Diskussion Ecoterm - Frostskyddsreglering i batterivärmeväxlare: Utvärdering av värmeväxlare av

För Ecoterm har mätningarna varit betydligt mer framgångsrika, både med logg-ning med växlarens egna givare via DUC samt de mätlogg-ningar som utförts med UNI-T UT330B dataloggare. Alla resultat för Ecoterm är väntade, rimliga och har låg varians. För att kunna utföra mer detaljerade beräkningar och erhålla mer kvantifierbara resultat behövs dock alla parametrar loggas samtidigt med lika samplingsintervall under längre period. För parallellkopplade värmeväxlare, som Ecoterm i detta fall, bör data för samtliga värmeväxlare på samma vätskekrets

loggas. Detta för att få en rättvisare helhetsbild över hela systemet som är mer jämförbar med Econet-enheten.

5 Slutsats

Detta examensarbete jämför två batterivärmeväxlares frostskyddsreglering vid Norr-lands Universitetssjukhus i Umeå, båda värmeväxlarna är tillverkade av Fläkt Woods. Ena växlaren är från tidigt 2000-tal, Ecoterm, den andra från 2017, Econet.

För Ecoterm aktiveras frostskyddet vid uteluftstemperaturer ≤ −14^◦C för att hålla inloppstemperaturen på vätskekretsen till frånluftsbatteriet ≥ −5^◦C. Un-der mätperioden har detta förhindrat all frostbildning. Däremot går viss värme, som annars skulle kunna återvinnas, förlorad i och med att frostskyddet aktive-ras tidigare än det egentligen behövs. Detta är extra tydligt de kallaste dagarna när frostskyddet aktiveras tidigt medan daggpunktstemperaturen är avsevärt lägre än vätsketemperaturen och relativt mycket värme går förlorad. Med bättre frost-skyddsreglering skulle denna onödiga avfrostning kunna undvikas och mer värme återvinnas. Är dessutom η_T högre för växlaren kommer gränsvärdet för vätske-temperaturen nås vid högre uteluftstemperatur eftersom större energiåtervinning bidrar till större temperaturdifferenser inom växlaren. Ju tidigare ett frostskydd som enbart styrs mot en parameter beroende av uteluftstemperaturen aktiveras desto mer värmeåtervinning kommer växlaren gå miste om. Detta eftersom dif-ferensen mellan vätsketemperaturen och daggpunktstemperaturen kommer öka ju kallare det blir, vilket leder till att avluftstemperaturen stagnerar istället för att fortsätta sjunka som vore fallet om all värme kunde återvinnas.

För Econet verkar det finnas flertalet fel vid loggning av parametrar från väx-larens givare, främst luftfuktighet, samtliga temperaturer på vätska och luft, fram-förallt avluften. Detta bör ses över. Baserat på de få mätningar som utförts på plats verkar dock inte dessa fel påverka prestandan märkbart, men framförallt verkar luftfuktigheten ha något typ av givarfel.

På grund av bristande kvalitet på loggad mätdata från Econet behövs ytterli-gare studier för att kvantifiera mer exakta skillnader i hur frostskyddsregleringen påverkar energiåtervinningen i de båda värmeväxlarna. Förutsatt att de loggade värdena på frostskyddssignalen för Econet stämmer verkar dock frostskydd i form av shuntreglering nästan aldrig behövas för det undersökta intervallet av T_u. Det-ta beror nog till stor del på att spetsvärmen sätts in direkt på värmeväxlarens vätskekrets, något som höjer T_v något.

För utvärdering av enbart frostskyddsregleringen vore det intressant att und-vika spetsvärme i vätskekretsen för Econet. Detta kommer leda till lägre Tv och T_a samt aktivera frostskyddet fler gånger. Eftersom Econet inte är konstruerad för sådan drift vore detta inte optimalt för värmeåtervinning men vore intressant för

att retroaktivt kunna ändra frostskyddsregleringen hos befintliga värmeväxlare, såsom Ecoterm.

Överlag verkar frostskyddsregleringen fungera väl för Econet även om behovet är begränsat, medan den för Ecoterm aktiveras i onödan. För att kvantifiera hur mycket effektivare Econets frostskyddsreglering faktiskt är behövs vidare studier med mer kontrollerade mätningar. Detta bör utföras vid annan plats om värme-växlarens inbyggda givare ska användas, alternativt bör systemet vid NUS ses över för att kunna logga samtliga parametrar samtidigt och dessutom identifiera de fel som uppstått vid loggningen av Econet. Med fördel sker vidare studier i kallare klimat eller i byggnader med högre fukttillskott för att kunna utvärdera alla steg i Econets frostskyddsreglering.

