Optimera prestandan hos luftbehandlingsaggregat med smart design för ”Netto noll”

Vårt program för Livscykelkostnad (LCC)

 

FläktGroups LCC-program kan beräkna kWh i energiförbrukning, driftskostnader och tillhörande CO₂-utsläpp för varje aggregat som konfigureras i vårt produktvalsprogram. Vi kan även använda det för att förstå vilken värmeåtervinningsgrad som är optimal. Prestandadata i programmet är granskade av Eurovent. Koldioxidintensiteten för elproduktion [3] och kostnader [4] har hämtats från oberoende, fritt tillgängliga källor. Denna omfattande analys säkerställer att energiåtervinningens prestanda beaktas korrekt i livscykelbedömningar. Se referenserna nedan.

 

Koldioxidfonden ”Carbon Trust” i England

 

Grunden för detta tillvägagångssätt kommer från en publikation av Carbon Trust i England [5], som utvärderade prestandan hos värmeåtervinningssystem (HRS) under brittiska designförhållanden för fläktkonvektorsystem. Den visade att ett HRS med 80% termisk verkningsgrad kunde återvinna 100% av den energi som var tillgänglig för återvinning – vilket rapporten definierade som en årlig energieffektivitet (AEE) på 100%. Med andra ord, under typiska brittiska förhållanden fångar en värmeväxlare med 80 % verkningsgrad all praktiskt återvinningsbar energi från frånluften. Det visar hur välkalibrerad energiåtervinning kan fånga all användbar termisk energi i verkliga tillämpningar

 

Att sträva efter högre HRS-effektivitet kan vara kontraproduktivt. Även om den termiska återvinningen kan öka, leder de högre tryckfallen till ökad fläktförbrukning, vilket överväger eventuella marginella vinster i värmeåtervinning. Därför representerar ett HRS med 80 % verkningsgrad den optimala balansen mellan återvunnen energi och ytterligare systemenergiförbrukning för typiska klimat och system.

 

Bekräftelse av Koldioxidfondens analys

 

 

Om man antar en tilluftstemperatur på 17°C, en frånluftstemperatur på 23°C och ett värmeupptag på 1°C från fläkten, blir resultatet en värmelast på värmebatteriet som är noll. Detta bör resultera i ett värmebatteri dimensionerat med en acceptabel säkerhetsmarginal men med reducerad kapacitet. Ett mindre värmebatteri ger lägre tryckfall och därmed lägre specifik fläkteffekt. När energiåtervinningssystem implementeras korrekt minskar de belastningen på värmebatterier och förbättrar därmed den totala systemeffektiviteten.

 

Efter att ha bekräftat den grundläggande principen som demonstrerats av Carbon Trust – att ett värmeåtervinningssystem (HRS) med 80 % verkningsgrad kan återvinna 100 % av den energi som är praktiskt möjlig att återvinna under brittiska designförhållanden – kan vi börja definiera vad "optimal effektivitet" i aggregatdesign innebär. Det är dock viktigt att förstå att målet inte är att uppnå 100 % verkningsgrad för enskilda komponenter, utan att uppnå bästa möjliga systemprestanda för det specifika projektet.

 

För att konfigurera ett aggregat för optimal energieffektivitet måste flera faktorer noggrant utvärderas:

 

• Geografisk placering, eftersom utomhustemperaturer och luftfuktighet varierar mellan regioner.
• Systemdesign, eftersom olika ventilationsstrategier (t.ex. deplacerande ventilation vs. fläktkonvektorer) kräver olika tilluftstemperaturer och luftflöden.
• Lokala energikostnader och elnätets koldioxidintensitet, vilket påverkar både den ekonomiska och miljömässiga påverkan av att driva systemet.

 

Det är också viktigt att skilja mellan verkningsgraden för själva värmeåtervinningsenheten och den årliga energieffektiviteten (AEE) för aggregatet. Exemplet från Carbon Trust visar att i ett välutformat system kan en värmeväxlare med 80 % verkningsgrad uppnå en AEE på 100 % – vilket innebär att den fångar all energi som praktiskt kan återvinnas under typiska förhållanden. Att försöka gå längre genom att använda en enhet med ännu högre verkningsgrad kan öka tryckfallen, vilket i sin tur ökar fläktens energiförbrukning och kan leda till minskad eller till och med negativ total systemeffektivitet.

LCC-analys för aggregatprestanda och effektivitet

 

För konsulter som ansvarar för att specificera aggregat som balanserar energieffektivitet, koldioxidmål och livscykelkostnader är datadrivna verktyg avgörande. LCC-analys hjälper till genom att simulera verklig prestanda baserat på projektspecifika faktorer såsom klimatförhållanden, lufttemperaturer, driftsscheman och lokala energikostnader. Diagrammen nedan visar typiska indata och resultat från LCC, vilket hjälper konsulter att verifiera designval med tydliga mått på energibehov, kostnader och CO₂-påverkan. Modellering av energiåtervinning spelar en avgörande roll i dessa simuleringar och påverkar både miljömässiga och ekonomiska resultat.

 

Diagram 1: Indatakonfiguration – LCC-inställningsparametrar

 

Detta formulär fångar alla kritiska projektspecifika indata – inklusive klimatzon, lufttemperaturer, driftstider och lokala energikostnader – som utgör grunden för simulering av aggregatprestanda. Det genererar sedan omfattande data, som visas i diagrammet nedan, och visar att värmeåtervinningens effektivitet måste anpassas till lokalt klimat och systemdesign för att vara effektiv.

