Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60 Information@kau.se www.kau.se
Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap Miljö- och energisystem
Jonatan Seiler
Utvärdering av pulserande spoltryck i en diskmaskin
Inverkan på diskens renhet, cirkulationspumpens elförbrukning, vattenförbrukning och ljudnivå
Evaluation of pulsing spray pressure in a dishwasher
Impact on cleaning performance, the circulation pump’s electricity consumption, water consumption and noise level
Examensarbete 22,5 hp
Högskoleingenjörsprogrammet i energi- och miljöteknik
Juni 2020
Handledare: Lena Brunzell Examinator: Magnus Ståhl
Sammanfattning
Vitvaruföretagen strävar kontinuerligt efter att förbättra sina diskmaskiner. På senare tid har en teknik med pulserande spoltryck i diskmaskinen börjat förkomma på marknaden. Enligt tidigare studier ger ett högre spoltryck högre renhetsgrad på disken och ett högre varvtal generellt sätt mindre ren disk.
Syftet med studien är att undersöka hur pulserande spoltryck påverkar diskmaskinens prestanda. Målet uppfylls genom att besvara frågorna hur pulserande spoltryck inverkar på renhetnivån, cirkulationspumpens elförbrukning, vattenkonsumtionen och ljudnivån.
Dessutom ingår även som del i målet för studien att ge rekommendationer för vidare studier av diskmaskiner och pulserande spoltryck.
Studien baseras på experimentella undersökningar där 6 olika pulseringsvarianter jämfördes mot ett referensfall utan pulserande spoltryck. Pulseringsvarianterna (pulseringscyklerna) skiljde sig i hur stort varvtalsspannet var, tiden för en cykel och hur länge de stannar vid ytterlägena för pulseringscykel. Alla tester gjordes i en prototyp av Asko diskmaskinen DB12441B. Renheten av disken bedömdes genom att fota av disken innan och efter diskprogrammet och analysera bilderna. Elbehovet mättes genom att logga effekten varje sekund. Vattenmängden mättes genom att tillsätta eller bortföra 1 dl vatten till bottenbrunnen.
När ljudnivån mättes registrerades medel- och maxljudnivån.
Resultaten visar att pulserande spoltryck ökade renheten av disken i den nedre korgen, men inte i den övre diskkorgen jämfört med referensfallet utan pulsering av spoltrycket. Med pulserande spoltryck kunde elförbrukningen sänkas i alla driftfall förutom ett. Det var ingen skillnad i mängden vatten som behövde tillsättas initialt till diskmaskinens bottenbrunn i fallen med pulserande spoltryck jämfört med referensfallet. Ljudnivån var högre för samtliga fall med pulserande spoltryck.
Abstract
White goods companies strive continuously to upgrade their dishwashers. Lately a technique with pulsating spray pressure has appeared on the market. According to previous studies there is a direct correlation between the spray pressure and the cleaning performance. The same study also shows an opposite correlation between rotational speed of the washing arms and cleaning performance.
The purpose of this study is to investigate how pulsating spray pressure impacts the dishwasher’s performance. This is done by answering the questions how pulsating spray pressure impacts cleaning performance, the circulation pump’s electricity consumption, the water consumption and noise level. One more part of the goal is to give advice for further studies of pulsating spray pressure in dishwashers.
This is an experimental study where 6 different variants of pulsating spray pressure where compared against a reference case with constant spray pressure. The pulsation variants
examined in the study differed in in the range of the rpm, the time for one pulsation cycle, and how long the rpm where kept constant at the outer position. All tests where done with a prototype of model Asko DB12441B. The cleaning performance where evaluated by
photographing the dishes before and after the washing program and analyzing the pictures in computer programs. The electricity consumption was measured by logging the effect use of the pump every second. The water consumption was measured by adding or subtracting 1 dl water to the dishwasher manually. Both the maximum and average generation of noise was detected when the noise level was measured.
The result shows that pulsating spray pressure increased the cleaning performance for the lower basket, but not in the upper basket. With pulsating spray pressure, the electricity consumption could be lowered in all operating cases except one. No further addition of dish water was needed for pulsating spray pressure, with the measurement accuracy used in the experiments. The noise level was higher in all investigated operating cases with pulsating spray pressure.
Förord
Mitt namn är Jonatan Seiler och det här är mitt examensarbete som avslutning på programmet energi- och miljöteknik vid Karlstad Universitet. Arbetet omfattar 22,5 högskolepoäng och gjordes våren 2020. Laborationsmomenten kunde utföras vid Karlstad Universitet.
Detta examensarbete har redovisats muntligt för en i ämnet insatt publik. Arbetet har därefter diskuterats vid ett särskilt seminarium. Författaren av detta arbete har vid seminariet deltagit aktivt som opponent till ett annat examensarbete.
Tackord
Jag vill rikta ett extra tack till min handledare Lena Brunzell som hjälp mycket med arbetets utformning och strukturering. Jag vill också tacka utvecklingsingenjören Lars Petersson för stor hjälp vid laborationerna och tillhandahållning av laborationsutrustning. Slutligen vill jag tacka Mikael Johansson på Asko Appliances för tillhandahållning med data för arbetet och för att ha bidragit med sin kunskap.
Innehållsförteckning
1 Introduktion ... 1
1.1 Bakgrund ... 2
1.2 Hypotes ... 6
1.3 Syfte och mål ... 7
2 Metod ... 7
2.1 Material ... 8
2.2 Uppsättning experiment ... 9
2.3 Utförande experiment ... 11
2.3.1 Testprogrammet ... 11
2.2.2 Bedömning av diskens renhet: ... 12
2.3.2 Mätning av elförbrukning ... 13
2.3.3 Mätning av minimal vattenmängd ... 13
2.3.4 Mätning av ljudnivån... 14
3 Resultat ... 14
3.1 Diskens renhet ... 15
3.2 Elförbrukning ... 16
3.3 Vattenmängd ... 17
3.4 Ljudnivå ... 17
4 Diskussion ... 19
5 Slutsats ... 21
6 Vidare studier ... 21
7 Referenser ... 22
1
1 Introduktion
Diskmaskiner är en del av mångas vardag och finns i de flesta kök. Det är dock långt ifrån alla som äger en diskmaskin, speciellt i utvecklingsländer. I takt med att allt fler köper
diskmaskiner till sitt hushåll och att gamla maskiner byts ut mot nyare modeller är det av vikt att diskmaskinerna har en låg konsumtion av energi och vatten men samtidigt diskar rent och inte generar för mycket ljud. Både för kundens tillfredsställelse men också för miljön som kommer vara ett allt tyngre argument i framtiden.
Med en diskmaskin sparar konsumenten el, vatten och inte minst tid. En diskmaskin från Asko modell DB12441B använder enligt Johansson1 0,83 kWh i en standarddiskcykel (Eco – programmet). Baserat på standardvärdet 280 diskprogram i fylld maskin per år med
kallvattenanslutning till diskmaskinen blir den sammanlagda energikonsumtionen 236 kWh/år. Med kallvattenanslutning värms inte vattnet i onödan vid de tidpunkter i diskprogrammet där det inte är nödvändigt med varmvatten. På motsvarande vis blir
vattenförbrukningen 2772 liter/år. Det kan jämföras mot att tvätta disk för hand där det går åt 930 kWh elenergi/år och vattenförbrukningen är 25 480 liter/år. Det går åt uppemot fyra gånger så mycket så mycket energi att diska för hand jämfört med att diska i diskmaskin. Det beror enligt Nilsson & Blomquist (2017) på att det går åt en större mängd varmvatten när man diskar för hand. Vattenförbrukningen är drygt nio gånger högre med diskning för hand
jämfört med då en diskmaskin diskar. Investeringen i en diskmaskin medför inte bara sparad tid och diskarbete, utan bidrar till ett mer hållbart samhälle genom att energi- och
vattenförbrukning minskar (Nilsson & Blomquist 2017).
