KOMFORTKYLA

Det värmeöverskott som måste bortföras från byggnaden för att hålla inomhustemperaturen lägre än en förutbestämd högsta tillåten temperatur, kallas kylbehov. De klimatsystem som används för att aktivt kyla byggnader, kan generellt delas upp i tre typer.

• System med luftburen kyla
• System med vattenburen kyla
• Kombinerade system (kyla tillförs med både luft och vatten)

Det är viktigt att skilja på det sensibla kyleffektbehovet och den totala kyleffekten inklusive våt kylning. Sensibel kyleffekt avser effekten som utgörs av temperaturskillnaden mellan önskad temperatur och den temperatur man skulle ha utan komfortkyla. Den totala kyleffekten skall även inkludera det latenta kylbehovet som inkluderar våt kylning. Härmed avses den entalpidifferens som måste åstadkommas för att tilluften ska bli avfuktad i ventilationsaggregatets och/eller en fläktluftkylares kylbatteri, se Figur 16. Om man inkluderar det latenta kylbehovet ökar i allmänhet det totala dimensionerande kylbehovet med över 100%.

System med luftburen kyla
I dessa system bestäms det dimensionerande luftflödet av kylbehovet. Det är således de termiska kraven, inte kraven på luftkvalitet, som är dimensionerade. I befintliga byggnader är det normalt både svårt och kostsamt att byta kanalsystem. Om man inte kan transportera tillräckligt stora luftflöden i de befintliga kanalerna för att tillgodose kylbehoven, installerar man vid ombyggnad vanligen vattenburna kylsystem. Kylsystemet måste kunna ta hand om variationen i kylbehov, både över dygnet och över året. De två grundtyperna av system med luftburen kyla är konstantflödessystem eller system med variabelt flöde (kombinationer av de två metoderna förekommer också).

System med konstant luftflöde – CAV-system
CAV-systemen (Constant Air Volume) kännetecknas av att luftflödet är konstant. Rummen med de största kylbehoven bestämmer normalt dimensioneringen av den tilluftstemperatur som bereds i det centrala luftbehandlingsaggregatet. I vissa rum, t.ex. konferensrum, kan tilluften eventuellt behöva eftervärmas. Detta görs för att ett rum inte ska upplevas som kallt när ingen har vistats i det på en viss tid. även om ett CAV-system tillför luft med konstant flöde används ibland tvåhastighetsmotorer till fläktarna, där man reglerar ner varvtalet när kylbehovet i byggnaden så tillåter. Luftflödet minskar då proportionellt lika mycket som varvtalet.  Tilluftstemperaturen i ett CAV-system kan vara konstant eller varieras i förhållande till utetemperaturen. Där temperaturstyrningen sker centralt eller med konstant tilluftstemperatur görs vintertid en korrigering till rätt rumstemperatur i de enskilda rummen, t.ex. med radiatorer.

Figur 1. Summan av latent och sensibel kyleffekt ger dimensionerande kyleffekt.

 

Figur 2. Princip för CAV-system.

 

System med variabelt luftflöde – VAV-system
I de s.k. VAV-systemen (Variable Air Volume) varierar luftflödet som tillförs varje rum efter behov, men temperaturen på tilluften hålls konstant, dvs. tilluftstemperaturen ändras inte med att lasten ändras. Däremot sker normalt en årstidsstyrning av tilluftstemperaturen, som en funktion av utetemperaturen. Luftflödet till varje rum regleras med spjäll i någon form av terminalapparat i direkt anslutning till rummet, medan centrala till- och frånluftsfläktar kontrolleras med hjälp av ledskenereglering eller varvtalsstyrda fläktmotorer, vanligtvis frekvensstyrda.  Styrningen sker normalt genom att hålla ett konstant statiskt tryck med givare i tilluftssystemets bortersta grenkanaler. Flödet varierar från max. den varmaste dagen ner till ca 20% av max. under årets kallaste dagar, då luften endast har som uppgift att tillgodose kraven på luftkvalitet.

System med vattenburen kyla
Dessa typer av system förser de enskilda rummen med vattenburen kyla. Det luftsystem som finns används enbart för att tillgodose kraven på luftkvalitet.  I en ombyggnads- eller renoveringssituation föredras ofta denna typ av kylsystem. Vid installation av systemet finns det vanligen plats i befintliga undertak att placera de rör som krävs för distribution av kallt vatten i byggnaden.

Kombinerade system
Luftburen och vattenburen kyla kan kombineras på en mängd olika sätt. Ett tillfälle då systemen måste kombineras är då det luftburna systemet inte har tillräcklig kylkapacitet. Det finns även möjligheter att kombinera luftburna system på så vis att man för vissa delar av en byggnad, eller för vissa rum, använder sig av ett VAV-system (genom att utnyttja s.k. VAV-enheter där luftflödet kan styras), för att i övriga delar av byggnaden ha ett CAV-system.

 

Figur 3. Princip för VAV-system.

 

Figur 4. Princip för vattenburen kyla.

