Optimering af ventilationsanlæg

Transkript

1 Optimering af ventilationsanlæg Aktiv Centret - Herning Benjamin Hestehave V Marts Aarhus Maskinmesterskole ~ 0 ~

2 Projekttitel: Projekttype: Praktikvirksomhed: Uddannelse: Optimering af ventilationsanlæg Bachelorprojekt Lund & Erichsen Maskinmester Uddannelsesinstitution: Aarhus Maskinmesterskole Vejleder: Hayati Balo Afleveringsdato: 15. marts 2013 Omfang: 32 normalsider af 2400 tegn Bilag: 18 Udarbejdet af: Studienummer: Benjamin Hestehave V08709 Dato Benjamin Hestehave 1 S ide

3 Abstract This thesis is produced as a part of the final examination on Aarhus Maskinmesterskole. The thesis deals with the topic energy saving. The main question answered is: How is it possible for the Aktiv Centret in Herning to reduce the energy used on their ventilation, while improving the climate for the employees and elderly? In order to answer this question the consumed energy of the air handling units has been calculated. The result of the calculations clarified that the Active Centre are wasting too much energy on the ventilation. Thus there is an obvious reason for optimization of the ventilation. The main problem with the ventilation is the CTS-system, which controls the air handling units. The CTC-system has been malfunctioning for a long period, causing the air handling units to operate 24 hours a day, 365 days a year, which is a waste of energy, because the ventilation is only needed while the employees are at work, which means 8 hours a day, 5 days a week. By installing a new CTS-system it would be possible for the Active Centre to reduce their energy consumption by kwh a year. The new CTS-system cost around kr. this means that the repayment period is less than a years. The thesis also describes how it is possible to make the air handling units almost 20 % more efficient by replacing the old fans and electric motors with new and more efficient types. Furthermore the air handling units will accomplish the 2015 requirements about electric motor efficiency, if the new motors are installed. In order to improve the climate in the offices it was necessary to measure different parameters such as; -concentration, temperature and relative humidity. The measurements are used to determine if the indoor environment meets the requirements of the Danish labour inspectorate. Many of the offices did not meet the requirements, which mean it is needed to rebuild the ventilation systems, in order to attain the requirements. The thesis handles this subject by varying how the air handling units are controlled. The thesis describes how it is possible for the Active Centre to modify their ventilation from controlled air volume (CAV) to demand controlled- and constant air volume (DCV/CAV), and thereby improving the indoor climate. 2 S ide

4 Indhold Indhold... 3 Forord... 5 Rapportens formål... 5 Læsevejledning Indledning Problemstilling Problemformulering Problemafgrænsning Metode Beskrivelse af ventilationsanlæggene Anlægsbeskrivelse Beskrivelse CTS-Styringen Ventilationsprincip Målinger i lokaler ventileret af VE Målinger på ventilationsaggregaterne Beregninger Energiberegninger Luftmængdeberegninger Virkningsgrader Specifikt elforbrug (SEL) Indeklima Termisk Atmosfærisk Akustiske Analyse af indeklimaet Optimering Central Tilstands Styring (CTS) Elmotorer og ventilatorer Regulering af ventilationsanlæggene Økonomi Konklusion S ide

5 7. Perspektivering Kildeliste Links Figurliste Kompendier Bilag Bilag 1: Aflæsninger Bilag 2: Datablad Danvent spar Bilag 3: Krav og målinger lokaler tilhørende VE Bilag 4: Usikkerheder måleprober Bilag 5: Kuldioxid-målinger af lokaler ventileret af VE Bilag 6: Energiforbrug ventilationsanlæg Bilag 7: Spørgeskemaet Bilag 8: Opstartsdiagram VE Bilag 9: Måledata for VE Bilag 10: Gearmotorerne Bilag 11: Effektberegning af motorer i lav drift Bilag 12: Luftmængdeberegninger Bilag 13: Dynamiske tryktab Bilag 14: Total virkningsgrad for udsugning Bilag 15: Usikkerheder for rotorveksleren Bilag 16: Skitse af DCV/CAV opbygning af VE Bilag 17. Budgetter og besparelser Bilag 18: Spørgeskemabesvarelser S ide

6 Forord Bachelorprojektet er udarbejdet i forbindelse med det afsluttende praktikforløb på maskinmesteruddannelsen. Projektet tager udgangspunkt i en konkret problemstilling, som er relevant for maskinmesterfaget. Projektet er konstrueret som et eksempel på, hvordan det er muligt at optimere de nuværende ventilationsanlæg på Herning Aktiv Center (AC) med henblik på at nedbringe energiforbruget, samt at skabe et bedre indeklima. Jeg vil sige tak til følgende personer, som har været behjælpelige eller vejledende i forhold til projektets gennemførelse: Allan Ramsing: Hayati Balo: Henrik Bærentsen: Peder Eriksen: Svend Bendtsen: Direktør/El-installatør - Lund & Erichsen Projektvejleder Aarhus Maskinmesterskole Projektansvarlig CTS-Afdelingen - Lund & Erichsen Pedel - Aktiv Centeret Herning Direktør - Lund & Erichsen Rapportens formål Den studerende skal lære at arbejde udviklingsorienteret med planlægning og gennemførelse af et projekt. Den studerende skal ved at drage sammenhænge mellem erfaring, praktiske færdigheder og teoretisk viden, kunne identificere og analysere problemstillinger, der er centrale i forhold til professionen som maskinmester. Den studerende skal tilegne sig særlig indsigt i et emne, område eller problem og skal gennem projektarbejdet lære systematisk problemformulering og problembehandling samt indsamling og analyse af datamateriale, herunder relevante resultater fra forskning og udvikling 1 1 Kilde: Link 1. 5 S ide