Vid försäljning och marknadsföring av diskmaskiner är det krav på energimärkning.
Energimärkningen är till för att underlätta kundens möjlighet att göra energismarta val genom att modeller från olika fabrikörer kan jämföras utifrån samma kriterier. Beroende på
produktgrupp kan relevanta egenskaper jämföras både i en sammanslagen energimärkning och varje egenskap för sig (Energimyndigheten 2018a). Förutom energimärkningskravet finns också ett ekodesign krav som förbjuder de mest energi och resurskrävande produkterna inom EU att säljas genom minimikrav för respektive produktgrupp. Tidigare har ekodesign kraven varit grundade på energianvändningen under produktens drifttid, men numera omfattar kraven hela produktcykeln med livscykelanalyser (Energimyndigheten 2018b). För diskmaskiner gäller krav på redovisning av energi- och vattenförbrukning, torkning, antal kuvert (hur mycket disk som ryms) och ljudnivån (Energimyndigheten 2018c). Energimärkningsskalan har varit från G till A där A är den effektivaste klassen. Men i takt med den tekniska
utvecklingen behövdes skalan utvidgas uppåt till A+, A++ och A+++. År 2021 beräknas en ny omskalning av energimärkningsskalan träda i kraft. Omskalningen innebär att den föregående skalan G till A+++ skrivs om till att vara från G till A igen. Anledningen till att skalan ändras är för att undersökningar har visat att kunden är mer benägen att köpa en effektivare produkt om energimärkningen skiljer sig med en bokstav jämfört med ett extra plustecken (Lindholm 2020). Dessutom tillkommer nya krav på resurseffektivitet som exempelvis reparerbarhet, återvinningsbarhet och tillgängligheten av reservdelar. I samband med
energimärkningsprocessen finns också krav på att produkten ska registreras i databasen ESPREL (European Product Registry for Energy Labelling). I databasen finns en offentlig del
1 Mikael Johansson ASKO, mailkorrespondens VT 2020.
2
där kunden kan se ytterligare information kring energimärkningen av produkten.
(Energimyndigheten 2020e). EU-kommissionen räknar med att energimärknings- och
ekodesignkraven leder till mer än 5 procent minskad primärenergianvändning år 2020. Det är en bit på väg mot målet om 20 procent minskad energianvändning (Energimyndigheten 2019).
Kraven på energimärkning och ekodesign driver den tekniska utvecklingen mot effektivare produkter och hållbar utveckling inom EU. Tillverkare av produkter som energimärks måste anpassa sitt intresse av ekonomisk tillväxt mot kundens intresse av en energieffektivare diskmaskin och en mer hållbar utveckling. Som följd har vitvaruföretagen ett intresse av att förbättra sina vitvaruprodukter och vara uppdaterad om den teknik som används i dagens diskmaskiner. Nya innovationer och förbättring av tidigare system är en förutsättning för att företag på vitvarumarknaden ska kunna leverera attraktiva produkter till kunden.
1.1 Bakgrund
På senare tid har många diskmaskins producenter börjat använda en teknik med pulsering av spoltrycket i diskarmarna. Ett varierande spoltryck i diskarmarna innebär att rotationen av diskarmarna också kommer variera då det är spoltrycket som driver rotationen av diskarmen.
Tidigare studier har gjorts av Tsouknidas & Zhang (2010) på vad spoltrycket och rotationshastigheten har för inverkan på renheten av disken, energianvändningen,
vattenanvändningen och ljudgenereringen. I studien har parametrarna rotationshastighet och spoltryck isolerats i syfte att se vilken påverkan de har för diskens renhet efter
diskprogrammets slut. I studien som gjordes av Tsouknidas och Zhang (2010) har nio olika driftfall undersökts där tre spoltryck har kombinerats med tre olika varvtal. De tre spoltrycken och varvtalen varierade stort över spannet för diskmaskinens förmåga. Spoltrycket och varvtalet kontrollerades som oberoende variabler i experimenten.
3
Figur 1. De röda konturlinjerna representerar diskens renhet [%]. På y-axeln står varvtalet (RPM) och x-axeln representeras av trycket (Pa). (Tsouknidas & Zhang 2010, s. 40).
Av resultaten från studien som gjordes av Tsouknidas & Zhang (2010) framgår att spoltrycket i diskarmarna har en lite mindre inverkan på renhetsgraden av disken vid ett högre varvtal då konturlinjerna ligger längre ifrån varandra i den övre delen av Figur 1. Omvänt förhållande gäller när rotationshastigheten är låg, då har en ökning eller minskning av spoltrycket större påverkan på diskens renhetsgrad.
I verkligheten finns ett direkt bundet samband mellan spoltryck och rotationshastighet där ett ökat tryck från pumpen medför en ökad rotationshastighet för diskarmarna. Det är därför en avvägning att välja trycket från pumpen med vilket vattnet ska pumpas ut till diskarmarna då det också påverkar rotationshastigheten. Den samlade effekten av rotationshastighet och spoltryck måste beaktas för att effektivisera diskmaskinens förmåga att diska rent. Det är den samlade effekten av pulserande spoltryck och rotationen av diskarmarna som ligger till grund för initieringen av den här studien.
I dag finns det tillverkare som använder pulserande spoltryck i sina diskmaskiner. Ett exempel på hur effekten varierar med pulserande spoltryck kan ses i Figur 2 som tagits fram med data från Holmén2. I huvudprogrammet (del av ett diskprogram) för en diskmaskin sker ingen
2 Andreas Holmén ASKO, mailkorrespondens 2020-03-16.
4
upphettning av diskvattnet vilket innebär att all förbrukad el går till pumpen för cirkulering av diskvattnet.
Figur 2. Utdrag ur huvudprogrammet från en diskmaskin med pulserande spoltryck2. Mätvärdena för eleffekten var loggade varje sekund men har valts att anges i minuter.
Pulseringen av spoltrycket mellan ytterlägena av varvtalen sker på en tid av i genomsnitt 4,6 sekunder för det utdrag ur huvudprogrammet som analyserats. Spoltryckets pulsering motsvarar samtidigt en variation av eleffekten mellan 31 – 55 W.
Studier har gjorts med koppling till industrin där olika vattenstrålar och dess förmåga att renspola ytor studeras. En av studierna undersöker bland annat renspolning av flaskor genom 3D simuleringar i OpenFOAM (Meister m.fl. 2012). Modellerna som ligger till grund för simuleringarna är baserade på tvåfas flöden av vatten och luft. En grafisk framställning av skjuvspänningen och vattenfördelningen vid flaskan olika ytor kunde framställas med simuleringarna. Modellerna valideras genom att jämföra simuleringsresultat med data från standard fallet med konstant flöde genom munstycket som är det vanligaste inom industrin.
Resultaten överensstämde och modellerna kunde godkännas. Därefter kunde två alternativa renspolningstekniker med roterande eller pulserande spoltryck utvärderas genom simuleringar med hänsyn till renspolningseffektivitet, vattenkonsumtion m.m. Vid renspolningen av flaskorna stängdes vattenflödet av efter 6 sekunder och flödeshastigheten var 9,6 m/s för samtliga tre fall som undersöktes. Pulseringen av vattenflödet innebar ett “on – off” mönster enligt Figur 3 där hastighetsprofilen genom munstycket avlästs vid olika tidpunkter.
0 10 20 30 40 50 60
60,459 60,509 60,559 60,609 60,659 60,709 60,759 60,809 60,859 60,909 60,959 61,009 61,059 61,109 61,159 61,209 61,259 61,309 61,359 61,409 61,459 61,509 61,559 61,609 61,659 61,709 61,759 61,809 61,859 61,909 61,959 62,009
Effekt [W]
Tid (min)
Pulserande spoltryck (huvudprogrammet)
5
Figur 3. Pulseringen av flödeshastigheten ut från munstycket (Meister m.fl. 2012, s. 1471).