För att optimera frostskyddet ytterligare bör man undersöka möjligheter att undvika frostbildning utan att minska verkningsgraden. Kan man exempelvis mins-ka fuktinnehållet i frånluften på ett effektivt sätt minsmins-kas därmed beroendet av byggnadens fukttillskott samtidigt som man kan hålla en fortsatt hög verknings-grad vid kalla temperaturer.

Referenser

[1] Fläkt Woods. Teknisk Handbok - Luftbehandlingsteknologi. 2013.

[2] Fläkt Woods. Econet Premium - Flexibel energiåtervinning för eQ luftbe-handlinsaggregat, med upp till 80% verkningsgrad och 0% korskontaminering.

2017.

[3] Västerbottens Läns Landsting. Driftkort TA004-FA004 TA005-FA005. Au-gusti 2002.

[4] Fläkt Woods. Econet Premium - Felsökningsmanual/vanliga frågor. 2015.

[5] A. K. Singh m. fl. “Numerical calculation of psychrometric properties on a calculator”. I: Building and Environment 37.4 (april 2002), s. 415–419. issn:

0360-1323.

[6] Boverket. “Så mår våra hus - redovisning av regeringsuppdrag beträffande byggnaders tekniska utformning m.m.” I: (september 2009). issn: 978-91-86342-29-6.

[7] Folkhälsomyndigheten. “FoHMFS 2014:14 Folkhälsomyndighetens allmänna råd om fukt och mikroorganismer”. sv. I: (2014), s. 8.

[8] Mohammad Rafati Nasr m. fl. “A review of frosting in air-to-air energy ex-changers”. I: Renewable and Sustainable Energy Reviews 30 (februari 2014), s. 538–554. issn: 1364-0321.

[9] Mohammad Rafati Nasr m. fl. “Evaluation of defrosting methods for air-to-air heat/energy exchangers on energy consumption of ventilation”. I: Applied Energy 151 (augusti 2015), s. 32–40. issn: 0306-2619.

[10] Maria Justo Alonso m. fl. “Review of heat/energy recovery exchangers for use in ZEBs in cold climate countries”. I: Building and Environment 84 (januari 2015), s. 228–237. issn: 0360-1323.

[11] Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå Universitet. Väderdata från TFE’s väderstation till CSV format. Hämtad: 2018-04-17. url: http:

//www8.tfe.umu.se/weatherold/csv.html.

A MATLAB-kod

Här redovisas kod för MATLAB, för vissa funktioner och script krävs MATLAB version R2018a.

31 B6_ETA=r e a d t a b l e (’B6_ETA. c s v ’) ;

63 B6TAU(B6TAU. Tu== −6.440000000000000 ,:) = [ ] ;

64 B6TDU(B6TDU. Tu== −6.440000000000000 ,:) = [ ] ;

66 %T a b e l l f ö r a t t b e r ä kna f u k t t i l l s k o t t

67 B6FW=o u t e r j o i n ( f6m , t f e , ’ MergeKeys ’ , t r u e ) ;

68 B6FW= f i l l m i s s i n g (B6FW, ’ l i n e a r ’ ,’ EndValues ’ , ’ n e a r e s t ’) ;

69 %Tar b o r t g r ä nsv ä r d e n dä r v i s s d a t a s a k n a s

70 a=d a t e t i m e ( 2 0 1 8 , 2 , 2 , 0 , 0 , 0 ) ;

71 b=d a t e t i m e ( 2 0 1 8 , 3 , 2 , 0 , 0 , 0 ) ;

72 B6FW(B6FW. Datum < a , : ) = [ ] ;

73 B6FW(B6FW. Datum > b , : ) = [ ] ;

75 B6VETA=o u t e r j o i n (B6_TV, B6_ETA, ’ MergeKeys ’ , t r u e ) ;

76 B6VETA= f i l l m i s s i n g (B6VETA, ’ l i n e a r ’,’ EndValues ’ , ’ n e a r e s t ’) ;

78 %−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

80 %Ber ä knar f r å n l u f t s v e r k n i n g s g r a d

81 BY=100.∗ Fverk ( b6Ta . Tf , b6Ta . Ta , b6Ta . Tu) ;

82 BX=b6Ta . Tu ;

83 %Ber ä knar t r e n d l i n j e som andragradspolynom

84 xb6 = l i n s p a c e( − 2 3 . 5 , 3 ,l e n g t h(BX) ) ;

85 [ B6_p, ~ ,B6_mu ] = p o l y f i t(BX, BY, 2 ) ;

86 e t a b 6 = p o l y v a l(B6_p , xb6 , [ ] , B6_mu) ;

88 %Ber ä knar f u k t t i l l s k o t t i byggnaden

89 b6fw=f u k t k v o t (B6FW. Tf ,B6FW.RH)−f u k t k v o t (B6FW. Tu_TFE,B6FW.