7 Læsevejledning Rapporten består af 5 hovedkapitler. Kapitlerne er kronologisk bygget op, for at skabe et sammenhæng gennem hele rapporten. Kapitel 1: Indledningen. Her bliver det afklaret, hvad rapporten kommer til at omhandle og hvilke problemer/emner, der vil blive behandlet. Kapitel 2: beskriver opbygningen af ventilationsanlæggene, samt hvilket ventilationsprincip der anvendes. Dette kapitel er med til at skabe en god forståelse for hvad vi har med at gøre og er en forudsætning for at få mest ud af de efterfølgende kapitler. Kapitel 3: behandler alt kvantitativt måledata. Ud fra de fortagende målinger, udføres relevante beregninger, der skal anvendes i kapitel 4. og 5. Kapitel 4: beskriver indeklimaet og hvilke regler der er til indeklimaet. Her anvendes bl.a. beregningerne fra kapitel 3, til vurdering af om indeklimaet overholder reglerne i Atvejledningerne. Kapitel 5: beskriver hvordan det er muligt at optimere de eksisterende ventilationsanlæg. Her gøres der brug af beregningerne fra kapitel 3, for at kunne vælge de rette komponenter. Alle kapitler og resultater opsummeres og konkluderes på i den endelige konklusion. Rapporten slutter af med en perspektivering, der beskriver, hvilke tilføjelser man også kunne have medtaget, hvis tiden havde været til det. Referencer og bilag Alle billeder og grafer, der ikke har en reference er udarbejdet eller taget af undertegnede. Når der henvises til noget i teksten, markeres det med en reference til en fodnote. Kilder til billeder angives ligeledes med en fodnote, hvor referencen findes i slutningen af figurteksten. Fodnoten nederst på siden beskriver, hvor man finder kilden i kildelisten. Med f.eks. Kilde: Link 5, menes der at man finder kilden i kildelisten under Links, i dette tilfælde Link 5. Gennem rapporten refereres der til bilag, der alle er nummererede. Bilagene er placeret bagerst i rapporten. 6 S ide

8 Forkortelser AC = Aktiv Centret AT = Arbejdstilsynet BR = Bygningsreglementet CAV = Constant Air Volumen CTS = Central Tilstands Styring DCV = Demand Controlled Ventilation [H] = Høj Hastighed for motorerne [L] = Lav Hastighed for motorerne L&E = Lund og Erichsen P.a. = Pro Anno (Per år) SEL = Specifikt Elforbrug VAV = Variabel Air Volumen VE = ventilationsanlæg ZM = Zone modul 7 S ide

9 1. Indledning AC er en offentlig institution, hvor ældre mennesker har mulighed for at købe sig adgang til at benytte centrets faciliteter. Der er blandt andet mulighed for at; spille billard, strikke/hækle, spille musik, svejse, lave stearinlys, motionere osv.. I 1989 blev der implementeret 17 ventilationsanlæg, der forsyner hele AC. Ventilationsanlæggene er ikke ændret siden Denne rapport vil beskrive, hvad der kan gøres for at mindske det nuværende energiforbrug, skabe en bedre styring af anlæggene og derved forbedre det termiske og atmosfæriske indeklima. Ventilationsanlæggene er identiske af opbygning, derfor vil projektet som udgangspunkt anvende ventilationsanlæg 9 (VE9) som eksempel. Alle anlæggene vil blive inddraget i forbindelse med energiforbrug og tilbagebetalingspriser. Man har på AC valgt at lave en større ombygning af 1. salen. Ombygningen har medført, at de oprindelige lokaler, hvilke var forholdsvis store, er blevet til mange små kontorer, depoter og toiletter. Ventilationsanlæggene blev i 1989 dimensioneret til at forsyne store lokaler med frisk luft. Der blev ventileret efter opblandingsprincippet. Ombygningen har medført, at indeklimaet på de nyopførte kontorer ikke er optimalt, hvilket skyldes at ventilationsanlæggene ikke er dimensioneret efter de nye behov. Dette har resulteret i, at nogle af kontorerne har én indblæsning og ingen udsugning. Andre kontorer har én udsugning og ingen indblæsning. Den forskelligartede opbygning af ventilationen har resulteret i, at medarbejderne er utilfredse med indeklimaet, hvilket der skal gøres noget ved. 8 S ide