Resultaten pekar på att pulserande spoltryck kan ersätta standard fallet utan pulsering, med en likartad fördelning av skjuvspänning på flaskans insida. Totalt sett är värdena för
skjuvspänningen något lägre vid pulserande spoltryck jämfört med standard fallet vilket beror på att mindre vatten använts. Det innebär att pulseringen av vattenstrålen hade sämre
renspolningsförmåga, men då var medelvattenflödet också lägre jämfört med normalfallet med konstant flödeshastighet (Meister m.fl. 2012).
PWJ (pulsating water jet) används ofta i samband med rengöring av ytor, förberedande behandlingar, sönderdelning av biologiskt material för att nämna några applikationer. Zelenak m.fl. (2015) hänvisar till att pulsering av spoltrycket ökar effektiviteten och förmågan att lösa upp ytbeläggningar på ytor som ska rengöras eller förbehandlas. Dessutom sker det till en relativt låg energiåtgång då medeltrycket kan sänkas och ända generera lika stor
renspolningsförmåga. Pulseringen sker genom en akustisk kammare där det genereras små korta vågor i en sammansatt vattenstråle. Pulseringen går inte att se direkt utan måste fotograferas i förstoring för att kunna ses (Zelenak m.fl. 2015).
6
Figur 4. Hastighetsfält från vattenstrålar med PWJ och CWJ (continuous water jet). y-axeln anger avståndet från utloppet och hastigheten anges i bilden till vänster på x-axeln samt genom färggraderingen på bilden i mitten och till höger. (Zelenak m.fl. 2015, s. 5).
Följande resonemang har gjorts utifrån diskussioner med Johansson3 om den initiala tillsättningen av diskvatten till diskmaskinens bottenbrunn:För en diskmaskin är det två begränsningar som påverkar var den maximal och minimal nivån vattenytan får vara vid diskmaskinens botten. Om vattennivån befinner sig över plansilen ansamlas smutsparklar ovanpå plansilen utan att rinna ner i grovfiltret som det är tänkt. Då menar Johansson3 att smuts lagras från föregående diskprogram till efterföljande vilket resulterar i smutsigare vatten och i längden ett ohållbart system där smuts ackumuleras i diskmaskinen. Optimalt ska vattennivån vara precis under plansilen (eller i alla fall under plansilen) för att smutsen lättast ska rinna ner i grovfiltret enligt Johansson3. Om vattennivån blir så låg att vattnet tar slut i bottenbrunnen kommer cirkulationspumpen börja suga luft vilket har flera negativa effekter menar Johansson3. Dels att vattentillförseln till diskarmarna minskar och därmed också renheten av disken. Dels att cirkulationspumpen kommer generera mer ljud. Med utgång från resonemanget ovan kan gränsen för den maximala vattennivån sägas vara precis under plansilen, dock säger Mikael3 får vattennivån vara över plansilen delar av diskprogrammet men ska i slutet uppföljas av en renspolning där vattennivån är under plansilen. Den minimala vattennivån inträffar när cirkulationspumpen inte får tillräckligt med vatten och
bottenbrunnen blir tömd på vatten.
1.2 Hypotes
Det förväntas finnas en korrelation mellan en kortare pulseringscykel och renare disk vilket är det som använts i studierna utförda av Meister m.fl. (2012) och Zelenak m.fl. (2015).
Hypotesen är att de pulseringsvarianterna med kortare tidscykel för pulseringen kommer överträffa de med en längre sett till hur ren disken blir.
Affinitetslagarna för pumpar ger bland annat ett samband mellan eleffekten och varvtalet (n) för två tillstånd. Sambandet innebär ett kvadratiskt förhållande mellan eleffekt och varvtal
3 Mikael Johansson ASKO, mailkorrespondens VT 2020
7
(Cengal & Cimbala 2014, s.820). Vattnets densitet och pumphjulsdiametern antas vara konstanta oavsett driftfall.
Hypotesen blir därför att pulserande spoltryck kommer innebära en högre elförbrukning jämfört med referensfallet då pulseringen sker med referensfallet 2500 rpm som jämviktsläge.
De pulseringsvarianterna med längre tid vid ytterlägena för varvtalet spann kommer leda till en högre elförbrukning. Pulseringsvarianterna med mindre spann av varvtalet (𝑛 − 𝑛 ) kommer behöva mindre el än de med högre spann, men mer el jämfört med referensfallet. Hur snabbt pulsering av spoltrycket sker mellan ytterlägena har ingen betydelse då tiden varvtalet befinner över och under jämviktsnivån 2500 rpm är lika stor.
Beroende på hur snabbt förändringen av varvtal sker kommer åtgång av vattenlagret i
bottenbrunnen relativt återföringen av vatten till bottenbrunnen bli olika stor. Hypotesen är att de pulseringsvarianterna med snabbare förändring av varvtalet kräver en större initial
tillsättning av diskvatten till bottenbrunnen.
De driftfallen med högst varvtal vid ytterläget förväntas generera högst dB(A) – värde då varvtalet antas vara proportionellt mot ljudnivån. Dock förväntas medelnivån av
ljudgenerering vara runt samma nivå eftersom pulseringen av spoltrycket sker runt samma jämviktsläge. Hypotesen är att pulsering av spoltrycket leder till en högre maximal ljudnivån men att medelljudnivån är lika stor som för referensfallet utan pulsering.
1.3 Syfte och mål
Syftet med studien är att öka förutsättningarna för diskmaskiner att utvecklas till produkter med högre omdöme från energimärkningen, vilket leder till ökad försäljning av
energieffektivare diskmaskiner.
Målet med den här studien är att se hur följande parametrar påverkas under inverkan av olika pulseringscykler:
Renhetsgraden av disklasten efter ett testprogram
Cirkulationspumpens elkonsumtion
Minimal vattenmängd som krävs för cirkulationspumpen
Maximal ljudnivå samt medelljudnivån
Som del av målet för studien ingår även att bidra till metodutveckling som underlättar för vidare studier av pulserande spoltryck.
2 Metod
Studien grundar sig på experimentella undersökningar med 6 olika pulseringscykler som utförts i en prototyp till diskmaskinsmodellen Asko DB12441B. Testerna har gjorts separat för den nedre och övre diskkorgen. Laborationsmomenten för studien gjordes vid Karlstads universitet.
Först beskrivs labbutrustningen som användes. Därefter experimentuppsättningen med vilka pulseringsvarianter (pulseringscykler) som undersöktes. Slutligen hur testet genomfördes med konstanta förutsättningar enligt vad som beskrivs.
8 2.1 Material
Matämnet som används för att smutsa ner disklasten är jordnötssmör. Jordnötssmör har egenskapen att det fäster hårt i disklasten då det har ett högt fettinnehåll och kräver ingen förbearbetning med hänseende till tillagning innan det kan appliceras på disken.
I den inledande förundersökning innan fastställandet av metoden för bedömning av diskens renhet framkom att jordnötssmörets färgsammansättning var för ljus jämfört med delar av tallriken. Det gjorde det svårt senare i renhetsbedömningen. För att kompensera för
jordnötssmörets ljusa färg tillsattes ett svart färgämne Sudan Black som används inom kemin för att markera ämnen vid mikroskopering. Dessutom fanns vissa farhågor om att disken blev marginellt renare eftersom ingen skillnad syntes med ögonmått från de fotona av disklasten innan och efter diskning. Med tillsättning av färgämnet förändrades smutsens kemiska sammansättning på något sätt vilket gjorde att det lättare kunde avspolas från disklasten vid diskning. Genom att tillsätta ca en halv tesked av färgämnet till en deciliter av jordnötssmöret kunde blandningen i bild till höger i Figur 5 framställas. Nu kunde även en klar skillnad ses innan och efter diskprogrammet redan innan analysresultaten erhållits.
