Olika avfuktare och deras för- och nackdelar

Luftavfuktare är antingen uppbyggda för att kyla och avfukta luften via en konden-sationsavfuktare eller genom att enbart avfukta luften med en sorptionsavfuktare.

Kondensationsavfuktare kyler luften så kondens bildas och sedan återuppvärms den torra luften medan en sorptionsavfuktare använder sig av en fuktabsorbent för att

torka luften och sedan leda bort den våta luftströmmen. En kombiavfuktare utnytt-jar både sorptions- och kondenstekniken. En fördel med sorptionsavfuktare är att de fungerar i kalla klimat där temperaturen är under +5 °C (Testlab, 2014).

Fuktabsorbenten kan vara i flytande form eller i fast form. En sorptionsavfuktare som använder flytande fuktabsorbent är uppdelad i två avskilda enheter: avfuktnings-enheten och regenerationsavfuktnings-enheten. Processluft tas in i avfuktningsavfuktnings-enheten och uteluft i regenerationsenheten medan den flytande fuktabsorbenten pumpas i en cy-kel mellan enheterna. Fukt i processluften absorberas av absorbenten som sedan kondenseras av i regenerationsenheten (Sahlot och Riffat, 2016).

Typiskt för sorptionsavfuktare som använder fuktabsorbent i fast form är att själva absorbentmaterialet är en skiva som roterar. Denna avfuktningsteknik kallas för ro-terande sorptionshjul. Fuktabsorbent är tillräckligt porös så luft kan flöda igenom absorbenten men samtidigt kan hjulet absorbera fukt från luften. Processluft och re-generationsluft är uppdelad i vardera luftkanaler vilket illustreras i Figur 1. Process-luftens fukt absorberas av sorptionsmaterialet som sedan roteras till regenerationska-nalen där uppvärmd regenerationsluft torkar (avfuktare) sorptionsmaterialet.

Figur 1. Roterande sorptionsavfuktare med fuktabsorbent i fast form (Rambhad, Walke och Tidke, 2016).

Sahlot och Riffat (2016) utvärderar att avfuktare med flytande absorbent har låga tryckfall vilket leder till att regenerationstemperaturen är lägre och således minskas uppvärmningsbehovet i avfuktaren. Men avfuktningstekniken har generella problem som kan göra teknik olämplig i vissa situationer. Problem som kan tänkas uppstå i en ishall är:

• Om den flytande absorbenten blandas med processluft kan personer utsättas för skadliga i partiklar från torrluften. Membran kan separera partiklarna från luftflödena men ger lägre massöverföring (Jain, Tripathi och Das, 2011).

• Fuktabsorbenten kan kristalliseras om absorbents temperatur minskar vilket hindrar massöverföring i avfuktaren (Mei och Dai, 2008).

• Omvänd avfuktning tillkommer under vissa absorbenttemperaturer och fukthalter för processluften så att fukthalten i processluften ökar istället för

”avfuktas” (Li, Zhang och Wang, 2013).

Uttorkningsförmågan för solida fuktabsorbenter är större än för flytande men rege-nerationstemperaturen är också högre i avfuktaren (Sahlot och Riffat, 2016). För att avgöra effektivitet av en roterande sorptionsavfuktare så används

avfuktnings-kapacitet (MRC), avfuktningsverkningsgrad och termisk verkningsgrad. I sorptions-hjul är den termiska verkningsgraden likvärdig till termisk verkningsgrad av en vär-meväxlare (andel återvunnen temperatur) medan avfuktningsverkningsgrad är den verkliga avfuktningen dividerat med den ideala avfuktningen. Avfuktningskapacitet är mängden vatten som ”avfuktas” från processluften per tidsenhet. Ali Mandegari och Pahlavanzadeh (2009) utför experiment på sorptionshjul i varma klimat som vi-sar att den termiska verkningsgraden minskas med regenerationstemperaturen men avfuktningsverkningsgraden ökar och när varvtalet på sorptionshjulet ökas så höjs alla verkningsgrader. Det betyder att roterande sorptionsavfuktare kan använda två styrmetoder för att möta avfuktningsbehovet.

Sheng m.fl. (2014) utför experimentell- och regressionsanalys på sorptionshjul och menar att utetemperatur, uteluftens fuktighet, regenerationstemperaturen, luftflö-den, flödesbalansen (V_reg/V_proc) och varvtalet på sorptionshjulet har stor relevans för hur effektiv en avfuktare är. Det visas också att avfuktningskapacitet påverkas i större grad av regenerationstemperaturen och uteluftens fukthalt gentemot av luft-flödet för processluft och regenereringsluft. Zheng, Worek och Novosel (1995) me-nar att det är mer effektivt att öka regenerationstemperaturen för låga temperaturer om avfuktningsverkningsgrad är av intresse.