10 1.1 Problemstilling AC har efter lang ventetid endelig fået bevilliget penge af kommunen til at installere et nyt CTS-anlæg. Man forventer, at ombygningen af anlæggene med nye undercentraler og CTS vil sænke energiforbruget til komfortventilationen. Det vil i rapporten blive undersøgt, om man ved at implementere et nyt CTS-anlæg, samt udskifte gamle dele til nyere og mere energieffektive, kan nedbringe energiforbruget til komfortventilation. Derudover skal selve indeklimaet forbedres, da statistikken ud fra tilfredshedsundersøgelsen viser, at en stor del af de ansatte er utilfredse med indeklimaet. Opgaven i dette projekt bliver således at udarbejde et forslag til, hvordan man kan imødekomme AC s problemstilling. 1.2 Problemformulering Med henblik på AC s ønske om at nedbringe energiforbruget til komfortventilationen, samt at skabe et bedre indeklima for de ansatte og ældre, vil følgende problemformulering blive besvaret: Hvorledes kan energiforbruget til komfortventilationen på Herning Aktiv Center nedbringes og samtidig skabe et bedre indeklima for personalet og de ældre? Følgende underpunkter vil blive undersøgt og danne grundlag for besvarelse af problemformuleringen. Undersøgelse af den nuværende ventilation mht. energiforbrug og effektivitet. Metoder til forbedring af de nuværende anlæg, herunder CTS styring og regulering. Hvilke komponenter har størst indflydelse på energiforbruget? Hvilken reguleringsform passer bedst til ventilationsopgaven? Kan det betale sig at ombygge anlæggene økonomisk set? 9 S ide

11 1.3 Problemafgrænsning Jeg vil i rapporten indskrænke mig til det, jeg hovedsaligt har haft med at gøre i praktikforløbet. Det vil sige ombygning af anlæggene med tilhørende CTS. Med hensyn til ombygning af anlæggene, vil der blive udarbejdet et forslag til, hvordan man kan ombygge ventilationsanlæggene, men ikke komme med detaljer om, hvordan det udføres i praksis. Projektet omhandler komfortventilation, hvorfor også kun emner vedrørende komfortventilation vil blive beskrevet. Jeg ser desuden bort fra alle mindre komponenters energiforbrug, når jeg udregner ventilationsanlæggenes samlede energiforbrug. Herudover beskæftiger jeg mig ikke med rørføringerne og dertilhørende tryktab. Købspriser vil blive hentet fra virksomhedernes websider, her vil der blive set bort fra prisen installationspriser, da der ifølge Jesper Gram, servicechef Exhausto, er for mange faktorer der afgøre denne pris. 1.4 Metode Formålet med metodeafsnittet er at redegøre for, hvilke metoder, der er anvendt til udarbejdelse af dette projekt. Afsnittet beskriver, hvilke overordnede metoder, der er gjort brug af. De anvendte metoder vil desuden blive behandlet og diskuteret løbende, i de kapitler, hvor de bliver anvendt. Projektet vil med en videnskabelig tilgang, gennem en kombination af den kvalitative og kvantitative metode, bearbejde de data og informationer, der er indsamlet. Kvantitative data kan eksempelvis være: spørgeskemaer, interviews og indsamling af data via personlige målinger. Kvalitativt data kan derimod beskrives som: love, regler, vejledninger, mere dybdegående data. Dataindsamling kan foregå på 2 måder; primær- og sekundær dataindsamling. Primær dataindsamling er data, man selv har indsamlet. Denne form for data vil oftest være i form af kvantitative data altså: interviews, spørgeskemaer, daglig dialog eller egne observationer. Sekundære data, er allerede eksisterende data. 10 S ide

12 Denne rapport vil gøre brug af begge dataformer. I projektet vil der, ved anvendelse af den kvantitative metode, blive udarbejdet en behovsanalyse. Der vil blive indsamlet primært data, i form af relevante målinger, som skal anvendes i forbindelse med udarbejdelsen af behovsanalysen. Analysen vil gennem kvalitativt data, rette sig efter de pågældende love og krav. Målinger af: flow, temperatur, luftfugtighed og CO 2 -koncentration vil blive indsamlet og vurderet i forhold til arbejdstilsynets- og bygningsreglementets love og vejledninger. Ydermere vil der efter den kvantitative metode, blive udarbejdet et spørgeskema, som de ansatte kan besvare. Spørgeskemaet skal virke som en tilfredshedsundersøgelse af, hvordan de ansatte oplever det nuværende indeklima. Denne metode er ret enkel at gøre brug af, men man skal være opmærksom på, at mange finder det tidskrævende at besvare spørgeskemaer. Derfor er det med stor sandsynlighed, at kun få af de responderede vil besvare spørgeskemaet. Dette gør metoden en smule upålidelig. Derfor vil metoden blive suppleret med den daglige dialog jeg har haft med de ansatte om indeklimaet. Der vil i rapporten blive taget højde for usikkerheder i måleinstrumenter, målemetode og andre opgivne usikkerheder. Selve målemetoden vil blive kommenteret, hvor det er relevant. Usikkerhederne på beregnede størrelser,, hvor en eller flere målte størrelser indgår,, med tilhørende usikkerheder, vil blive beregnet efter ophobningsloven. 2 ( * ( * Visse steder i rapporten, hvor det ikke har været muligt at skaffe det fornødne data, er der fortaget antagelser eller vurderinger. Dette medfører selvfølgelig at de fremkomne resultater er en smule upålidelige. Den teoretiske viden omkring ventilation vil blive indhentet fra det udleverede materiale brugt i undervisningen på skolen, samt diverse internetsider. Den indsamlede data vil med en kritisk tilgang blive vurderet i forhold til dets validitet, og om det er tidssvarende. Lovmæssige krav vedrørende ventilation og indeklima, indhentes fra relevante sider som f.eks. bygningsreglementet og arbejdstilsynets hjemmesider. 2 Kilde: Link S ide

