Recension
Energiteknik och inomhusklimat
Även om ordet energi används till vardags som tekniskt begrepp är det relativt sent som det myntades som ett vetenskapligt begrepp. Det var speciellt ångmaskinernas frammarsch på 1800- talet som skapade ett behov att kunna mäta effektivitet och arbetsförmåga; tex. hur mycket vatten kunde en viss ångmaskin pumpa till en viss höjd per given mängd ved. Hur skulle man bedöma om en ångmaskin effektivt omvandlade ved eller kol till ”arbete” och om det fanns utrymmet att öka utbytet. Det är här begreppet energi kommer in. Ordet ”energi” är förmodligen baserad på
grekiskans ergon ( energeia, ”aktivitet”) för ”kraft” och lanserad som vetenskaplig term av Thomas Young 1807 (belägg för ordet energy i engelskan finns redan från år 1599). Den tyske läkaren Robert Mayer och den engelske experimentalisten James Joule hade båda under 1840-talet observerat hur tex. elektriska fenomen kunde ge upphov till rörelse och värme, eller omvänt, samtidigt som ”något” verkade förbli konstant i alla dess omvandlingar. Dessa insikter, samt noggranna mätningar av Joule, ledde fram till lagen om energins bevarande. Således, energin är konstant, men kan byta skepnad från tex. rörelse-energi till el-energi. Men energin är också förknippad med ett annat begrepp; nämligen exergi, förmågan att utföra arbete (tex. lyfta en tyngd en viss sträcka). Energi är inte densamma som exergi, för i annat fall skulle vi kunna lösa
”energiproblemet” en gång för alla med hjälp av en evighetsmaskin (perpetuum mobile). Istället degraderas energin vid varje omvandling och en ökande andel blir sk. anergi (som inte längre kan utföra arbete), alltmedan summan energi = exergi + anergi förblir konstant. Det är därför viktigt att spara på exergi och betona energieffektivtet.
Energiteknik handlar just om ”kraftmaskiner” för energiomvandlingar, de vetenskapliga
underliggande principerna samt de tekniska lösningarna. ”Det är energivetenskapernas uppgift att studera de lagar och samband som reglerar dessa omvandlingar”, konstaterar Alvarez (som bla.
undervisar vid Lunds Tekniska Högskola), och betonar i förordet att ”för praktisk tillämpning av all vetenskap erfordras kunskaper, erfarenheter och färdigheter”. Det är dessa tre moment som han försöker förmedla i sin lärobok, vilken är en sammanfattning av ett stort antal områden, från termodynamik, förbränningslära och hydrodynamik till vedeldning och kärnreaktorer, samt med detaljer om pumpar, turbiner, fläktar, ventiler, pannor, mm. Målgruppen är i första hand
driftsingenjörer som behöver en bok som behändigt samlar centrala uppgifter från diverse områden, men alla som är intresserade av eller inkopplade på energifrågor har nytta av den som referensbok.
Tyngdpunkten ligger på storskaliga konventionella kraftverk medan tex. vindkraft och solvärme avhandlas på ett par sidor. Vattenkraftverk, ångturbinanläggningar och förbränningsmotorer behandlas utförligt vilket ju återspeglar den betydelse de har idag. Ett stort antal övningsuppgifter och räknade exempel hjälper studeranden att tillägna sig materialet.
Som enskild energikälla är oljan dominerande idag i de industrialiserade länderna, och svarar globalt sett för 38.5 % (2001) av energin. Dess strategiska betydelse återspeglas i världspolitiken.