Figur 5. Bild till vänster visar jordnötssmöret och bild till höger den blandning som uppstod efter tillsättning med färgämnet ”Sudan Black”.
Innehållsförteckning jordnötssmör: Rostade jordnötter, socker. Innehåller 2% eller mindre av:
Melass, hydrerade vegetabiliska oljor (rapsfrös- & sojabönsolja), emulgeringsmedel (E471), salt. Allergener: Jordnötter, soja. Glutenfri.
Diskmaskinen som användes var för samtliga tester var en prototyp av Asko modellen DBI244IB som var placerad på labbet i Karlstads Universitet där laborationerna utfördes. För att kunna reglera varvtal och vilka diskarmar som skulle förses med vatten krävdes apparaten som syns i Figur 6 och som i denna text genomgående benämns styrbox.
9
Figur 6. Styrboxen som användes för att reglera varvtalet och för att ställa in spolarmsväxlaren.
För att mäta eleffekten kontinuerligt under testerna användes en effektmätare (Carlo Gavazzi VM3-96 Smart Power Quality Analyzer). I texten används genomgående effektmätare för att hänvisa till apparaten för effektmätningarna.
Kameran som användes för att fota av disken var Panasonic Lumix FT4.
2.2 Uppsättning experiment
Spolarmsväxlaren var inställd för att köra den nedre och övre diskkorgen separat. Därför undersöktes den övre och undre korgen var för sig vid experimenten.
Då disken skulle smutsas ner fanns alternativet att smutsa ner hela disklasten eller bara vissa utvalda delar. Att smutsa ner hela disklasten skulle vara betydligt tidskrävande och åtgången av jordnötssmör och färgämnet skulle bli hög. Det ansågs att smutsa ner en mindre utvald del av disklasten inte skulle påverka resultatens trovärdighet då målet med den här studien var att jämföra driftfall för senare validering och vidare studier. Det valdes därför att smutsa ner utvalda delar av disklasten. För att säkerställa att samtliga typer av disklast skulle ingå i experimenten valdes de ut för besmutsning. För den nedre diskkorgen motsvarade det ett stort fat, en större tallrik, en mindre tallrik och ett djup tallrik. Disklasten som smutsades nerde i den övre diskarmen var en kaffekopp, ett kaffefat, en assiett, tre skålar av olika storlek och slutligen en mätbägare.
När experimentens uppsättning upprättades särskildes tre huvudsakliga möjligheter att variera pulseringscykeln för pulseringen av spoltrycket utöver referensfallet med konstant varvtal.
Det ena var att variera hur snabbt varvtalet ökade och minskade mellan två ytterlägen för varvtalet. Det andra var att variera tiden då varvtalet befinner sig vid ytterlägena för pulseringscykeln. Den tredje möjligheten var att variera spannet för varvtalsförändringen,
10
d.v.s. skillnaden mellan varvtalen vid ytterlägena. Regleringsutrustningen möjliggjorde att varvtalet kunde ändras med intervallet 100 rpm per knapptryckning. Följande 6 driftfall blev del av experimentets uppsättning. Testerna gjordes en gång per driftfall som ingick utan några repetitioner av testerna. Säkerhetsmarginalen kan därför inte fastställas helt.
1. Ingen pulsering, testprogrammet kördes med konstant 2500 rpm.
2. Pulsering mellan 2000 – 3000 rpm. Varvtalsreglerknapparna hölls inne tills ytterläget för varvtalet nåtts. Bytet av varvtalsknapp inväntades tills det hördes att stegringen avtagit och rotationshastigheten ställt in sig vid ytterläget.
3. Pulsering mellan 2000 – 3000 rpm. Varvtalsreglerknapparna hölls inne tills ytterläget för varvtalet nåtts. Bytet av varvtalsknapp inväntades tills det hördes att stegringen avtagit och rotationshastigheten ställt in sig vid ytterläget. Därefter väntades det ytterligare 10 sekunder innan varvtalet ändrades mot det andra ytterläget.
4. Pulsering mellan 2000 – 3000 rpm. Här hölls inte varvtalsreglerknapparna inne utan trycktes in en gång per 2 sekunder. När rotationshastigheten ställt in sig vid ytterlägena ändrades varvtalet direkt igen.
5. Pulsering mellan 2000–3000 rpm. Här upprättades samma procedur som i fall 4 med skillnaden att vänta 10 sekunder innan bytet av varvtal.
6. Pulsering mellan 2300 – 2700 rpm. Varvtalsknapparna hölls inne till ytterläget nåtts. Då rotationshastigheten inställt sig ändrades varvtalet direkt igen utan att vänta vid ytterläget.
I det senare experimentet med den övre diskarmen ansågs det inte vara nödvändigt att utföra tester med driftfall 4 eftersom det är en liknande variant av driftfall 5. Det ansågs bättre att
”variera större” för att kunna se en tydligare trend i resultatet senare. Dock tillkom driftfall 5 efter att experimenten för den nedre diskkorgen redan var gjorda. Som följd att det uteblev driftfall 5 i experimenten för den övre diskarmen. Sammanfattningsvis ingår driftfall 1,2,3,4 och 6 i experimenten för den nedre diskarmen och driftfall 1,2,3,5 och 6 i experimenten för den övre diskarmen. Totalt genomfördes alltså 10 tester.
Nedan redovisas i Figur 7 tiden för varje pulseringscykel i den nedre och övre diskkorgen.
D.v.s. hur lång tid det tar för varvtalet att återvända till utgångsläget när spoltrycket pulseras.
11
Figur 7. Tiden det tar [s] för varje driftfall som ingick i experimenten att pulsera runt sitt jämviktsläge.
”Nedre diskkorg” på y-axeln skiljer fallen som undersöktes för de nedre och övre diskkorgarna.
2.3 Utförande experiment
2.3.1 Testprogrammet
Den reglerutrustningen som tillhandagavs från Asko möjliggjorde att ett eget diskprogram kunde skapas för att jämföra olika driftfall. I valet av program var det viktigt att en skillnad i renhetsgrad kunde observeras mellan driftfallen som testades. Det anpassade diskprogrammet som i texten genomgående benämns testprogrammet definieras med punkterna 1 – 8.
1. Disken penslas med smutsen med en penselbredds tjocklek och jämntjocka lagar i form av ett streck över diskens yta. Tiden det tog att smutsa ner disken mättes för varje fall och det anpassades så att smutsen fick sitta på disken i totalt 20 minuter genom att låta den vara i diskmaskinen resterande tid.
2. Därefter fotas disken av med konstanta kamerainställningar och ljusförhållanden. För att placeringen av disken skulle vara likadan sattes alla tallrikar in med det streckade
smutsstrecket horisontellt. Koppar och det största fatet samt skålar placerades i korgen med den smutsstrecket i vertikal lutning.
3. Diskvattnet som sparas i bottenbrunnen efter varje diskning tömdes genom att starta ett valfritt diskprogram och stoppa programmet när vattnet tömts vilket alltid sker i starten av diskprogrammet. Därefter hälldes 3 liter rumstempererat vatten in i diskmaskinen som stått framme över natten. Sladdarna för eltillförsel kopplades om så att diskmaskinen fick el genom effektmätaren. Från styrboxen kunde eltillförseln till pumpen regleras via effektmätaren och diskmaskinen kunde regleras genom styrboxen.
4. Diskprogrammet startades samtidigt som loggning och körde i 15 min utan
maskindiskmedel. Under tiden reglerades varvtalet med två knappar på styrboxen. Antingen genom att hålla inne knapparna till varvtalsytterläget nåtts eller trycka med jämna intervall
0 50 100 150 200 250
Övre diskkorg 2: Puls 2000-3000 "direkt"
3: Puls 2000-3000 vänta 10 s vid ytt 5: Puls 1 tryck per 10 s 6: Puls 2300-2700 "direkt"
Nedre diskkorg 2: Puls 2000-3000 "direkt"
3: Puls 2000-3000: 10 s vid ytt.