13 Brugen af internettet til informationssøgning og som kilde, skal man altid forholde sig kritisk til, hvilket der er taget hensyn til. Alt teoretisk viden omhandlende CTS-styringen, vil være den viden jeg har tilegnet mig igennem praktikperioden. 12 S ide

14 2. Beskrivelse af ventilationsanlæggene For at danne et overblik over ventilationsanlæggene, beskrives deres opbygning og funktion i dette kapitel. Databladet for aggregaterne, kan ses i bilag 2, det har dog ikke været muligt at skaffe datablade for motorerne. 2.1 Anlægsbeskrivelse Figur 1 er en virtuel opbygning af ventilationsanlægget, billedet er fra CTS-anlægget. Indblæsning og udsugning Den udefrakommende luft (friskluften), suges ved hjælp af en f-skovlsventilator ind i ventilationsaggregatet. På indsugningsrøret sidder der et skivetermometer til aflæsning af friskluftstemperaturen. Herefter passerer luften et spjæld som er reguleret af en on/off spjældmotor (SM1). Denne spjældmotor er åben når anlægget er i drift og lukket når anlægget er stoppet. Figur 1: Skærmbillede over ventilationsanlægget Luften suges herefter igennem et posefilter (P1), som renser luften efter filterklasse F5. Posefilteret overvåges af en differenstrykspressostat (P1), der giver alarm på CTS-anlægget, hvis filteret er tilstoppet. 13 S ide

15 Luften passerer herefter igennem en roterende varmeveksler, hvor friskluften opvarmes af den varmeenergi, som er tilført rotorveksleren fra udsugningsluften. Der sidder en rotationsvagt, som giver signal i tilfælde af, at rotorveksleren stopper. Efter rotorveksleren ledes luften igennem en varmeflade, som forsynes med fjernvarme fra en blandesløjfe. Der er monteret en frosttermostat (T1) på varmefladen. T1 vil i frostfare ved varmefladen stoppe anlægget, åbne varmefladens motorventil og lukke spjældmotor 1 (SM1). Frosttermostaten genindkobler automatisk. Efter varmefladen, blæses luften vha. f-skovlsventilatoren ud til de ventilerede lokaler. Der sidder en driftspressostat (P3), som vil give en alarm ved for lavt tryk over ventilatoren. Indblæsningsluften overvåges af en brændtermostat og et skivetermometer. Giver brændtermostaten alarm, vil anlægget stoppe og spjældene lukke. Sidst i indblæsningskanalen sidder en kanalføler (F1). Udsugningsluftens vej gennem ventilationsanlægget er nøjagtig den samme som indblæsningsluften, dog passerer udsugningsluften ikke nogen varmeflade. Blandesløjfen til forsyning af varmefladen Varmefladen i ventilationsanlægget forsynes med fjernvarmevand, som løber igennem en blandesløjfe. En cirkulationspumpe driver fremløbsvandet gennem rørene i varmefladen. Der sidder en kontraventil, hvor det er muligt at genbruge noget af returvandet i fremløbet til varmefladen. Varmefladens motorventil (VM1) reguleres i sekvenser af kanalføleren i indblæsningen (F1). 14 S ide

16 2.2 Beskrivelse CTS-Styringen CTS står for Central Tilstandskontrol og Styring og bruges til at regulerer og overvåge bygningsanlæg, såsom ventilations- og varmeanlæg. Den nuværende Danfoss CTS-styring er fra slut 80 erne. Figur 2 er et billede af styringen inden den blev frakoblet tavlen. Styringen har været defekt over en længere periode, hvilket har resulteret i, at anlæggene har været i drift 24 timer i døgnet, 365 dage om året. Anlæggenes motorer har 2 hastighedstrin, hvoraf nogle kørte ved højeste hastighed. Den defekte styring af anlæggene, har været skyld i et unødvendigt stort energiforbrug til ventilationen, men også i et utilfredsstillende indeklima. Figur 2: Danfoss CTS For at forbedre anlæggenes styring skal der installeres et nyt CTS-system, men det har i lang tid ikke været muligt for AC at få tilskud fra kommunen til det nye CTS-system. AC har en serviceaftale med L&E om, at de servicerer deres ventilationsanlæg en gang i året. Desuden har AC en serviceaftale med L&E om, at de løbende udbedrer fejl, der måtte opstå i løbet af året. Det har dog voldt en del problemer at opdage disse fejl i og med, at CTS-systemet er defekt. Det har stort set ikke været muligt at overvåge anlæggene via computeren. Man har derimod manuelt skulle gå rundt og tjekke op på anlæggene. Da pedellen har ansvaret for driften af bygningen, er det også hans ansvar at tjekke op på ventilationen. 15 S ide