PF Arenan återanvänder inte värmen i våtluften så en högre temperaturverknings-grad innebär att processluftens temperatur är lägre och på så sätt minskas kylbehovet i ishallen. Så temperaturverkningsgraden i studieobjektet betyder inte nödvändigtvis att arenan återvinner mer värme utan minskar värmen som andra energisystem i are-nan måste tillföra.

Optimal styrning av en roterande sorptionsavfuktare varierar med tillståndet av pro-cess- och regenerationsluften. Zheng, Worek och Novosel (1995) utför analytisk modellering för att ta reda på den optimala styrningen under olika förhållanden av process- och regenerationsluften. Följande resultat erhölls:

• Ökning av processluftens temperatur eller fukthalt i regenerationsluften in-nebär högre fukthalt i torrluften och således sämre avfuktningsverknings-grad.

• Ökning av processluftens fukthalt medför högre fukthalt i torrluften och då ökas avfuktningskapaciteten.

• Varvtalet på sorptionshjulet bör öka när processluftens temperatur och fukt-halt ökar eller om regenereringsluftens temperatur ökar över 90 °C.

• Varvtalet på sorptionshjulet bör minskas när regenerationsluftens fukthalt ökar.

• Om regenereringsluftens temperatur är under 90 °C men ökar i temperatur så bör varvtalet minskas för att nå optimal avfuktningsverkningsgard.

Energianvändningen i en avfuktare kan fördelas mellan fläktar och uppvärmning av regenerationsluften. Därför är det viktigt att ta hänsyn till både fläktarnas

ef-fekt (Wel) och effekt för uppvärmning av regenereringsluften (Wreg). De Antonellis, Joppolo och Molinaroli (2010) utför simulering för att undersöka hur energianvänd-ning förhåller sig till avfuktenergianvänd-ningskapaciteten i en roterande sorptionsavfuktare vid olika varvtal och processkanalens cirkelsektorsvinkel. Figur 2 visar optimalt varvtal och cirkelsektorsvinkel för olika prestandaparametrar under ett varmt och fuktigt utomhusklimat. Linje A visar att vid flödesbalans så är MRC proportionell mot fläkt-effekten delat med MRC (Wel/MRC). Med andra ord så är fläkteffekten konstant vid flödesbalansen (vproc=vreg=1 m/s). Linje B visar att regenerationsuppvärmningen är som lägst vid låga varvtal och stora processluftsinlopp vilket överensstämmer med tidigare forskning från Zheng, Worek och Novosel (1995).

Figur 2. MRC, Wreg/MRC, Wel/MRC och Xin-Xut som funktion av varvtalet och vinkel (θproc). Punkt A visar det optimala förhållandet för MRC och Wel/MRC medan punkt B visar det optimala förhållandet för Wreg/MRC. Indata: vproc=vreg=1 m/s, Tproc=16 °C, Treg=80 °C, Tute=31 °C, Xproc=8,5 g/kg (De Antonellis, Joppolo och Molinaroli, 2010).

Kang, Choi och Lee (2018) menar att under ideala förhållanden så sker regenerering och avfuktning med isentalpiska och isohumea (konstant fuktinnehåll) processer. Det betyder att regenereringstemperaturen under ideala förhållanden är uteluftens en-talpi dividerat med luftens isobara värmekapacitet. Men i verkligheten så är ental-piskillnaden över avfuktningsprocessen (h_TL - h_PL) är större än noll. Skillnaden kan

förklaras med termodynamikens andra huvudsats. Eftersom regenereringsluften har högre temperatur än processluften och rumsluften i en ishall, så kan det antas att en-talpiskillanden för avfuktningsprocessen och regenereringsprocessen är lika stora.

Enligt detta resonemang kan regenereringstemperaturen uttryckas som i Ekvat-ion (1) med antaganden att ingen värmeöverföring sker mellan avfuktaren och ishal-len och att den absoluta fuktigheten är konstant vid uppvärmning av uteluften. Detta resonemang är i linje med forskning av Charoensupaya och Worek (1988), Stabat och Marchio (2009) och Yamaguchi och Saito (2013). Nackdelen med resone-manget är att det antar att avfuktaren inte upplever någon värmeförlust till omgiv-ningen.

T_reg = h_VL - (h_TL - h_PL)

C_p (1)