 

Konventionell eldriven kompressorkyla
Köldalstring med kompressorkylmaskin är det "klassiska" sättet att producera kyla. När maskinkyla för komfortändamål diskuteras är detta vad som normalt avses. Med en kompressordriven kylmaskin har man stor flexibilitet vad gäller sättet att tillföra byggnaden kyla. Som nämnts tidigare är det möjligt att leverera kyla från kylmaskinen antingen till kylbatteriet i ett luftbehandlingsaggregat eller till kylutrustning placerad direkt i rummen, exempelvis kylbafflar eller fläktkonvektorer.

Evaporativ kyla
Vid evaporativ kylning av luft utnyttjas att luftens temperatur sänks genom att fukta luften med hjälp av vattenavdunstning från en våt yta som luften passerar. Kylning är möjlig så länge luften inte är mättad på vattenånga. Den lägsta temperatur luften kan få med denna typ av kylning är begränsad av luftens våta temperatur, vilken ibland även kallas luftens kylgräns. Med direkt evaporativ kylning avses en process där tilluften fuktas och temperaturen sänks. Samtidigt ökas tilluftens fuktinnehåll. Med indirekt evaporativ kylning sker en fuktning av frånluften, varigenom frånluftens temperatur sänks. Därefter sker en värmeväxling (ej fuktöverförande) mellan från- och tilluft där värme ur tilluften kan föras över till frånluften. Möjligheten att kyla bestäms till stor del av uteluftens aktuella tillstånd. Ju mer fukt (ju högre värde på tvåt) den innehåller desto sämre blir dess förmåga att kyla. Metoden anses därför ha begränsad användning i kontor och andra kommersiella lokaler.

Sorptiv kyla
För att kunna sänka tilluftens temperatur så långt som möjligt, är det fördelaktigt att ha torrast tänkbara luft när uppfuktningen påbörjas. I den sorptiva kylprocessen är fuktningen från den evaporativa processen kompletterad med en torkning av tilluften innan den fuktas, se Figur 22. Ett sorptionskylaggregat består alltså av en avfuktardel som torkar luften och en del som kyler luften (den evaporativa delen). Tilluften avfuktas med en fuktupptagande rotor. På frånluftssidan drivs det upptagna vattnet ur rotorn. Till detta åtgår värme. Således måste ett sorptivt kylaggreget även tillföras värme.

 

Figur 5. Princip för direkt evaporativ kyla.

 

Figur 6. Princip för indirekt evaporativ kyla.

 

Figur 7. Princip för sorptiv kyla.

 

Fjärrkyla
Det blir allt vanligare att energiföretag erbjuder sina kunder s.k. fjärrkyla. Beroende på det enskilda energiföretagets förutsättningar i fråga om produktionsmöjligheter och kundunderlagets utformning och täthet, produceras och distribueras kyla på olika sätt i olika orter. Produktionsenheter kan i ett fjärrkylsystem bestå av allt från s.k. "frikyla" (t.ex. kallt sjövatten som direkt kan utnyttjas för kyländamål), över kompressorkylmaskiner, till värmedrivna kylmaskiner (absorptionskylmaskiner).  Det är relativt vanligt att utnyttja kyla från befintliga värmepumpar som redan används för att leverera värme till fjärrvärmenätet. Till ett fjärrkylanät var det tidigare vanligast att kunder med relativt stora kylbehov anslöts. Det kunde t.ex. vara ett sjukhusområde eller ett affärscentrum. Det blir dock allt vanligare att även enskilda fastigheter erbjuds möjlighet att ansluta sig. Till kunden levereras "kallt vatten" i en undercentral, i princip på samma sätt som i en abonnentcentral för fjärrvärme. Därifrån distribueras sedan sekundärvatten till den eller de byggnader som skall kylas enligt Figur 23. På samma sätt som för fjärrvärme är det viktigt att känna till förutsättningarna som ställs upp från leverantören av fjärrkyla. Det är vanligt att leverantören ställer följande krav:

• Temperaturer: exempelvis tfram - tretur = 6-16 alt. 7-17, dvs. Dt = 10 K.
• Flödestaxa: som ökar i de fall temperaturdifferensen minskar i förhållande till den avtalade.

Frikylning
För vattenburna kylsystem finns möjligheten att utnyttja s.k. frikylning. Här måste någon form av värmeväxlare mot uteluften installeras. Det görs oftast integrerat i komfortkylaggregatet, se Figur 24. En värmeväxlare kopplas in mellan vätskekylaggregatets köldmedie- och köldbärakretsar. I samband med att frikylning utnyttjas vid användning av vattenburen kyla är det vanligt att man vid en förutbestämd utetemperatur låter allt vatten kylas mot uteluften. Vid temperaturer lägre än denna temperatur används således inte kylmaskinen. Den utetemperatur vid vilken omkoppling sker ligger normalt kring 10°C. Det är också vanligt att man utför frikyla genom installation av värmeväxlare och växelventiler mellan husets köldbärarsystem från vätskekylaggregatet och kylmedelsystemet, från kylanläggningens kylmedelkylare.

 

Figur 8. Princip för fjärrkyla.

 

Figur 9. Kylmaskin med s.k. frikylfunktion.

 

1. Kondensor
2. VVX för köldbärare
3. Uteluft
4. Köldbärare retur
5. Köldbärare framledning
6. Förångare
7. Kompressor