17 Det er ekstremt tidskrævende at tjekke alle anlæg igennem manuelt og denne metode er ikke optimal, derfor skal kontrolproblemet af anlæggene afhjælpes. Jeg har i min praktikperiode observeret fejl på anlæggene, som kunne haver været undgået, hvis CTS-styringen havde fungeret optimalt. Eksempler herpå: Jeg var i gang med at måle flowet på udsugningerne i lokalerne ventileret af VE 6. Da måleinstrumentet ikke gav noget udslag, besluttede jeg mig for at gå op og tjekke VE 6. Her fandt jeg til min overraskelse ud af at kileremmen til udsugningsmotoren var sprunget. Jeg tjekkede herefter CTS-systemet. Der var ingen alarm at se på CTS en. Jeg fandt ved VE 6 en lille seddel, hvorpå der stod, at kileremmen var defekt og snart skulle skiftes. Denne seddel var over et ½ år gammel. Det vides altså ikke, hvor lang tid motoren har været i drift uden at drive ventilatoren. Herudover har 3 af anlæggene været i drift i en længere periode, uden hjælp fra de roterende varmevekslere. Dette har bevirket, at varmefladerne alene har varmet friskluften op til det ønskede set punkt. Ifølge BR 8.6 stk. 6., skal man i moderne anlæg anvende varmevekslere med en virkningsgrad over 70 %. BR 8.6 stk. 5 siger, at man skal rense og vedligeholde ventilationsanlæggene, så de er i teknisk forsvarlig stand. På baggrund af disse observationer, er der grundlag for at få etableret en bedre styring og overvågning af ventilationsanlæggene. 16 S ide

18 2.3 Ventilationsprincip Nu hvor virkemåden af ventilationsanlæggene er beskrevet, vil ventilationsprincippet på AC blive beskrevet. Da man implementerede anlæggene, valgte man, at der skulle ventileres efter opblandingsprincippet. Ved opblandingsventilation blæses luften ind gennem et indblæsningsarmatur - typisk placeret i loftet. Luften vil opblandes med rumluften og fordele sig jævnt i rummet. Den opblandede luft vil blive suget ud af en eller flere udsugningsarmaturer. 3 Da man har valgt at ombygge uden henblik på ventilation, har det skabt en del problemer. Det medfører bl.a., at nogle af kontorene ventileres efter udsugningsventilation og andre opblandingsventilation. Udsugningsventilation er typisk for f.eks. toiletter, hvor man har en udsugningsstuds siddende, der suger den dårlige luft ud og derved skaber et undertryk i rummet, så luften fra andre rum trækker ind. Selve ventilationsanlæggene blæser ud med en konstant luftmængde, hvor der ikke tages hensyn til belastningen af rummet. Denne form for regulering af ventilationen hedder Constant Air Volume (CAV). Den anden form for regulering er Variable Air Volumen (VAV). Her er det muligt at ventilere efter det behov, der er i det pågældende rum. Den nyeste form for regulering hedder Demand Controlled Ventilation (DCV), hvor en eller flere sensorer arbejder sammen om at opnå det bedst mulige indeklima - for mindst mulig energi. Hele AC gør brug af CAV reguleringsmetoden, hvilket typisk er den mest energiforbrugende metode. Da ventilationsanlæggene forsyner både: kontorer, toiletter, baderum, fælles spisesteder samt industrikøkkener og værksteder, er der et meget varierende behov for ventilation. Derfor vil en ny regulering, hvor der styres efter det pågældende rums behov være aktuelt. 3 Kilde: Kompendium 1, kapitel S ide

19 2.4 Målinger i lokaler ventileret af VE 9 Nu hvor ventilationsanlæggene og ventilationsprincippet er beskrevet, vil det blive forklaret, hvordan de relevante målinger på anlæggene er foretaget. Disse målinger skal blandt andet anvendes i beregningsafsnittet, samt belyse om anlæggene overholder kravene i Atvejledningerne. Der vil herunder blive beskrevet, hvilke målinger der er fortaget i de forskellige lokaler ventileret af VE 9. Alle måledata fremgår af bilag 3 og 5. Flowmålinger For at kunne måle flowet på indblæsnings- og udsugningsarmaturerne, er der gjort brug af en måletragt med tilhørende varmetrådsanemometer. Måletragten blev placeret på indblæsningsog udsugningsarmaturerne, så den dækkede så meget af armaturet så muligt. I tragtens ende, indføres varmetrådsanemometret, hvorefter flowet kan aflæses på et digitalt display. Til flowmålinger i opholdszonen, blev der gjort brug af et varmetrådsanemometer. Alle måledata kan ses i bilag 3. Metode Anvendelsen af måletragten til måling på armaturerne, er en af de bedre metoder. En tragt vil dog altid sænke luftflowet en smule, altså medføre en måleusikkerhed. Det har dog ikke været muligt at anskaffe en tragt, der kunne dække hele armaturet, hvilket vil medføre ekstra usikkerhed på målingerne, dette er der ikke taget højde for. Måleusikkerhederne på varmetrådsanemometret kan ses i bilag 4. Selve anvendelsen af et varmetrådsanemometer medfører også usikkerheder, hvis denne ikke anvendes korrekt. Det vil sige, at varmetrådsanemometret skal holdes med forsigtighed og i luftens retning, for at opnå den mest præcise måling. Der var på det anvendte varmetrådsanemometer en lille pil, der angiver hvilken retning anatomeret skal holdes i. For at opnå de mest præcise målinger, er det nødvendigt at fortage de samme målinger gentagende gange, for til sidst at tage gennemsnittet af målingerne. 18 S ide

