Mätning utfördes under perioden 21/02-06/03 2020 utan några driftändringar för avfuktaren under mätperioden. Ofiltrerad mätdata i Figur 9 visar att luftfuktigheten i ishallen varierar mellan 55-75 %. När relativa fukthalten i ishallen är under 60 % så slutar avfuktaren att värma upp regenerationsluften tills regenerationstemperaturen är än egenvald gräns och då stängs avfuktaren av helt. Detta reflekteras tydligt i en inzoomning över mätperiod i Figur 10 eftersom torrluftens fukthalt närmar sig pro-cessluftens fukthalt vilket händer när avfuktaren är avstängd. Ismaskin användes mel-lan perioderna för hockeymatchen och innan matchen startades vilket höjer fuktighet markant. Matchen hade också många åskådare vilket påverkar luftkvalitén. Process-luftens fukthalt är över börvärdet under vissa tidsintervall då avfuktaren inte är i drift (se torrluftens fukthalt). Under nattimmar när elpriset är ”billigt” (00:00-06:00) är det sannolikt att kylsystemet prioriteras över avfuktningssystemet vilket gör att processluftens fukthalt är över börvärdet. Under dagtimmar så används inte kylsystemet i samma utsträckning som på natten men belysningssystemet är igång vilket kan leda till att processluftens fukthalt är högre än börvärdet om också kylsy-stemet är igång. Detta sker i synnerlighet vid hockeymatcher som kylsykylsy-stemet
Lufthastighet [m/s] Kanaldiameter [m] Luftflöde [m3/s]
Uteluft 6,20 0,200 0,20
Processluft 12,10 0,315 0,94
Våtluft 5,65 0,200 0,18
Torr luft 9,30 0,315 0,73
brukar vara igång någon timme innan matchstart och som belysningen går på full-drift vid match vilket gör att avfuktaren tänks gå igång när kylsystemet stängs av vid matchstart. Avfuktaren är igång med lika stor grad när fukthalten är över börvärdet mellan 21:30-02:30 fast arenan kan antas vara tom för en stor del av den tidspe-rioden. Det tar ungefär 60 minuter för torrluftens fukthalt att gå från ”torr till våt”
och ungefär 150 minuter för avfuktaren att avfukta luft från 70 % relativ fukthalt till under börvärdet (60 %) medan ishallen är tom. Det betyder att det tar tid innan av-fuktningen har effekt på inomhusluftens fukthalt.
Figur 9. Uppmätta temperaturer och relativa fuktigheter i avfuktaren under perioden 21/02-06/03 2020.
Processluft [°C] Uteluft [°C] Torrluft [°C] Uteluft [%RH] Processluft [%RH] Torrluft [%RH]
Börvärde RH=60 %
Figur 10. Inzoomad bild av uppmätta temperaturer och relativa fuktigheter i avfuktaren under en dag 05/03-06/03 2020 tills dataloggarna togs ned. Markerade områden visar perioder där observerade aktiviteter ägde rum vilket är känt för att öka fukthalten i ishallar. Innan kl:09:00 är det okänt vad som skedde i ishallen.
Mätdata presenterat i Figur 11 visar att inomhustemperaturen håller sig mellan -3,1 och 4,1 °C medan utomhustemperaturen varierar från -9,1 till 7,0 °C. Det betyder att vädret var milt under mätperioden. Dataloggen på läktaren är placerad högre upp i ishallen vilket gör att lufttemperaturen är högre än för dataloggen placerad vid spelarbåsen. Skillnaden i lufttemperatur mellan läktaren och spelarbåsen är större vid höga utomhustemperaturer. Temperaturförhållandet i PF Arenan (samt utom-hus) och mätningarna som utfördes på den ventilerade ishallen i studierna från Palmowska och Lipska (2016, 2018) skiljer sig inte mycket för inomhus- och ute-temperaturer även då ishallen var ventilerad. PF Arenan har lägre fukthalter vilket indikerar att avfuktaren är överdimensionerad eller felstyrd men det har inte obser-verats någon takkondens i PF Arenan från ansvariga i LSK heller.
