Alle gjenvinnere må i dag klare kravene til virkningsgrad og energieffektivitet som er angitt i TEK 10 og NS 3031. I praksis vil dette bety at den mest lønnsomme løsningen er gjenvinnere som ligger over 80% i årsmidlere temperaturvirkningsgrad.
I praksis er det bare roterende gjenvinnere som klarer dette. Motstrømsvekslere som i dag finnes på markedet klarer ikke å møte disse kravene.
TEK 10 skiller på kravene på bolig og yrkesbygg der de krever hhv 70% og 80% virkningsgrad.
I praksis bruker man 80% for begge tilfeller da dette er et lønnsomt tiltak som gir stor gevinst i beregning av energibehov og sparte byggekostnader.
Patenterte løsning
Flexit har i mange år jobbet med utvikling av energieffektive varmegjenvinnere for et nordisk klima. På 80 tallet var det vanlig med kryssvekslere som hadde viftestopp i kulde for å unngå gjenfrysing og man hadde da i praksis et avtrekksanlegg på kalde dager.
På 90 tallet utviklet Flexit løsninger som skulle gi balansert ventilasjon kontinuerlig – også i kulde. I dette arbeidet ble det blant annet utviklet en patentert løsning som fikk navnet termofuktvakt.
Dette utviklingarbeidet ble gjort i samarbeid med Norges Byggforskningsinstitutt- NBI (Som i dag er Sintef Byggforsk)
Resultatene fra dette utviklingssamarbeidet mellom NBI og Flexit ga følgende resultater:
Hvordan unngå ising i platevekslere
Frostsikring ved å måle trykkforskjell som konsekvens av isdannelser i veksler ble på 90 tallet testet ut og vurdert i samarbeid med NBI. Løsningen ble forkastet av flere årsaker:
• Det er viktig å unngå isdannelser i veksler fordi det krever opptil dobbelt så mye energi å tine vekk is som det er å unngå isdannelse. Tiltak må altså settes inn før is dannes. En trykkmåling varsler for sent at det er problemer.
• Trykkmåling er upresis da påfrysningen er svært lokal og kan skje svært hurtig. Dette kan da skade veksler i det kalde hjørnet lenge før man kan måle trykkforskjell. Dette vil kunne medføre frostsprengning og som igjen gir lekkasjer i veksler som er langt høyere enn i en roterende veksler.
Som et resultat av dette ble den patenterte termofuktvakten utviklet der man måler temperatur og fuktighet i det kalde hjørnet av veksleren – en løsning som er optimal både med hensyn til energisparing og driftssikkerhet.
Tiltak for å unngå ising
I utviklingsarbeidet vurderte og testet vi også ulike tiltak for å unngå gjenfrysing. Følgende resultater og konklusjoner ble trukket:
Returluftsystem :
Fungerer ikke i en normal kald norsk vinter. Avisningseffekten er for liten og veksleren fryser igjen. Omfattende tester dokumenterte dette
Redusert luftmengde:
Fungerer ikke i en normal kald norsk vinter. Avisingseffekten er for liten og veksleren fryser igjen. Omfattende tester dokumenterte dette
Ubalanse, redusert tilluft:
Med dagens tetthetskrav til nye bygg er det helt uakseptabelt å kjøre ubalanse i et ventilasjonsanlegg fordi man ikke klarer å kjøre anlegget under gitt klima. Nye bygg er så tette at det vil skape store undertrykk.
Bypass avising:
Fungerer, men vil store deler av vinteren kjøre bypass. Man får da IKKE varmegjenvinning og må kraftig oppdimensjonere effektbehovet til batteriene i ventilasjonsanlegget. Med dagens reduserte varmebehov blir dette en stor merkostnad i et nytt bygg.
Forvarme:
Den beste og mest energieffektive løsningen siden man kan opprettholde kontinuerlig drift av veksler. Men den krever betydelig installert effekt på større aggregater. Den må også være hurtig, og derfor i praksis ofte elektrisk siden man også har frostfare ved vannbasert varme og trenger frostsikringstiltak for batteriet
Motstrømsvekslere møter ikke dagens krav til boligventilasjon
I starten på 2000-tallet trakk man derfor, på grunn av nevnte ulemper, den konklusjonen at kjente platevekslerløsninger ikke fyller de nye kravene. Moderne ventilasjonsanlegg må oppfylle dagens krav til bygg:
• Ventilasjonen må alltid gi riktig balansert luftmengde uansett utetemperatur. Med dagens tetthetskrav til bygg er alt annet utenkelig.
• Ventilasjonsanlegget må være driftssikkert og uten fare for gjenfrysning.
• Ventilasjonsanlegget må på årsbasis gi reell energisparing også medregnet den kalde årstiden i vårt klima. TEK 10 stiller derfor også krav til årsmidlere virkningsgrad.
• Ventilasjonsanlegget må designes for å gi lavt behov for installert effekt. Man kan ikke designe en moderne gjenvinner slik at effektbehovet til varmebatterier må dimensjoneres med 0 % i gjenvinning for å gi trekkfri temperert tilluft som er en selvfølge med dagens komfortkrav i moderne boliger.