20 Fugt, Temperatur og Målingerne blev fortaget med et multifunktionsmåleapparat fra Testo, tilsluttet en speciel måleprobe. Der blev foretaget én måling om morgenen, hvor lokalerne var ubelastede (ingen personer til stede) og én om eftermiddagen, hvor lokalerne havde været belastet i længere tid. Resultaterne af målingerne kan ses i bilag 5. Metode Målemetoden er ikke helt optimal, da der kun er fortaget målinger den ene dag. En datalogger ville have givet et mere reelt billede af indeklimaet, da det her ville have været muligt, at få en graf over de forskellige målte værdier, der er logget gennem en hel dag. Maskinmesterskolens datalogger var defekt, og det var derfor ikke muligt at lave sådanne måleserier. Der er også forskel på, om man måler om sommeren eller om vinteren, da klimaet udenfor påvirker indeklimaet. Herudover er der måleusikkerheder i selve måleapparatet, se bilag Målinger på ventilationsaggregaterne Udover målingerne fortaget i de forskellige lokaler ventileret af VE 9, er der også foretaget målinger af selve ventilationsaggregatet. Måledata fremgår i bilag 9. Flowmålinger Der er fortaget flowmålinger i ventilationsanlæggets indblæsning og udsugning. Målingerne blev foretaget med et pitotrør og tilhørende måleapparat, Alnor AXD 560, datablad se bilag 4. Der var i ventilationsrørene boret målehuller, hvor det var muligt at indføre pitotrøret. Rørets diameter kunne indtastes i måleapparatet, der ud fra Bernoulli s ligning kunne udregne lufthastigheden. Bernoulli s ligning siger; at summen af det dynamiske og statiske tryk er konstant uanset et rørs tværsnit. 4 4 Kilde: Link S ide

21 Kanalrørene til VE 9 har en diameter på 500 mm. Fremgangsmetoden følger anvisningerne fra Den lille blå om ventilation, som kan ses på Figur 33. Som det ses, afhænger antallet af målepunkter af kanalens diameter. Figur 3: Målepunkter i ventilationsrør 5 Metode Generelt er der ikke nogle måleusikkerheder ved anvendelse af et pitotrør, men det skal dog holdes rent. Derudover skal man være sikker på, at luftstrømningen ikke er turbulent, når der måles. Dette opnås ved at indsætte pitotrøret i en passende afstand fra forstyrrelser i kanalen. Typisk sættes afstanden til 8,5 gange kanalens diameter. Pitotrøret skal holdes vinkelret ind mod luftstrømningen. Måleapparatet fra Alnor, som pitotrøret er koblet på, har usikkerheder, som kan ses i databladet i bilag 4. 5 Kilde: Se Kompendium 2, side S ide

22 Metoden til måling af flowet i kanalerne medfører i sig selv en usikkerhed som normalvis sættes til 4 %. 6 Kanalrørene er målt med et målebånd, hvor jeg vurderer usikkerheden ved måling til Temperatur Temperaturmålingerne blev foretaget med multifunktionsapparatet fra Testo. Her er måleproben anbragt i indsugningskanalen, indblæsningen og udsugningen. Usikkerheder for apparatet kan ses på bilag 4. Differenstrykmåling Der er målt differenstryk over ventilatormotorerne og filterne, samt veksler. Til disse målinger blev Alnor AXD 560 benyttet. To gummislanger fra differenstrykspressostaterne, blev sluttet til måleinstrumentet og de målte værdier aflæst. Herudover er der i datablade opgivet, hvilke tryktab der er over de forskellige komponenter i aggregaterne se bilag 2. Metode Da det er et gammelt apparat, er der ikke mulighed for at aflæse det korrekt, da tallene på displayet hele tiden ændres. Derudover skal måleapparatet nulstilles hver gang, der skal fortages en ny måling. Når apparatet nulstilles, er det vigtigt at holde gummislangerne helt stille ved siden af hinanden. Datablad for måleapparatet kan ses i bilag 4. Effektmålinger Det har ikke været muligt at fortage effektmålinger på motorerne, derfor er der ud fra datablade/ventilatorkarakteristikker og mærkeplader beregnet den optagne effekt af motorerne. Metode Denne metode er selvfølgelig ikke optimal, da motorens virkningsgrad og belastning, er et skøn ud fra oplysninger i datablade samt mærkeplader. Havde muligheden været der, ville et tangamperemeter til måling af motorernes effektoptag have været at fortrække. 6 Kilde: Link S ide