Figur 12 visar medelvärden för inomhustemperaturer, relativa fukthalter och den lägsta observerade istemperaturen i ishallen under mätperioden. Den röda linjen il-lustrerar när fuktflödet i Ekvation (2) är XL = Xis. När XL>Xis så flödas fukt mot isen vilket leder till frostbildning på planen. Den befintliga styrningen undviker kon-densfenomenet bäst vid låga rumstemperaturer. Mellan medeltemperaturer 3 till 4 °C så behöver den relativa fukthalten vara ~50 % och mellan -3 till -2 °C så kan
Processluft [°C] Uteluft [°C] Torrluft [°C] Uteluft [%RH] Processluft [%RH] Torrluft [%RH]
Börvärde RH=60 %
Användningav ismaskin Hockeyträning Hockeymatch Användningav ismaskin Hockeymatch
den fukthalten vara över 80 % när istemperaturen är -4,5 °C. Temperaturmätningar som utfördes på inomhusluften konfirmerar EKA (2020):s slutsats om att RH styr-ning är underdimensionerad i varma förhållanden och slösar energi i kalla förhållan-den.
Figur 11. Mätdata som visar temperaturförhållandet mellan inomhus och utomhus för höjderna 1,2 och 5,4 meter över isplanen under mätperioden 21/02-06/03 2020.
Figur 12. Mollierdiagram som visar lufttillstånden i PF arena baserat på mätdata och den lägsta temperaturen observerat av isplanen. Till höger om isplanens daggpunkt (röda linjen) så uppstår kondensfenomenet.
Spelarbås (H=1,2 m) Läktaren (H=5,4 m)
-5
För en djupare analys av avfuktaren så behövs data filtreras för de tidpunkter som av-fuktaren är igång. En förenklad filtrering enligt Xproc∙0,5>Xtorr användes på grund av följande anledningar:
• Mätintervallet är 10 minuter
• Det tar 60 minuter för torrluften att nå lika fukthalt som processluften
• Ishallar har låga temperaturer så den absoluta fukthalten minskas förhållande-vis lite vid avfuktning vilket kan illustreras av ett mollierdiagram.
• Resulterar i enbart fyra ogiltiga mätpunkter utav 1063 giltiga punkter enligt prestandaekvationer.
• Bortfiltrerad data för olika filtreringsfaktorer illustreras i Bilaga A.
Vid analys utav filtrerad data så används medelvärden för lufttillstånd, energianvänd-ning och andra prestandaparametrar beroende på utomhustemperaturen. Tabell 2 visar medelvärden för uppmätta lufttemperaturer och absoluta fuktinnehållet i luft-strömmarna i avfuktare samt regenereringstemperaturen (Treg) beräknad med Ekvat-ion (1).
Avläsning av Tabell 2 visar tydligt att processluftens fuktinnehåll ökar med höjda utetemperaturer till följd av RH-styrning och således ligger XPL under isytans dagg-punkt för utetemperaturer under 0 till 1 °C. Temperaturen för uteluft är högre än utetemperaturen vid låga utetemperaturer men uteluftens temperatur är lägre än utetemperaturen vid höga utetemperaturer. Det betyder att värmeöverföring mel-lan avfuktaren och omgivningen har väsentlig effekt på lufttillstånden i avfuktaren.
Regenereringstemperaturen ökar från 47 till 63 °C med utetemperaturen istället för att hållas konstant eftersom uteluftens och processluftens fuktinnehåll också ökas.
Låga regenereringstemperaturer betyder att varvtalet på hjulet kan hållas lågt så att mer fukt i processluften kan absorberas per varv. Mindre värme kan återvinnas från våtluften vid låga utetemperaturer än vid höga. Regenereringsluftens och våtluftens entalpi jämförs i Bilaga A där skillnaden mellan entalpierna varierar mellan
3,78 kJ/kg till 5,72 kJ/kg.
Medelvärden för avfuktarens effektivitet vid olika utetemperaturer visas i Tabell 3, där Treg-TUL är temperaturökningen efter värmebatteriet. XPL-XUL är fukt som tas bort från luften i ishallen. Wreg är den effekt som krävs för uppvärmning av uteluften till regenereringstemperaturen. MRC är avfuktningskapacitet av sorptionshjulet. ηth
är en inverterad termisk verkningsgrad vilket är lämpad för PF Arenan. Eftersom när ishallen uppvärms så behöver isens kylsystemets energianvändning öka för att kompensera för temperaturökningen. Avfuktningsverkningsgraden (ηav) är hur mycket fukt som avfuktas jämfört med den maximala mängden fukt som kan avfuk-tas. Regenereringsverkningsgraden (ηreg) är mängden latent värme på avfuktningssi-dan jämfört med den sensibla värmen på regenereringssiavfuktningssi-dan.
