Utvärdering av avfrostning med ackumulatortank för motströmsvärmeväxlare : En teoretisk forskningsstudie med fokus på effektiviserad avfrostning för motströmsvärmeväxlare i ventilationsaggregat

The energy consumption in the world continues to increase, which makes energy saving measures important. In Sweden, where buildings account for a large part of total energy use, heat exchangers in ventilation are important to reduce energy consumption. However, Sweden's winters are often cold over large parts of the country, causing frost in the heat exchanger and high and uneven heating power requirements for ventilation units. The heating system in the building is required to manage the biggest power demand that may arise. From the ventilation unit, the greatest heating power requirement is arise in the event of frost conditions, as the power requirement from the heating coil increases during defrosting. By installing an accumulator tank together with the ventilation unit, the power requirement can be evened out. Power requirement for three different scenarios where the storage tank is used has been calculated. By using thermodynamic equations and measurements from Swegon counter flow heat exchanger results were accomplished. Optimal defrosting cycle times were evaluated by theory and equations. Other defrosting methods have been calculated to be compared to the solution with the accumulator tank. In a case with 600 litres per seconds supply and exhaust air flow, outdoor temperature at -10 ° C, the power requirement to the unit could be reduced by 67 % using an accumulator tank. An accumulator tank with a volume of 73 litres was required. By using an accumulator tank with the ventilation unit, investment costs could decrease by approximately 18 000 SEK when district heating is used as energy source. However, the solution with the storage tank will not be able to reduce district heating costs more than reduced flow cost for the district heating. If a heat pump I used approximately 95 000 SEK in investment cost could be saved when using an accumulator tank. Electricity cost could also be reduced but not much. Compared to other defrosting methods, the solution with accumulator tank will require the lowest power requirement for the ventilation unit, heat recover most energy in the heat exchanger and at the same time create an even heat power requirement at frost conditions.Energianvändningen i världen fortsätter öka vilket gör energisparåtgärder viktiga. I Sverige där byggnader står för en stor del av den totala energianvändningen är värmeväxlare inom ventilation viktiga för att minska energiförbrukningen. Dock är Sveriges vintrar ofta kalla över stora delar av landet vilket orsakar frostproblem i värmeväxlaren och högt och ojämnt värmeeffektbehov till ventilationsaggregat. Byggnadens värmesystem måste dimensioneras efter det största effektbehov som kan uppstå. Från ventilationsaggregatet sker det största värmeeffektbehovet vid frostförhållanden eftersom effektbehovet från värmebatteriet ökar vid avfrostning. Genom att installera en ackumulatortank tillsammans med ventilationsaggregatet skulle effektbehovet kunna jämnas ut. Effektbehov för tre olika scenarion där ackumulatortank används har beräknats. Det skedde genom användande av termodynamiska ekvationer och mätningar från Swegons motströmsvärmeväxlare. Tiden för hur lång avfrostningscykel som är optimal har utvärderas genom teori och ekvationer. Andra avfrostnings metoder har beräknats för att kunna jämföras med lösningen med ackumulatortank. I ett fall med till-och frånluftflöde på 600 l/s och dimensionerande utomhustemperatur på -10 °C kunde effektbehovet fram till aggregatet minskas med 67% genom att använda en ackumulatortank. En ackumulatortank med volymen 73 liter krävdes. Genom att använda en ackumulatortank tillsammans med ventilationsaggregatet kunde investeringskostnaden kunna minskamed cirka 18000 kr när fjärrvärme används som energikälla. Lösningen med ackumulatortank kommer dock inte kunna minska fjärrvärmekostnaden mer än att minska eventuell flödeskostnad för fjärrvärmen. Vid användande av bergvärmepump skulle cirka 95000 kr i investeringskostnad kunna sparas vid användande av ackumulatortank. Eleffektkostnaden kunde även minskas men relativt lite. Jämfört med andra avfrostningsmetoder kommer en lösning med ackumulatortank kräva lägst effektbehov till ventilationsaggregatet, återvinna mest energi i värmeväxlaren och samtidigt skapa ett jämt värmeeffektbehov under frostförhållanden