23 3. Beregninger Da det nu er blevet beskrevet, hvordan alt relevant data er indsamlet, vil disse data nu blive anvendt til beregninger på anlæggene. Beregninger for andre relevante anlæg vil ikke indgå som en del af rapporten, men er vedlagt som bilag, se bilag 6. De angivne energiforbrug for motorerne er vurderet ud fra størrelse, hastighed og driftstid. Der tages udgangspunkt i, at VE 9 har været i drift 24 timer i døgnet 365 dage om året. 3.1 Energiberegninger Energiforbrug er blevet et vigtigt aspekt i det danske samfund. Vi taler alle om at spare på energien og skåne miljøet. Det er derfor vigtigt at reducere forbruget af energi, hvor det er muligt. Det er selvfølgelig væsentligst at iagttage de store energiforbrugere, såsom ventilationsanlæg, der udgør en betydelig del af Danmarks samlede energiforbrug 7. AC har haft et unødvendigt stort energiforbrug i og med ventilationsanlæggene har været i drift uafbrudt. Der er mange muligheder for at reducere energiforbruget af ventilationsanlæggene, men det vigtigste er CTS-styringen. Anlæggenes styring er simpelthen den største synder med hensyn til energiforbruget. Da AC kun er åben fra kl. 6-16, vil det være logisk at anlæggene kun er i drift i dette tidsrum. Det er energifrås at lade anlæggene ventilere, når der ikke er mennesker til stede og derved ikke noget, der belaster indeklimaet i bygningen. Dataene fra motorenes mærkeplader bruges til at beregne energiforbruget. På Figur 4 ses et billede af mærkepladen. 7 Kilde: Kompendium 3., side S ide

24 Figur 4: Mærkeplade for motor placeret i VE 9. Ud fra de oplysninger, der er angivet på mærkepladen, er det muligt at beregne virkningsgraden for motoren. Motorens effektoptag beregnes efter formel 1: (1) herved fås at effektoptaget ved høj hastighed bliver Som man kan se på mærkepladen, er motorens nominelle akseleffekt ved høj hastighed. Herved findes virkningsgraden ud fra formel 2, hvor vi anvender den tilførte effekt til motoren og akseleffekten. (2) hvilket giver ( * 23 S ide

25 Er motoren belastet med den nominelle effekt, optager motoren. Da motoren kun driver en f-skovls ventilator, går jeg ikke ud fra, at den arbejder ved fuldlast. Som man kan se ud fra diagrammet på Figur 5, falder en motors virkningsgrad først drastisk, hvis belastningsgraden kommer under % alt efter motorstørrelsen. Det antages at motorerne er dimensioneret efter anlæggets størrelse og derfor har en fornuftig belastningsgrad - ca. 75 %. Ved en belastningsgrad på 75 %, vurderes det, at motorens virkningsgrad forbliver den samme, altså 73 %. Figur 5: Virkningsgrad som funktion af belastningsgrad 8 Da motoren er belastet med 75 %, vil akseleffekten blive. Den tilførte effekt til motoren bliver ved denne belastningsgrad: Da indblæsningsmotoren og udsugningsmotoren er identiske, vil beregning for effektoptaget kun blive vist for den ene af motorerne. 8 Kilde: Kompendium 3., side S ide

26 Rotorvekslerens gearmotor er i drift konstant. Metoden til udregning af dens optagne effekt, er den samme som for ventilatormotorerne og kan ses på bilag 10. Herved fås følgende data for motorerne i ventilationsaggregatet. Indblæsningsmotor effektoptag: 1233 Watt Udsugningsmotor effektoptag: 1233 Watt Motor til rotorveksler effektoptag: 281 Watt Optaget effekt i alt ca.: 2,75 kw Det samlede energiforbrug bliver således udregnet efter formel 3. hvor [ ]. [ ] [ ] [ ] (3) Herved beregnes det årlige energiforbruget til, ( ) Hvis motorerne kører i lav drift, gentages beregningerne med de andre værdier fra mærkepladen, se bilag 11 for beregninger i lav drift. Gearmotorerne køre med samme belastning konstant, derfor ændres denne ikke. Følgende data fås for motorerne ved lav belastning. Effekter ved lav belastning: Indblæsningsmotor effektoptag: 323 Watt Udsugningsmotor effektoptag: 323 Watt Motor til rotorveksler effektoptag: 281 Watt Optaget effekt i alt ca.: 0,93 kw 25 S ide

27 Det samlede energiforbrug bliver således efter formel 3: ( * Vi får altså, at anlægget ville have brugt: *( ) + mindre energi, hvis anlægget havde kørt i lav belastning i stedet for høj. Spørgsmålet er så, om den indblæste luftmængde ville have været tilstrækkelig ved lavt niveau. Effektforbruget for motorerne ved de resterende anlæg er beregnet efter samme metode og de fundne værdier for de enkle motorer er angivet i bilag 6. Det totale effektforbrug for alle motorer er beregnet til, hvilket medfører, at det totale årlige energiforbrug for de 17 ventilationsanlæg er 26 S ide

