling.

Adiabatisk befuktning

Adiabatisk befuktning av luft betyr at man tilfører fuktighet til luft uten å tilføre energi. Når luft tar opp fuktighet på denne måten vil lufttemperaturen synke.

Ved å befukte avtrekksluften i et ventilasjonsaggregat, kan man senke temperaturen flere grader. Dette kan gjøres ved en spray-/dyseløsning eller ved at luften føres gjennom fuktige matter. Denne temperatursenkningen kan utnyttes via varmegjenvinner i ventilasjonsaggregatet slik at tilluften kjøles.

• Ved å befukte avtrekksluft ved 25 °C og 50 % relativ fuktighet (RF) til den har 90 % RF, synker temperaturen til 18,9 °C.
• Ved utetemperatur på 25 °C og 50 % RF, vil en gjenvinner med 80 % virkningsgrad da kunne senke temperaturen på tilluften til 20,1 °C.
• Det vil si at tilstanden som et eventuelt kjølebatteri skal håndtere, endres fra 25 °C og 50 % RF til 20°C og 67 % RF.

Det betyr at dersom man trenger tilluftstemperatur 15 °C ut fra aggregatet, vil man ved å befukte avtrekksluften og gjenvinne kjøleenergien, redusere effektbehovet til kjøling med ca. 46 % i forhold til om man ikke hadde en slik løsning. Dersom man trenger 18 °C ut fra aggregatet vil reduksjonen være ca. 69 %.

I eksempelet over har vi valgt et konservativt estimat for temperaturen til avtrekksluften. Når en har kjøling på tilluften, vil temperaturen i avtrekksluften normalt være lavere enn 25 °C, og en oppnår enda lavere tilluftstemperatur etter varmegjenvinneren.

Forskjellig effekt

Hvor stor reduksjon man får i kjølebehovet avhenger av flere faktorer; utelufttemperaturen, tilstanden til avtrekkstemperaturen før befuktning, befuktingseffektiviteten, virkningsgraden til gjenvinneren og ønsket tilluftstemperatur. Dersom nødvendig tilluftstemperatur senkes, vil kjølebatteriets andel øke, og motsatt dersom tilluftstemperaturen kan heves, så vil kjølebatteriets andel synke.

En annen viktig faktor er fuktinnholdet i luften. Jo høyere fuktighet i avtrekksluften, jo mindre damp kan luften ta opp, og en får liten endring i temperatur. Det vil si at på dager som er varme og fuktige, vil effekten av adiabatisk kjøling være mindre enn på dager der det er varmt og tørt. Her er lokalt klima helt avgjørende for hvor godt egnet løsningen er, og dette må vurderes i hvert enkelt tilfelle.

Når man velger ventilasjonsaggregater og kjølemaskiner for riktige samtidige luftmengder, reduseres effektbehovet til kjøling vesentlig. Ved videre å velge en løsning med adiabatisk befuktning av avtrekksluften og kjølegjenvinning, vil man komme så langt ned i kjøleeffekt at det som tidligere var en gigantisk kjølemaskin vil bli en relativt liten maskin som også kan gå pent som en varmepumpe.

I forhold til en konservativ kjøleløsning, vil man da ved smart prosjektering kunne redusere installasjonskostnadene og samtidig få en varmepumpeløsning på kjøpet som vil redusere byggets energiforbruk betraktelig.

Kun adiabatisk befuktning?

Et naturlig spørsmål vil være om man i noen tilfeller kan klare seg uten konvensjonell kjøling av ventilasjonsluften med kjølemaskiner og kun bruke adiabatisk befuktning? Vil det være tilstrekkelig å ha en tilluftstemperatur på 20-21 °C, i stedet for 17-18 °C som ofte er vanlig ved konvensjonelle komfortanlegg?

Vi mener det finnes flere tilfeller der dette er et fullgodt alternativ. Sykehjem kan være et slikt eksempel, og løsningen vil også kunne passe for skolebygg. Selv om skoler har sommerstengt, vil det likevel ofte være behov for kjøling på varme vår- og høstdager.

Ved installering av adiabatisk befuktning vil tilluftstemperaturen på varme dager kunne senkes flere grader i forhold til utetemperaturen. Selv om kjøleeffekten er vesentlig lavere ved 20 °C tilluftstemperatur enn ved 17 °C, så vil det likevel i mange tilfeller være tilstrekkelig til at man holder seg innenfor kravene i teknisk forskrift.

Skoler og sykehjem

Sweco deltar for tiden i et sykehjemsprosjekt i Oppland og to skoleprosjekter i Bergen med en slik løsning. Et av skoleprosjektene er en rehabilitering av en eksisterende barneskole med plass til ca. 300 elever fra 1. til 7. trinn. Dimensjonerende luftmengde for de to hovedventilasjonsaggregatene er til sammen 36.000 m³/h.

Grafen under viser tilluftstemperatur etter gjenvinner (rød) en varm dag der utetemperaturen (blå) varierte mellom 18,5 °C og 26,6 °C. Det er antatt konstant avtrekkstempertur på 25 °C. Det er forutsatt en befuktningsgrad på 90 % og 80 % virkningsgrad på varmegjenvinner. I tillegg er det beregnet at avtrekksluften får en liten økning i absolutt fuktighet på grunn av fukt tilført fra personer.

Figur 1 viser teoretisk utregnet tilluftstemperatur etter gjenvinner mellom kl 0700 og 1700. Det er antatt konstant avtrekkstemperatur på 25 °C, befuktningsgrad på 90 % og 80 % virkningsgrad på varmegjenvinner.

Figuren viser at tilluftstemperaturen etter varmegjenvinner holder seg under 20 °C, selv når utetemperaturen kommer opp mot 27 °C.

Med tilluftstemperatur 20 °C vil vi holde romtemperaturene innenfor de kravene Arbeidstilsynet stiller. Det betyr igjen at man kan klare seg kun med kjøling via befuktning.

Mange fordeler

For dette prosjektet, som er en rehabilitering med vernet fasade, er det et vesentlig fortrinn at man ved denne løsningen unngår skjemmende utedeler. Man kunne også slippe et kostbart system med utvendig solavskjerming, noe som ville ha vært vanskelig å realisere på en vernet fasade.

Vannforbruket ved løsningen er begrenset. Til for eksempel 25 000 m³/h bruker en 0,02 l/s. I Bergen er det i et meteorologisk normalår i overkant av 341 timer per år med temperatur over 18 °C. For et kontorbygg, med driftstid fem av syv dager i uken, er timeantallet ca. 240. For en skole som i tillegg har sommerstengt vil antall timer med behov for kjøling være godt under 200.

Vann er de fleste steder i Norge ikke er en knapphetsressurs. For rehabiliteringsprosjektet vårt forventer vi at vi i løpet av en sesong vil bruke ca. 30 m³ vann. Prisen for dette er meget beskjeden: Ca. 800 kroner i året!

Det gjøres oppmerksom på at man normalt må søke vann- og avløpsetaten i den aktuelle kommunen om tillatelse til å bruke drikkevann til kjøleformål.