 

Diagram 2: Energidiagram – Årlig energibehovsprofil

 

Detta diagram visar visuellt aggregatets årliga termiska prestanda, med uppdelning av uppvärmning, kylning och värmeåtervinningsbehov under årets gång.

 

 

Diagram 3: Energiberäkning – Sammanfattning av aggregatprestanda

 

Detta resultatblad sammanfattar det simulerade aggregatets energieffektivitet, fläkteffekt och årliga driftskostnader, vilket möjliggör direkt jämförelse av energianvändning och CO₂-utsläpp mellan systemkomponenter.

 

Med hjälp av dessa verktyg har vi analyserat många platser i Europa och jämfört två nivåer av energiåtervinning. En jämförelsetabell visas nedan, men den gäller endast för en specifik uppsättning av till- och frånluftsförhållanden. Eftersom dessa kriterier varierar från projekt till projekt och plats till plats bör den bästa lösningen alltid utvärderas för att minimera energiförbrukningen.

 

Detta diagram visar att för alla platser markerade i grönt är det bättre att ha 81 % värmeåtervinning än 85 %. Ju kallare det är, desto högre bör värmeåtervinningens effektivitet vara.

 

Andra designöverväganden

 

Kylåtervinning bör beaktas vid konfiguration av aggregatets kylbatterier. Dock leder för hög effektivitet till ökat tryckfall – vilket ökar fläkteffekten – samtidigt som kylningen endast förbättras marginellt. Per m³/s minskar en kylåtervinning på 85 % tryckfallet över kylbatteriet med <5 Pa jämfört med en kylåtervinning på 80 %, samtidigt som tryckfallet över HRS ökar med 80 Pa. Att optimera energiåtervinning för både uppvärmning och kylning kräver noggrann balans för att undvika ineffektivitet.  

 

Fläktar i aggregat dimensioneras vanligtvis för att minimera specifik fläkteffekt (SFP) vid maximalt designluftflöde. SFP är ett viktigt effektivitetsmått, definierat som den mängd elektrisk effekt (i kW) som krävs för att flytta en enhetsvolym luft (i m³/s). Lägre SFP innebär högre fläkteffektivitet och minskad energiförbrukning.

 

Vid VAV-applikationer (variabelt luftflöde) gäller att ju större nedreglering av luftflödet, desto mer avlägsnar sig fläkten från sin punkt för maximal effektivitet. Figur 5 nedan visar påverkan på aggregatets SFP vid fullt, 75 % och 50 % luftflöde.

 

Tabell: Aggregat och SFP för VAV-applikationer

 

Denna tabell visar SFP-värden för ett aggregat i ett VAV-system under olika fläktkonfigurationer och luftflödesförhållanden. För en enhet som normalt körs vid 50 % av det maximala designluftflödet kan en kostnadsminskning på 25 % uppnås med korrekt dimensionerade fläktar. Dessa har dessutom ett lägre inköpspris.

 

Slutsatser

 

Korrekt dimensionering av värmeåtervinning, värme- och kylbatterier är avgörande för att minska aggregatets koldioxidutsläpp och sänka driftskostnaderna för fastighetsägare. Att integrera energiåtervinning i dessa designval möjliggör ytterligare besparingar och utsläppsminskningar.

 

För VAV-system kan energieffektiviteten förbättras ytterligare genom att noggrant beakta det förväntade faktiska driftsluftflödet snarare än det maximala luftflödet.

 

Med tanke på det nästan oändliga antalet möjliga aggregatkonfigurationer är det mycket svårt för designers att fatta välgrundade beslut om den bästa lösningen för både kund och miljö. Ansvarsfulla aggregattillverkare bör kunna ge designers råd om den optimala lösningen på deras problem. Det bästa sättet att bevisa detta är genom att använda ett välutformat LCC-program som tillhandahåller data för kWh i energiförbrukning, driftskostnader och tillhörande koldioxidutsläpp. Detta säkerställer att strategier för energiåtervinning baseras på verkliga data.

 

Vad innebär egentligen optimal effektivitet?

 

Det finns inget enkelt svar på den frågan, eftersom verklig optimal effektivitet beror på många olika faktorer, som tidigare diskuterats. Allt beror på byggnadens och systemets specifika behov, vilket varierar från projekt till projekt. Den grundläggande principen är dock tydlig: optimal effektivitet innebär att uppnå lägsta möjliga energianvändning och koldioxidutsläpp för den prestanda som krävs. Det innebär att batterier dimensioneras korrekt, att designen konfigureras för realistiska luftflöden, och att rätt utrustning väljs utifrån driftförhållanden.

 

Konsulter måste ta hänsyn till denna utmaning när de väljer en ansvarsfull aggregattillverkare. Genom att samarbeta med oss på FläktGroup kan du vara trygg i att vi använder robusta verktyg för LCC-analys som möjliggör beslut baserade på verkliga data. Det inkluderar energianvändning (kWh), driftskostnader och tillhörande koldioxidutsläpp under systemets livslängd.

 

När du väljer eller specificerar aggregat är det alltid god praxis att kräva en fullständig LCC-analys tidigt i designprocessen. Det säkerställer att du inte bara uppfyller dagens projektmål – du framtidssäkrar även byggnadens drift, minskar långsiktiga kostnader och bidrar till att uppnå hållbarhetsmålen. När energiåtervinning används på ett intelligent sätt blir den central för att uppnå dessa långsiktiga prestandamål.

 

Utforska vårt sortiment av aggregat