4: Puls 2000-3000: 1 tryck/2 s 6: Puls 2300-2700: "direkt"
sekunder
Tid pulseringscykler
12
beroende på vilket driftfall som testades. För att hålla reda på tiden fanns det en tidräkning på labbdatorn för Labview som stöd.
5. Då programmet var slut fick disken torka lite i ca 15 min, för att underlätta hanteringen och inte blöta ner omgivande miljö. Tiden för torkningen ansågs inte ha någon påverkan av diskresultatet.
6. Disken fotades av igen och diskades rent för hand.
7. Disklasten sattes tillbaka in diskmaskinen för att torka lite innan nästa test. Kvarvarande fukt torkades bort med lite papper på de ställen smutsen skulle appliceras igen För att dels underlätta påstrykningen av smutsblandningen dels för att hålla konstanta fuktförhållanden vid påstrykningsytan.
8. Efter tre test genomfördes alltid ett vanligt diskprogram (hygientvätt: 1 h och 15min).
Diskvattnet ansågs tillräckligt rent efter två testprogram för att kunna köra ett tredje test.
2.2.2 Bedömning av diskens renhet:
Bilderna tagna innan och efter testprogrammet öppnades i GIMP (gnu image manipulation program). Den nedsmutsade delen skars ut i GIMP vid kanten av strecket som penslats med blandningen av jordnötssmör och Sudan black. Sedan sattes ett tröskelvärde i GIMP där varje pixels ljushet på bilderna avgör om den blir omvandlad till en svart eller vit pixel. Med visuell inspektion av de utskurna bilderna sattes tröskelvärdet så att smutsen inte kunde observeras i de delar där pixlarna var vita. Dessutom fanns det i GIMP ett diagram som visar hur många pixlar som omvandlas då tröskelvärdet ändras ett steg i intervallet. Det var till stor hjälp för att se den övergripande trenden över när den relativt homogena färgytan av den rena delen av disklastens yta börjar omvandlas till svarta pixlar. Då visade diagrammet en hög
omvandlingsgrad av pixlar. Tröskelvärdet sattes på så vis precis innan disklastens rena yta blev omvandlad till svarta pixlar.
Då filtret hade applicerats exporterades bilderna som jpg-filer och importerades till Matlab. I Matlab användes kommandot nnz (~”bild”) för att räkna ut antalet svarta pixlar. Det totala antalet pixlar beräknades med kommandot numel (”bild”). Därefter kunde en procentandel beräknas med (1).
nnz (~"bild2")-nnz (~"bild1")
("bild1") *100 [%] (1)
Varje disklastsdel jämfördes var för sig innan och efter testprogrammet. Därefter räknades ett medelvärde ut för varje driftfall vilket gav ett sammanslaget värde på hur ren samtliga delar som smutsats ner var. Figur 8 och Figur 9 visar ett exempel på hur det kan se ut innan och efter testprogrammet som utfördes.
13
Figur 8. Foton av disktallrik i nedre diskkorg innan (bild t.v.) och efter (bild t.h.) testprogrammet.
Figur 9. Foton av skål i övre diskkorgen innan (bild t.v.) och efter (bild t.h.) testprogrammet.
2.3.2 Mätning av elförbrukning
För att kunna mäta eleffekten kopplades styrboxen via en effektmätaren. Datorprogrammet Labview användes för att logga effekten var tiondels sekund där medeleffekten för varje sekund beräknades. När effektmätaren testades vid förundersökningar framkom att det var en fördröjning av effekten som visades jämfört med värden som mättes direkt på elkablarna med en amperemeter. Tiden innan effektloggningen ställt inte sig efter en förändring av varvtalet var lite olika beroende på hur stor förändringen av varvtalet var. I genomsnitt var
fördröjningstiden ca 4 sekunder. Datavärdena från medeleffektloggningen summerades för varje driftfall under testprogrammets tid av 15 minuter vilket gav en total elförbrukning för varje specifikt driftfall som undersöktes.
2.3.3 Mätning av minimal vattenmängd
Med pulsering av spoltrycket kommer vattennivån aldrig hålla sig på jämn nivå utan variera i takt med varvtalets förändring. Det blir därför svårt att uppnå en jämn vattennivå precis under plansilen som är det optimala driftförhållandet. Därmed finns det vid pulsering av spoltrycket inte någon specifik vattenmängd mellan den maximala och minimala nivån som är fördelaktig
14
i hänseende till hur effektivt smutsen rinner ner i grovfiltret. Det som slutligen avgör vilken vattenmängden som minimalt kan tillsättas är endast kravet på att bottenbrunnen inte får tömmas på vatten under tiden för diskprogrammet.
Då cirkulationspumpen inte får tillräckligt med vatten genererades ett karaktäristiskt ljud som efterhand lärdes att känna igen. Den minimala vattenmängden bestämdes genom att minska vattenmängden en deciliter i taget till det att pumpen gav ifrån sig ljudet som innebar
otillräcklig vattentillgång. På så sätt undersöktes den minimala vattenmängden för vart och ett av de driftfall som beskrivits enligt experimentuppsättningen. Eftersom det eftersträvas att använda så lite vatten som möjligt var det bara gränsen för minimal vattenmängd som var relevant. För säkerställa att vattennivån inte låg över planfiltret när den minimala
vattenmängden var tillsatt kontrollerades det att vattennivån vid normalspolning (ingen pulsering av spoltrycket) var under plansilen.
2.3.4 Mätning av ljudnivån
Vid mätningen av ljudnivån användes en appen Sound Meter (Google Play 2020). Då det handlar om en jämförande studie finns det ingen stor relevans i exakta värden på ljudnivån.
Tillverkarna av appen gör en anmärkning att mikrofonen i de flesta Android enheterna är anpassad efter den mänskliga rösten vilket kan medföra mycket höga ljud över 90 dB (kan liknas vid en gräsklippare) inte registreras vid mätningarna. Dock kommer ljudnivån inte upp i närheten av så höga värden för de mätningar som utfördes i den här studien. Utöver den anmärkningen redovisas ingen motsäkerhet för appen. Värdena som erhållits från appen bedöms vara tillförlitliga. Ljudnivån mättes genom decibel A vilket är det vanligaste filtret vid ljudmätningar. Ljudfiltret dB(A) är anpassat för att mäta den upplevda ljudvolymen för det mänskliga örat där vissa frekvenser inom spannet 1 – 40 kHz upplevs ha en högre ljudnivå (Engineering ToolBox 2003). Decibelskalan är logaritmisk med basen 10 vilket innebär att en ökning av dB(A) – värdet med 10 motsvarar en ljudeffektökning med en faktor 10 enligt ekvation (2) (Wikipedia 2019).
𝑑𝐵 = 10 ∗ 𝑙𝑜𝑔 (
ä ) (2)
dB – värdet sätts i förhållande till en referensnivå 0 dB så att exempelvis 10 dB motsvarar en 10 gånger högre ljudeffekt än referensnivån och 20 dB har 100 gånger högre ljudeffekt än referensnivån.
Mobilen placerades på 1 meters avstånd från diskmaskinens högersida i mitten av
diskmaskinens sidlängd. Det gjordes med avsikt att standardisera mätningsförhållandena. När mätningarna gjordes uppmärksammandes även att omkringliggande ljudnivån inte var höga.
Inga aktiviteter förkom i labbet eller störande ljud från omgivande lokaler vid mätningarna.
Därefter gjordes mätningarna med Sound Meter under 3 min för de olika driftfallen där den maximala - och medelljudnivån registrerades.
3 Resultat
15 3.1 Diskens renhet
Resultatet av renhetsbedömningen med den fotade disken och tröskelvärdet som sattes i GIMP för att sedan importeras och analyseras i Matlab redovisas i Figur 10 och Figur 11.