Det kan ses i Tabell 3 att uppvärmningen av uteluften och dess temperaturökning följer varandra linjärt. Detsamma gäller för avfuktningskapaciteten och mängden ab-sorberad fukt. Termiska verkningsgraden minskas med högre inomhustemperatur.
Medelvärden för processluften för intervallet -3 till -2 °C visar att värdena för pre-standaparametrarna avviker i större grad än de i temperaturintervallet -2 till 2 °C.
Anledning är att avfuktningsbehovet i ishallen är som minst vid kalla temperaturer och således är avfuktaren igång mindre under intervallet. Därför är det tänkbart att medelvärdena i intervallet slumpmässigt avviker i större grad än förväntat. Liknande resonemang kan användas för att förklara fluktueringar för medelvärden i Tabell 2 som det syns tydligt att vissa temperaturintervall i Figur 11 har mindre mätpunkter än andra och att de är ojämnt fördelade för inomhustemperaturerna i respektive in-tervall. Om mätningen varade över en längre period än två veckor så kan det antas att medelvärdena skulle följa varandra i en större grad.
Den högsta regenereringseffekt under mätperioden är 13,07 kW där maxeffekt är 18 kW. Elanvändning för avfuktaren under mätperioden är 2,58 MWh/14 dagar vil-ket motsvarar ungefär 23 % av PF Arenans elanvändning under två veckor mellan Feb-Mars under normala år (se Bilaga A). Uppvärmning av uteluften står för 1,93 MWh och fläktar 0,66 MWh.
Tabell 2. Medelvärden för olika lufttillstånd i avfuktaren beroende på utomhustemperaturen och ifall avfuktaren är igång. Xreg antas vara lika som XUL.
Tabell 3. Medelvärden för avfuktarens prestanda beroende på processluftens temperatur medan avfuktaren är igång.
TPL
Tabell 4 redovisar ofilterade medelvärden för lufttillstånd i ishallen och takytans temperatur vid olika antagna istemperaturer uträknat med Ekvation (22). Dagg-punkter (TD) för både processluft och inneluft är lägre än takytans temperatur för alla istemperaturer. Det betyder att ingen kondens eller frostbildning framkommer på takytan. Skillnaden mellan takytans temperatur och inneluftens daggpunkt är mindre 2 °C för utetemperaturerna -9 till -7 °C och medelvärdet för temperatur-skillnaden ökar vid höjd utetemperatur. Dock så visar Figur 13 att daggpunkten är större än takytans temperatur under korta perioder som uppstår innan torrluftens fukthalt blir låg i en längre tid. Det fastställdes tidigare att fukthalten i ishallen ökar när en ismaskin används och då drar avfuktaren igång. Denna aktivitet kan tänkas uppstå när torrluftens fukthalt är låg. Därmed vid en plötslig användning av ismaskin så tillkommer mer fukt än vad avfuktaren med befintlig styrning klarar av för att undvika kondensbildning på takytan. Notera att medelvärden för inneluftens dagg-punkt är för mätdata placerad ungefär vid mittennivån i PF Arenan och inte direkt under takytan, så det är möjligt att ingen frostbildning faktiskt uppstår när TD>Ttak
eftersom det framkommer i sådan liten omfattning. Men Figur 13 konfirmerar att luftströmning i PF Arenan inte är kortsluten eftersom att genomsnittsdaggpunkten för spelarbåset och läktaren (Tmi,D) följer processluftens daggpunkt (TPL,D). Samtidigt som 5/6 av torrluften tillförs ovanför isplanen (mittendelen av ishallen) medan Tmi,D
visar daggpunkten längs väggarna i PF Arenan.
Tabell 4. Medelvärden för takytans temperatur och inneluftens tillstånd för olika utomhustemperaturer där isens temperatur varierar från -4,5 till -3,5 °C. Kondens/frostbildning sker inte på takytan när TD<Ttak. Datan är ofiltrerad.
Figur 13. Frost/kondensanalys på takytan under mätperioden. Daggpunkten baseras på temperatur- och fuktmätningarna i PF Arenan. RHTL är torrluftens fukthalt.
-300
T_tak med T_is=-4.5 °C T_tak med T_is=-4,0 °C T_tak med T_is=-3,5 °C
T_mi,D T_PL,D RH_TL
4.2 Styrning i PF Arenan jämfört med andra ishallar