Invasionen av Irak är ett exempel. Inom ca. tio år räknar man med att hälften av all ekonomiskt utvinningsbar olja har förbrukats, vilket sätter ett stort tryck på att minska oljeberoendet och effektivera energianvändningen. I förordet till ”Achieving the Desired Indoor Climate” (ADIC) understryker professor Olli Seppänen att ca. 40% av primärenergianvändning går till byggnader (uppvärmning, belysning, varmvatten, osv.). Byggnadstekniken har därför en viktigt roll när det gäller energihushållning. År 2006 träder inom EU i kraft ett direktiv (2002/91/EC) som kräver energicertifiering av byggnader. Effektivitet innebär att åstadkomma acceptabelt inomhusklimat och dräglig boendemiljö med minsta möjliga energiåtgång och inom rimliga ekonomiska ramar. På engelska talar man om HVAC-system (heating, ventilation and air-conditioning). ADIC är sameuropeisk lärobok skriven av tretton experter (främst från Sverige och Danmark) inom olika HVAC-områden såsom ventilation, uppvärmning, energieffektivitet och husautomatik. Eftersom vi Europa tillbringar en stor del av tiden inomhus är det viktigt att luft, ljus, ljud(isolering), värme och
estetiken är ordnade så att de befrämjar hälsa och välbefinnande, både hemma och på arbetsplatsen.
Kapitel 2 summerar en del resultat om hur tex. rumstemperatur och luftkvalitet påverkar
arbetsförmågan. Tex. hög inomhustemperatur (> 26 C) ökar benägenhet för huvudvärk och trötthet.
Resultat tyder också på att nordbor är betydligt känsligare för variationer hos rumstemperarturen än personer i varmare klimat såsom Portugal. Sjukdomar relaterade till inomhusmiljö betecknas med BRI (building-related illness) och ett klassiskt exempel är legionsjukan, en lungsjukdom som sprids av mikrober som trivs i ventilations- och varmvattensytem. WHO införde 1983 begreppet ”sjuka byggnader” (SBS, sick building syndrome) där invånarna rapporterar onormalt många symptom på illamående. För att bedöma luftkvaliteten har man tex. infört enheter såsom ”olf” (från olfactus = luktsinne på latin): 1 olf är den ”sensory pollution” som avges av en standardperson; dvs. en person som kontorsarbetar (metabolisk aktivitet kring 1 met) och har standardhygien med vilken menas
”0.7 bath/day”. Dylika begrepp används för att dimensionera ventilation. Självfallet kan temperatur, fuktighet, ventilation osv. inte ställas in så att de tillfredställer alla, istället har man tex. som
målsättning att, säg, mindre än 5% är missnöjda med klimatet under 95% av tiden. För hur graden av missnöjda (PD, percentage of persons dissatisfied) beror av diverse miljövariabler har man utarbetat ett antal empiriska ekvationer som ligger till grund för ett flertal ISO-rekommendationer.
Resterande kapitel går igenom tekniken för uppvärmningssystem, ventilation och systemkontroll (reglerteknik), med vilka önskat inomhusklimat kan uppnås. Från en tabell råkar jag f.ö. se att St Petersburg troligen har världens största fjärrvärmekapacitet på 66000 GWh (2000) medan
motsvarande siffra för New York City är 7800 GWh, aningen större än för Stockholm (7500 Gwh).
Amerikanerna har faktiskt visat ökat intresse för fjärrvärme efter några kalla vintrar och dyr olja.
ADIC-boken riktar sig till arkitekter, byggnadsingenjörer, samt personer inom stat och kommun som har ansvar för fastigheter, och alla andra med seriöst intresse för boendekvalitet. Certifiering av byggnader kommer också att kräva personer med breda kunskaper. Takras och sjuka-hus-syndrom visar att det finns betydande brister på grundläggande nivå när det gäller byggande och
kvalitetskontroll i vårt land.
Frank Borg
Henrik Alvarez: Energiteknik. 2. uppl. Del 1 och 2. Studentlitteratur 2003. 1294 sidor.
Per Erik Nilsson (red.): Achieving the Desired Indoor Climate. Energy Efficiency Aspects of System Design. IMC Indoor Climate and Studentlitteratur 2003. 668 sidor + appendix.
Bild: http://www.ems.psu.edu/~radovic/energy_cartoon.gif Praktisk tillämpning av energi-effektivitet (Mort Walker 1996).