Figur 10. Skillnad av smutsbeläggning innan och efter testprogrammet för den nedre diskkorgen.Efter varje driftfall står en förkortad beskrivning som syftar till att påminna vad driftfallet innebär.
Det driftfall som gav högst renhet för den nedre diskarmen var en långsam pulsering av spoltrycket med 1 varvtalsbyte per 10 sekunder. Drygt 12 % av den ursprungliga mängden smuts hade spolats bort vilket kan ses av den gröna stapeln i Figur 9. Driftfall 4 gav också en hög renhet jämfört med de andra. På ungefär samma renhetsnivå hamnade sedan driftfall 2 och 6. Pulsering av spoltrycket enligt driftfall 3 gav en lite lägre renhetsnivå än fallet utan pulserande spoltryck.
Figur 11. Skillnad av smutsbeläggning innan och efter testprogrammet för den övre diskkorgen.
0 2 4 6 8 10 12 14
%
Renhetsbedömning nedre diskkorg
1: ingen pulsering 2: Puls 2000-3000 "direkt"
3: Puls 2000-3000 10 s vid ytt. 4: Puls 1 tryck per 2 s 5: 1 tryck per 10 s 6: Puls 2300-2700 "direkt"
0 5 10 15 20
%
Renhetsbedömning övre diskkorg
1: ingen pulsering 2: Puls 2000-3000 "direkt"
3: Puls 2000-3000 10 s vid ytt. 5: 1 tryck per 10 s 6: Puls 2300-2700 "direkt"
16
Resultaten från experimenten på den övre diskarmen visar att pulserande spoltryck inte medförde en högre renhetsgrad av disken jämfört med referensfallet utan pulserande spoltryck. Endast driftfall 2 kunde nå upp till renhetsnivån för fallet utan pulserande
spoltryck. Lägst renhet erhölls från driftfall 3 med signifikant lägre renhetsnivå jämfört med övriga driftfall.
3.2 Elförbrukning
Resultatet av effektloggningen för den nedre och övre diskarmen visar att elförbrukningen var som lägst för driftfall 3. Generellt sett visade experimenten av effektloggningen ett lägre elenergibehov med pulserande spoltryck för den nedre diskarmen jämfört med den övre, både med hänsyn till procentuell minskning och den skillnaden (röd stapel i Figur 12 och 13) mot referensfallet utan pulserande spoltryck. Nedan presenteras resultaten av effektloggning i Figur 12 och Figur 13.
Figur 12. Resultat av effektloggning för olika fall av pulserande spoltryck. ”Diff. mot ref.” anger en skillnad av elenergi jämfört med referensfallet.
Den högsta elförbrukningen erhölls i experimenten med den nedre diskarmen av driftfall 6.
-0,002 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 0,016
1: Ingen pulsering 2: Puls 2000-3000 "direkt"
3: Puls 2000-3000: 10 s vid ytt.
4: Puls 2000-3000: 1 tryck/2 s 6: Puls 2300-2700: "direkt"
Elförbrukning nedre diskkorg
Diff. mot ref. [kWh] Energi [kWh]
17
Figur 13. Resultatet av effektloggningen för den övre diskarmen.
Alla driftfall som undersöktes enligt experimentuppsättningen för den övre diskarmen hade en lägre elförbrukning än fallet utan pulserande spoltryck. För den övre diskarmen var
elförbrukningen högst vid normalspolning utan pulserande spoltryck.
3.3 Vattenmängd
Resultaten från undersökningarna av vilken minimal vattenmängd som krävs innan pumpen börjar ”suga luft” visade ingen skillnad mellan driftfallen som ingick för respektive diskarm.
För den nedre diskarmen motsvarade den minimala vattenmängden av 2,2 liter och för den övre diskarmen 2,5 liter.
3.4 Ljudnivå
Resultatet från ljudmätningarna med appen Sound Meter gav resultat enligt Figur 14 och Figur 15. De blåa staplarna representerar den maximala ljudnivån som uppnåddes under försökstiden och de gråa staplarna visar medelnivån av ljudgenerering.
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 0,016 1: ingen pulsering
2: Puls 2000-3000 "direkt"
3: Puls 2000-3000 vänta 10 s vid ytt 5: Puls 1 tryck per 10 s 6: Puls 2300-2700 "direkt"
Elförbrukning övre diskkorg
Diff. mot ref. [kWh] energi [kWh]
18
Figur 14. Resultatet av ljudmätningarna för den nedre korgen.
I försöken med den nedre diskkorgen var det driftfall 4 som generarede det högsta max dB(A) – värdet av 49 och driftfall 1 generade det lägsta maxvärdet av 44 dB(A). Medelvärdena av dB(A) i försöken med den nedre diskarmen visade sig ligga på samma nivå förutom i driftfall 6 där den var något högre.
Figur 15. Resultatet av ljudmätningar av den övre diskkorgen mätt i dB(A).
I ljudmätningarna för den övre diskarmen genererades det högsta dB(A) – värdet från driftfall 3,5 och 6. Driftfall 1 hade ett signifikant lägre dB(A) – värde av maximal ljudvolym.
Medelvärdena av ljudvolym var lika för samtliga driftfall undantaget fallet utan pulsering.
Resultatet av ljudmätningarna visar att maxvolymen skiljer sig som mest med ca 5 decibel för den nedre korgen och 4 decibel för den övre korgen. Medelljudnivån varierade som mest med 1 decibel för den nedre korgen och som mest med 3 decibel för den övre korgen. Med
36 38 40 42 44 46 48 50
1: Ingen pulsering 2: Puls 2000-3000 "direkt"
3: Puls 2000-3000: 10 s vid ytt.
4: Puls 2000-3000: 1 tryck/2 s 6: Puls 2300-2700: "direkt"
dB(A)
Ljudgenerering nedre diskkorg
medel max
36 38 40 42 44 46 48 50
1: Ingen pulsering 2: Puls 2000-3000 "direkt"
3: Puls 2000-3000: 10 s vid ytt.
5: 1 tryck per 10 s 6: Puls 2300-2700: "direkt"
dB(A)
Ljudgenerering övre diskkorg
medel max
19
ekvation (2) framkom att den maximala variationen av ljudeffekten vid 5 decibels variation motsvarar en skillnad med faktorn 3,16.
4 Diskussion
Resultaten från renhetsbedömningen skiljde sig för den nedre och övre diskkorgen med hänseende till förväntningarna som formulerats i hypotesen utifrån vad som använts i studier av Zelenak m.fl. (2015) och Meister m.fl. (2012). Resultatet för den en nedre diskkorgen dementerade förväntat resultat genom att ge högre renhetsgrad för driftfallen med
långsammare pulseringscykel. Generellt sett medförde pulserande spoltryck högre renhetsgrad för den nedre diskkorgen. Enligt förväntningarna visade resultaten för den övre diskkorgen högre renhetsgrad för driftfallen med snabbare pulseringscykel. Dock gav fallen med
pulserande spoltryck inte högre värden av renhetsgrad än referensfallet utan pulsering, endast driftfall 2 nådde samma renhetsnivå som referensfallet. Det är möjligt att skillnaden i resultat för den nedre och övre diskkorgen kan tillskrivas utformning av disklasten för respektive diskkorg. I den nedre diskkorgen är det bara fat och tallrikar som står placerade i vertikal lutning. I den övre diskkorgen har flera skålar, en kaffekopp och bägare i olika lutningar. När disken fotades var avståndet mellan kameran och disken inte lika långt. Då disklastens utformning var olik medförde det svårigheter att fota av från lika långt avstånd till kameran.
