Udvikling af varmegenvinding til naturlig ventilation Ditte Marie Jørgensen 25. Juli 2006

Indhold Baggrund Funktionskrav til varmevekslerne Udfordringen i udvikling af varmevekslere til naturlig ventilation Funktionskrav til varmevekslerne Beskrivelse af varmeveksleren og ventilationssystemet Totaløkonomi Videreudvikling Konklusion

Baggrund Bygningsreglement 2006 Energiramme Skærpelse af bygningers energiforbrug Behov for udvikling af løsninger til energibesparelser Mekanisk ventilation Elforbrug inkluderet i energirammen Naturlig ventilation Forringet indeklima Utilsigtet varmeforbrug Forhenværende udviklinger DTU Teknologisk Institut

Udfordringen i udvikling af varmevekslere til naturlig ventilation Temperaturvirkningsgrad: 75-80 % Lave tryktab igennem vekslerne Drives af vindtryk og termisk drivtryk Mulighed for at kontrollere luftstrømningerne i bygningen Indtag Udtag

Funktionskrav til varmevekslerne Direkte Høj genvindingsgrad stort varmeoverførende areal anvendelse af modstrømsprincippet med ens kapacitetsstrømme i ind- og udtagsvekslere nedadgående luftstrøm i afkastveksleren og opadgående luftstrøm i indtagsveksleren, så ujævn luftstrøm undgås Små tryktab igennem vekslerens luftside Lav lufthastighed Formindskelse af varmetab ved indløb Eliminering af kondensdannelse Indirekte Luftfordeling i rummet Termisk indeklima Opdrift

Luft-til-vand modstrømsvarmevekslerne Varmeveksler til luftindtag Varmeveksler til afkastluft Snit Rørslag Rørlag Rør Rørslag Snit Tilnærmelsesvis en modstrømsvarmeveksler, størrelse af veksler afh. af hvor stpr effekt der ønskes overført

Ventilationssystemerne Decentralt ventilationssystem Luftindtag i facaden Udtag i toppen af bygningen Centralt ventilationssystem Luftindtag i bunden af bygningen

Decentral ventilationssystem Korridor

Centralt ventilationssystem Indblæsning Udsugning Korridor Korridor Ikke sårbart overfor vindtryk. Større drivtryk pga. større højdeforskel mellem indtag- og afkast, ses nærmere på centralt i det følgende, når vekslerne implementeres i bygningen, følsomt overf. Manuel åbning af vinduer

Centralt varmevekslersystem 1 Central varmeveksler til luftindtag De centrale vekslere vil kun blive uddybet i denne præsentation Nyhedsværdi, længdesnit

Centralt varmevekslersystem 2 Central varmeveksler til luftindtag Korridor Tværsnit Korridor Kælder Varmeveksler til indtag Kælder Isolering

Centralt varmevekslersystem 3 Central varmeveksler til luftafkast Korridor Læskærm

Centralt varmevekslersystem 4 Central varmeveksler til luftafkast Isoleret kasse Snit A-A Tag Vind Snit B-B Snit A-A Tagplan Afkastkanaler Snit B-B Isoleret kasse Bygning Vind Afkastkanaler

Centralt varmevekslersystem 5 Varmevekslernes egenskaber Temperaturvirkningsgrad Indtag: 86,8 % Afkast: 91,0 % Samlet: 79,9 % Tryktab i varmevekslerne Luftskifte h-1 1 2 3 Indtag Pa 0,25 0,77 1,48 Afkast 0,68 2,07 3,98 Samlet ≈ 0,93 ≈ 2,84 ≈ 5,46 FLUENT er anvendt

Simulering af luftstrømme Indeklima og varmeforbrug Kontrol af bygningens luftstrømme Opretholdelse af luftskifte på 1 gang i timen i brugstiden (10 l/s til hvert kontor) Korridor Lokale 1 Lokale 2 Kontor Trappeopgang Begrænset omfang, IESVE I denne præsentation vil jeg kun fortælle om trykket, da det er det mest interessante Trykket mellem inde og ude

Opbygning af modellen i IESVE

Varighedskurver Bedste tilfælde Værste tilfælde 2. sal syd Temperaturforskel mellem inde og ude: 100 timer: 5,4° C Drivtryk 2,0 Pa 200 timer: 7,2° C Drivtryk 2,7 Pa Værste tilfælde Stuen mod nord Temperaturforskel mellem inde og ude: 100 timer: 4,0° C Drivtryk 1,5 Pa 200 timer: 6,0° C Drivtryk 2,2 Pa 1 luftskifte: 0,93, 2 luftskifter: 2,84 Pa og 3 luftskifter: 5,46 Uden hensyn til vind

Totaløkonomi Kan naturlig ventilation med varmegenvinding være et alternativ til konventionelle ventilationssystemer? Mekanisk ventilation med varmegenvinding Anlægsomkostninger det samme Lidt større genvindingsgrad Større driftsudgifter i form af primær energi Naturlig ventilation Mindre anlægs- og driftsudgifter Forringet indeklima Træk Stort varmeforbrug i lavt belastede lokaler Prissætning af vekslerkassen Rørmaterialer: ca. 500 Kr. Vekslerkasse og implementering 500 kr. Total 1000 kr.

Videreudvikling Højere varmeoverføring Til storrumskontorer Mindre rørdiametre 10 mm -> 5 mm Porøse materialer dvs. fin-fibrede materialer Højere lufthastighed igennem veksleren Til storrumskontorer Siden der er små tryktab

Konklusion Det er muligt at udvikle varmegenvinding til naturlig ventilation Små tryktab Høj temperaturvirkningsgrad Opretholdelse af luftskifte Kontrol af bygningens luftstrømme Totaløkonomisk: Alternativ til mekanisk ventilation med varmegenvinding Praktiske undersøgelser