RH_TFE) ;

91 %−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

Script för beräkningar av Econet, manuellt loggad data

1 % Ber ä knar p a r a m e t r a r av i n t r e s s e f ö r vä rmev ä x l a r e n i h j ä l t a r n a s hus med m a n u e l l t l o g g a d d a t a .

3 %−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

5 %I m p o r t e r a r d a t a f r ån . csv− f i l e r

6 HH=r e a d t a b l e ( ’HH. c s v ’) ;

8 %−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

10 %Ber ä knar i n t r e s s a n t d a t a

12 %Ber ä knar d a g g p u n k t s t e m p e r a t u r , a b s o l u t f u k t i n n e h å l l

13 HH_Td=daggpunkt (HH. Tf , 1 0 ) ;

14 Fw=f u k t k v o t (HH. Tf ,HH.RH) ;

15 Fwute=f u k t k v o t (HH. Tu , 1 0 0 ) ;

16 dFw=Fw−Fwute ;

18 %Ber ä knar t e m p e r a t u r v e r k n i n g s g r a d e n

19 HH_Tverk=Tverk (HH. Tt ,HH. Tf ,HH. Tu ,HH. Tv42 ,HH. Tv4 ,HH. Tv2 ,HH.

SV1A) ;

21 %Ber ä knar p o l y n o m i s k t r e n d l i n j e av v e r k n i n g s g r a d e n s t e m p e r a t u r b e r o e n d e

22 xhh = l i n s p a c e( −20 , −8 ,50) ;

23 [HH_p, ~ ,HH_mu] = p o l y f i t(HH. Tu , HH_Everk , 2 ) ;

24 e t a h h = p o l y v a l(HH_p, xhh , [ ] , HH_mu) ;

26 %−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

Script för beräkningar av Econet, data från växlarens egna givare

38 o p t s = s e t v a r o p t s ( o p t s , ’ Datum ’ ,’ DatetimeFormat ’ ,’ yyyy−MM−dd

u t e l u f t t e m p e r a t u r e n

72 hhTF=j o i n t f e (HH_Tf, t f e ) ;

74 %T a b e l l f ö r d a g g p u n k t s r e g l e r i n g s s i g n a l

75 hhDPR=j o i n t f e (HH_DPR, t f e ) ;

77 %−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

79 %Ber ä knar i n t r e s s a n t d a t a

81 %Ber ä knar d a g g p u n k t s t e m p e r a t u r , a b s o l u t f u k t i n n e h å l l och f u k t t i l l s k o t t

82 hh_td=daggpunkt ( hhTd . Tf , hhTd .RH) ;

83 hh_fw=f u k t k v o t ( hhTd . Tf , hhTd .RH)−f u k t k v o t ( hhTd . Tu , hhTd .RH_1)

;

84 % %Tar b o r t o r i m l i g t hö ga vä r d e n

85 hh_td ( hh_fw > 0 . 0 0 2 5 , : ) = [ ] ;

86 hhTd ( hh_fw > 0 . 0 0 2 5 , : ) = [ ] ;

87 hh_fw ( hh_fw > 0 . 0 0 2 5 , : ) = [ ] ;

89 %Ber ä knar t e m p e r a t u r v e r k n i n g s g r a d

90 Teta =100.∗ Fverk ( 2 1 , hhTa . Ta , hhTa . Tu) ;

91 X=hhTa . Tu ;

93 %−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

Funktion för beräkning av frånluftsverkningsgrad

Funktion för beräkning av temperaturverkningsgrad kompenserad för spetsvärme

Funktion för att lägga in väderdata från TFE i befintlig tabell vid närms-ta tidpunkter

1 f u n c t i o n [ t a b l e 1 ] = j o i n t f e ( t a b l e 1 , t a b l e t f e )

2 %JOINTFE Lä g g e r i n kolumner med vä d e r d a t a f r ån t f e t i l l

annan t a b e l l

In document Frostskyddsreglering i batterivärmeväxlare: Utvärdering av värmeväxlare av modell Ecoterm och Econet (Page 26-39)