Om disklasten hade fotats av från samma avstånd skulle det möjliggöra en lättare analys i GIMP senare genom det faktum att antalet pixlar per utskärningsarea är samma. Men metoden för renhetsbedömningen i den här studien bygger på att förhållandet mellan den rena och nedsmutsade delen av utskärningsytan är samma för bilderna tagna innan och efter
testprogrammet om ingen smuts spolats bort under diskningen. Svagheten i den metoden är att utskärningen runt smutsstrecket måste vara exakt för att förhållandena ska vara samma. Det föreligger också en eventuell svaghet i metoden där renhetsnivån har beräknats utifrån hur stor yta där smutsen spolats bort helt och hållet. De delar av disklastens yta där bara en liten del av smutsen spolats bort har inte inberäknats, vilket innebär en svaghet i det fall det inte kan generaliseras. Ytterligare en felkälla som möjligen gjort för stor inverkan på resultaten av studien är att inte diska rent diskmaskinen med ett vanligt diskprogram och maskindiskmedel tillräckligt ofta mellan testerna. Testerna för referensfallet utan pulserande spoltryck gjordes alltid precis efter ett vanligt diskprogram med maskindiskmedel, dvs när diskmaskinen var helt ren. Därmed finns en inbyggd marginal i renhetsbedömningen av fallen med pulserande spoltryck då diskmaskinen inte var lika ren från början av testprogrammet jämfört med referensfallet.
Tvärtemot förväntningarna i hypotesen visar resultaten att pulserande spoltryck generellt sett medför lägre elförbrukning än referensfallet. Dessutom innebar driftfall 3 med lång tid vid ytterlägena minst elförbrukning helt motsatt förväntningarna. Driftfall 6 med mindre spann av varvtalet förbrukade oväntat nog mer el än fallen med större spann, vilket också här motsäger det förväntade resultatet. Ytterligare ett oväntat resultat var att driftfall 6 i testerna för den nedre diskkorgen förbrukade mer el än referensfallet. Driftfall 4 och 2 i testerna för den nedre diskkorgen förbrukade ungefär lika mycket el vilket stämmer med hypotesen att hur snabbt pulseringen av spoltrycket sker inte har betydelse för hur mycket el pumpen förbrukar.
Detsamma gäller driftfall 2 och 5 i testerna för den övre diskkorgen förbrukningen av el låg på ungefär samma nivå. Sammantaget sammanföll hypotesen till stor del inte med resultatet för mätningarna av elförbrukningen, både för den nedre och övre diskkorgen. Det finns en kongruens mellan resultaten av effektloggningen för den nedre och övre diskkorgen vilket
20
också nämnts i resultatet. Kongruensen innebär en liten förskjutning med lägre elförbrukning av driftfallen med pulserande spoltryck relativt fallet utan pulserande spoltryck för den övre diskkorgen. Det förefaller rimligt att resultaten för den nedre och övre diskkorgen liknar varandra då förutsättningarna kan antas vara samma. Med antagandet att resultaten visar på ett sant förhållande av elförbrukning för de olika pulseringscyklerna observeras att hur länge varvtalet hålls konstant vid ytterlägena verkar ha stor betydelse för det totala elbehovet för cirkulationspumpen. Det syns av resultatet genom att driftfall 3 har lägst elförbrukning för båda diskkorgarna med ca 1,7 Wh lägre energianvändning än referensfallet. Det kan tyckas lite, men omräknat i längre diskprogram av 2 h och 280 diskningar under året blir skillnaden ca 3,8 kWh/år. Det är ändå en betydande energimängd som ökar under åren diskmaskinen är i drift. Det föreligger även flera andra förklaringar till utfallet av resultatet. En möjlig
förklaringen till att elförbrukningen skiljde sig oväntat mycket mellan driftfallen är att effektloggningen hade en fördröjning, vilket också redogjorts för i metoden i kapitel 2.3.2.
Dock är det oklart om fördröjning av den uppmätta effekten gör stor skillnad i jämförelsen av driftfallen eller om det kan antas vara ett konstant förhållande då energiförbrukningen mättes.
Det finns även en osäkerhet inbyggd i metodgenomförandet där varvtalet regleras manuellt med stöd utav tidtagare. Det blir närmast oundvikligt att inte avvika från pulseringscykeln ibland då det är svårt att reglera varvtalet precis enligt schemat. Med en automatiserat
program som håller sig exakt till schemat för aktuell pulseringscykel skulle resultaten få större trovärdighet och visa en tydligare trend. Ytterligare ett sätt att stärka trovärdigheten hade varit att genomföra flera försök för samma driftfall i syfte att undersöka hur mycket resultaten varierar. På så sätt kan en standardavvikelse beräknas och medfölja i samband med presentationen av resultaten.
Mätningarna av den minimala vattenmängden som krävs visade ingen uppmätbar skillnad mellan driftfallen vid mätnoggrannheten av en deciliters skillnad. Enligt förväntningarna skulle vattenmängden som krävs vara större för driftfallen med kortare pulseringscykler.
Hypotesen var att en snabbare ökning av varvtalet medför en högre åtgång av vattnet i
bottenbrunnen relativt återföringen av vatten till bottenbrunnen som då kräver en högre initial vattenmängd. Metoden för mätningarna innebar en noggrannhet av en deciliters skillnad men i det fall en mer finkalibrerad utförts skulle en skillnad kunna framgå. Om det skulle visa sig finnas en skillnad vid finare mätningar kan det kunna antas vara försumbart då det handlar om så små mängder i sammanhanget. En modell Asko DB12441B använder 2772 L/år med 280 program om året och tre vattenbyten per diskprogram. Med antagandet att det krävs 1 dl mer vatten per vattenbyte skulle det innebära ca 3 % mer vatten per diskprogram. Dock är dagens diskmaskiner redan är mycket effektiva och skillnaden av 3 dl mer vatten är inte stor sett från perspektivet att diska för hand eller ett vardagligt perspektiv. Resultaten påvisar en skillnad av vattenmängd mellan diskkorgarna med 2,2 liter och för den nedre och 2,5 för det övre
diskarmen. Det tyckts möjligt att resultatet beror på att vattenrören upp till det den övre diskarmen är längre och därmed upptar en större vattenvolym.
Ljudnivån som uppmättes från den nedre diskkorgen överensstämde med förväntningarna i hypotesen. Den maximala ljudvolymen var högre för de driftfall där ett högre varvtal ingick.
Dessutom stämde förväntningen om att medelljudnivån skulle ha samma decibelvärde. Dock avvek driftfall 6 något från förväntat utfall med en lite högre medelnivå av ljudgenerering.
Resultaten från ljudmätningarna av den övre diskkorgen är mer svårtolkad. Återigen sammanföll den maximala ljudnivån med driftfall där ett högre varvtal ingick, förutom en motsättning mellan driftfall 6 och 2. Enligt föresatsen om att ett högre varvtal medför en
21
högre ljudvolym bör driftfall 2 resultera i ett högre dB(A) – värde i jämförelse med driftfall 6, vilket inte reflekteras i resultaten. Dessutom var medelljudnivån för driftfallet utan pulsering av spoltrycket förvånansvärt låg i jämförelse med övriga driftfall. Däremot var
medelljudnivån samma för driftfallen med pulsering av spoltrycket vilket bekräftar det förväntade utfallet. Orsaken till den del av resultatet för ljudmätningarna som inte bekräftade hypotesen är oklar. Möjligheten att omgivande störningsljud kan ha påverkat ljudvolymen går inte att utesluta helt, exv. ljud från rörelser runt mobilen då Sound Meter startades eller stoppades samt ljudet från varvtalsreglerknapparna som trycktes in på styrboxen. En av frågorna som måste ställas utifrån det resultat som framkommit är hur stor betydelse
skillnaden i ljudgenerering ska ges. Som nämnts i metoden är decibelskalan logaritmiskt med basen 10 vilket innebär att en förändring med 10 decibel motsvarar att ljudet upplevs som 10 gånger högre. Den faktor för ljudeffektskillnaden som redovisas i resultatet innebär att
maxljudnivån upplevs som 3,16 gånger högre för vissa pulseringscykler. Dock handlar det om låga ljudnivåer från början där en tredubbling av ljudeffekten inte upplevs som så påfrestande.