Sintef-samarbeid
Med dette som utgangspunkt startet Flexit et samarbeid med Sintef energiforskning i Trondheim med målsetning om å utvikle morgendagens mest energieffektive varmegjenvinnere.
Platevekslere, både kryss- og motstrømsvekslere ble vurdert opp mot andre løsninger for å sammenligne. Frostsikring av disse kan gjøres mer eller mindre bra, men vil uansett alltid ha behov for å tilføre energi for å unngå gjenfrysing.
Man kan som kjent ikke omgå de fysiske lover. Hvis man ser på luftmengder, fuktmengder/produksjon i boliger vil derfor aldri en motstrømsveksler i et norsk klima klare å komme over 80% på årsbasis.
Sintef gjorde på oppdrag av Flexit teknologisøk på alternative teknologier og fant at roterende gjenvinnere er den beste teknologien.
80% blir i virkeligheten 56%
Tillegg H i NS 3031 beskriver hvordan man skal ta hensyn til frostsikring av varmegjenvinnere og motstrømsvekslere (nevnt som plategjenvinner i standarden) (Tabell H1 og tabell H2).
Denne standarden angir to typer frostsikring:
• Optimal frostsikring: Løsninger som f.eks Flexits patenterte termofuktvakt som overvåker driftsforhold inne i veksleren
• Normal frostsikring: Løsninger som f.eks avtrekkstemperatur, trykkmåling over veksler med bypass eller tilsvarende
Roterende veksler opprettholder virkningsgrad
Tabellen viser at en motstrømsveksler med trykkstyrt avfrostningsfunksjon som gir 80% virkningsgrad på årsbasis i realiteten bare gi 56% virkningsgrad.
Dette vil medføre betydelige bygningsmessige tiltak for å kompensere varmetap samt at man må dimensjonere opp effektbehovet til bygget.
Samtidig viser den at en roterende veksler klarer å opprettholde virkningsgraden og ikke trenger frostsikring.
Boligventilasjon
Hva betyr dette så i praksis? Skal man bygge nye boliger (både eneboliger og leiligheter) i dag, ønsker man på årsbasis å ligge over 80% i virkningsgrad.
I et norsk klima er ikke dette mulig med motstrømsvekslere og i praksis vil man ligge på drøyt 50%. I praksis har man 0% i virkningsgrad så fort utetemperaturen er under 0 grader.
Med de to siste vintre i minne vil det si stort sett hele vinteren uten varmegjenvinning på ventilasjonsluften.
Det vil derfor medføre store bygningstekniske merinvesteringer for å kompensere dette med ekstra isolasjon og forbedrede U-verdier i bygningsskallet, forbedret tetthet og kraftig oppdimensjonering på installerte effekter for å kompensere en ikke fungerende varmeveksler på ventilasjon.
Desentral boligventilasjon
Flexits konklusjon er derfor klar: I et norsk klima må benytte roterende vekslere som kan takle en kald vinter.
På denne bakgrunnen er det derfor helt naturlig å vurdere desentral ventilasjon der hver leilighet har sitt eget ventilasjonsaggregat med en roterende varmegjenvinner som ligger på en årsmidlere temperaturvirkningsgrad på ca 85% og en SFP verdi på godt under 1,5. Dette vil kunne spare byggekostnader og gi et god totaløkonomi for bygget.
Kan vi i framtiden ventilere flere boenheter med ett aggregat?
Dagens teknologi med motstrømsvekslere er ikke god nok til å fylle moderne krav til komfort og energieffektivitet i et norsk klima. I dag er derfor desentral boligventilasjon med en rotor pr leilighet den mest kostnadseffektive løsningen.
Så vil helt sikkert framtiden kunne vise oss ny teknologi som kan løse disse utfordringene med både roterende vekslere og motstrømsvekslere og kanskje helt ny teknologi. Dette er et spørsmål som opptar Flexits FoU arbeid og sikkert også mange av våre kollegaer i bransjen.
Forundret over Exhausto
Det er derfor med undring vi leser Exhaustos artikkel om frostsikker varmegjenvinning. De konkluderer tidlig i artikkelen med at man typisk vil velge motstrømsveksler som fellesanlegg i leiligheter. Man uteglemmer at det finnes gode desentrale løsninger som både gir god komfort og som er energieffektive.
De viser også til tester utført helt ned til -12 grader. Det er sikkert tilstrekkelig for et dansk klima, men i Norge må anleggene fungere ned til -30 og -40.
Flexits filosofi er at man skal kunne ha god komfort og et bra inneklima 365 dager i året.
Vi vil også i i norske forhold advare mot trykkmåling over veksler som frostsikring. Under norske driftsforhold vil det kreve mer energi, høy effekt på batterier og betydelig fare for varmevekslere som fryser i stykker eller anlegg som går i dvale.
Klikk her for å bestille abonnement på Norsk VVS
Klikk her for å lese om ny Varmenorm