Dessutom är det möjligt att den maximala ljudgenereringen sker vid ett fåtal tidpunkter och inte medför något störande moment för ägaren av diskmaskinen. I slutändan är det
energimärkningens kriterier för ljudgenerering som avgör hur ljudnivåskillnaderna ska värderas.
Sammanfattningsvis krävs det mer arbete med flera repetitioner av varje fall för att fastställa med vilket säkerhetsmarginal resultaten kan antas. Det gäller främst vid bestämmandet av hur pulserande spoltryck påverkar diskens renhet, som innehåller en lång kedja av
metodgenomförande. Men också i testerna av hur pulserande spoltryck påverkar
elförbrukningen, ljudnivån och vattenanvändningen är det värt att göra flera repetitioner för att undersöka resultatens säkerhetsmarginal.
5 Slutsats
Diskresultatet blir bättre med pulserande spoltryck för den nedre diskkorgen. Disklasten blev renast då en längre pulseringstid för cykeln används där varvtalet ändras långsamt som i driftfall 4 och 5. I testerna med den övre diskkorgen gav pulserande spoltryck mindre ren disk jämfört med referensfallet.
Sett till elförbrukning är det fördelaktigt med pulsering av spoltrycket för både den övre och nedre diskkorgen i jämförelse med normalfallet med konstant diskarmsrotation. Dock med undantag av driftfall 6 för den nedre diskkorgen. Lägst elförbrukning erhölls från
pulseringscykler där varvtalet hölls konstant ett tag vid ytterläget enligt driftfall 3.
Vattenmängden som krävdes visade ingen uppmätbar skillnad för driftfallen som ingick i studien.
Den maximala ljudnivån är högre för de driftfallen med pulserande spoltryck, både för den övre och nedre diskkorgen. Medelljudnivån var lika hög eller högre då pulserande spoltryck användes.
6 Vidare studier
För efterföljande studier kan det rekommenderas att göra fler försök för varje fall som undersöks. Då bildas en uppfattning om hur mycket resultaten kan skilja sig och hur
22
tillförlitlig metoden är. Om metoden för mätningarna anses vara tillförlitlig behövs inte många försök göras för att se hur mycket resultaten avviker, däremot om metoden anses vara mindre tillförlitlig kan fler försök behövs göras för att uppskatta resultatens avvikelse. Turbulenta vattenstrålar inne i diskmaskinen är svårt att modellera och förutse. Dessutom är det svårt att göra exakta mätningar av renhetsgraden på disken. Därför är det en god idé att göra många repetitioner av testerna vid framtida studier av pulserande spoltryck, för att kunna väga in resultatens säkerhetsmarginal. Metoden att arbeta och analysera bilder som tagits av disklasten var effektivt för att bedöma hur ren disken blev. Därför rekommenderas den metoden. För att lättare kunna se smutsen som penslades på disken var det effektivt att blanda matämnet – i det här fallet jordnötssmör – med ett färgämne för att underlätta avläsning av hur mycket smuts som satt kvar efter diskning senare. Det rekommenderas också att se över diskmaskinens inre ytor mellan testerna för att bedöma om de är tillräckligt rena inför nästa test. För vidare studier kan en undersökning av optimalt driftfall göras där värderingen av renhetsnivå, elförbrukning, vattenkonsumtion och ljudnivån i förhållande till varandra är central. En möjlighet är att öka elförbrukning i fallen med pulserande spoltryck till samma nivå som utan pulsering och därmed erhålla en högre renhetsnivå än innan. Det beror dock på hur parametrarna värderas i förhållande till varandra om det är lönsamt.
Tre studier rekommenderas som uppföljning till det som gjorts i det här arbetet:
1. Göra en liknande studie till den här, fast där flera repetitioner av varje test görs för att få en uppfattning om hur mycket resultaten varierar i samma test.
2. Göra en undersökning av optimalt driftfall där värderingen av renhetsnivå, elförbrukning, vattenkonsumtion och ljudnivån i förhållande till varandra vägs samman. Med andra ord optimera för en så bra energiklass som möjligt. Den här studien bör rimligtvis ske efter att säkerhetsmarginalen för resultaten av olika driftfalls inverkan på parametrarna har undersökts.
3. Studera pulserande spoltryck i flera diskkorgar samtidigt. Då testerna för den nedre och övre diskkorgen gjordes separat i den här studien gavs ingen bild av effekterna från pulserande spoltryck i flera diskarmar samtidigt.
7 Referenser
Cengal, Y., Cimbala, J. (2014). Fluid dynamics: fundamentals and applications. 3. uppl.
Singapore. McGraw-Hill Education.
Energimyndigheten (2018a). Energimärkningsförordningen.
http://www.energimyndigheten.se/energieffektivisering/jag-ar-saljare-eller-tillverkare- av-produkter/ekodesign-energimarkning-och-ce-
markning/energimarkning/energimarkningsforordningen--detta-sager-lagen/ [2020-05- 27].
Energimyndigheten (2018b). Ekodesigndirektivet.
http://www.energimyndigheten.se/energieffektivisering/jag-ar-saljare-eller-tillverkare- av-produkter/ekodesign-energimarkning-och-ce-
markning/ekodesign/ekodesigndirektivet/ [2020-05-27].
Energimyndigheten (2018c). Energimärkning av diskmaskiner.
https://www.energimyndigheten.se/energieffektivisering/jag-vill-energieffektivisera- min-organisation/inkop-av-produkter/produkter-med-energimarkning/diskmaskiner/
[2020-05-20].
23
Engineering ToolBox, (2003). Decibel A, B and C. [online] Available at:
https://www.engineeringtoolbox.com/decibel-d_59.html [2020-04-29].
Google Play (2020). Ljudmätare (Sound Meter) – Appar på Google Play.
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.gamebasic.decibel&hl=sv [2020- 05-21].
Lindholm, E-L (2020). Ny energimärkning från 2021.
http://www.energimyndigheten.se/energieffektivisering/jag-ar-saljare-eller-tillverkare- av-produkter/ekodesign-energimarkning-och-ce-markning/energimarkning/ny-
energimarkning/ [2020-05-27].
Meister, C., Velten, K. & Methner, F.-J. (2012). Modelling and simulation of bottle rinsing.
International Journal of Food Science & Technology, 47(7), 1468–1478.
doi:10.1111/j.1365-2621.2012.02994.x.
Nilsson, H., & Blomquist, L. (2017). Spara energi på att diska i diskmaskin.
http://www.energimyndigheten.se/nyhetsarkiv/2017/spara-energi-pa-att-diska-i- diskmaskin/ [2020-03-31].
Tsouknidas, P., & Zhang, X. (2010). Dishwasher improvement at Asko: developing a simplified test method to determine the influence of spray arm speed and pressure.
Masteruppsats. Göteborg: Chalmers tekniska högskola.
https://eds.b.ebscohost.com/eds/results?vid=0&sid=3b3771e6-e4ac-43b9-a9a1-
bb0d5dada7d4%40sessionmgr101&bquery=Dishwasher%2Bimprovement%2Bat%2BAsko%2 53a%2Bdeveloping%2Ba%2Bsimplified%2Btest%2Bmethod%2Bto%2Bdetermine%2Bthe%2Bi nfluence%2Bof%2Bspray%2Barm%2Bspeed%2Band%2Bpressure.&bdata=JmNsaTA9RlQxJmN sdjA9WSZsYW5nPXN2JnR5cGU9MCZzZWFyY2hNb2RlPUFuZCZzaXRlPWVkcy1saXZl. [2020-03- 10].
Wikipedia (2019). Decibel. https://sv.wikipedia.org/wiki/Decibel [2020-05-15].
Zelenak, M., Foldyna, J., Scucka, J., Hloch, S. & Riha, Z. (2015). Visualisation and
measurement of high-speed pulsating and continuous water jets. Measurement, 72 1–
8. doi:10.1016/j.measurement.2015.04.022.