28 3.2 Luftmængdeberegninger For at finde ud af om anlægget kan levere den rette luftmængde til de mange kontorer og diverse andre rum, er der herunder fortaget luftmængdeberegninger, med anlægget i lav og høj drift. Kun beregning af indblæsningen ved lav drift beregnes, de rasterende beregninger kan ses på bilag 12. Beregning af volumenstrømme ved lav hastighed Indblæsning: Rørets radius,, er målt til arealet af røret,, er givet ved Lufthastigheden,, er målt til så den indblæste volumenstrøm,, der er givet ved fås til ( ) 27 S ide

29 Usikkerheden,, på er beregnet vha. ophobningsloven på følgende måde: ( * ( * ( ) ( ) hvor er usikkerheden på, og er usikkerheden på, så vi får ( ( ) ) ( ) I tabel 1 ses værdierne for luftmængdeberegningerne. Data - Luftmængde Luftmængde Usikkerhed Indblæsning [lav] Udsugning [lav] Indblæsning [høj] Udsugning [høj] Tabel 1: Data for luftmængden ved lav og høj drift af VE 9 Nu er det blevet beregnet hvilken luftmængde, som VE 9 er i stand til at forsyne kontorerne og diverse andre rum med. Disse resultater skal anvendes senere, for at vurderer om luftmængden er tilstrækkelig. 28 S ide

30 3.3 Virkningsgrader Dette afsnit vil beskrive de forskellige virkningsgrader i anlægget. Virkningsgrader er meget vigtige set med en maskinmesters øjne. Virkningsgraderne fortæller, hvor god eksempelvis en motor er til at udnytte den effekt, den optager. Lad os sige, at en motor har en virkningsgrad på 90 %. Her vil de resterende 10 % være tab i form af varmetab, friktion i lejer osv.. Det er derfor vigtigt, at kende virkningsgraderne på diverse materiel, da virkningsgraden er en god indikation for, om det ville være rentabelt at udskifte f.eks. en motor til en nyere med en bedre virkningsgrad. Virkningsgrader for ventilationsanlægget Da alle relevante oplysninger er indsamlet, kan den totale virkningsgrad for indblæsningen og udsugningen beregnes efter formel 4. 9 (4) hvor, [ ] [ ] [ ] Som det ses i formel 4, er det nødvendigt at kende tryktabene igennem aggregatet. Ud fra databladet (bilag 2), er det muligt at aflæse tryktabene i aggregatet. Herudover er der fortaget trykmålinger i aggregatet, som vil supplere oplysningerne i databladene. Da vindhastigheden er forholdsvis lav, vil der ikke blive taget højde for det dynamiske tryk, kun det statiske. 9 Kilde: Kompendium 2., side S ide

31 For at vise betydningen af det dynamiske tryk, kan en udregning ses på bilag 13. Tryktabene for VE 9 ses i tabel 2 Spjæld ind Filter ind Veksler Varmeflade Ventilator indblæs [ ] [ ] [ ] [ ] ] Tabel 2: Tryktab Det samlede totale tryktab gennem indsugningen beregnes herunder. ( ) ( ) ( ) ( ) De Er tryktabene fra indsugningen gennem aggregatet, til indblæsningskanalen i den anden ende af aggregatet. De Er trykstigningen over indblæsningsventilatoren. Nu kan virkningsgraden for indblæsningen beregnes efter formel 4. Usikkerheden for virkningsgraden på indblæsningen udregnes efter ophobningsloven, hvilket giver; ( ) ( ) Vi har altså at den totale virkningsgrad for indblæsningen har en usikkerhed på, dvs. Ligeledes som vi fandt det samlede tryktab gennem indsugningen af aggregatet, findes det samlede tryktab gennem udsugningen beregningerne kan ses på bilag S ide

32 Nu er det muligt at beregne virkningsgraderne for ventilatorerne i indblæsningen og udsugningen, ved brug af formel 5. (5) Fra tidligere beregninger har vi at: Remtrækkets virkningsgrad ligger typisk mellem %, når der gøres brug af én almindelig kilerem til, at forbinde elmotor og ventilator. 10 Så denne sættes til. Så vi får at, ( ) ( ) ( ) ( ) Her skal usikkerhederne medtages, hvilket for indblæsningen giver ( * altså er virkningsgraden for indblæsningsventilator med usikkerheden; Usikkerheden for udsugningsventilatoren bliver ligeledes dvs. 10 Kilde: Kompendium 3., side S ide

33 Det ses, at virkningsgraden for ventilatorerne ligger meget unde den maksimale virkningsgrad på 65 %, som er den højeste virkningsgrad, en f-skovlsventilator kan opnå. 11 Resultaterne fra udregningerne stemmer fint med ventilatorkarakteristikken i bilag 2. Da kun 35 % af den tilførte energi til anlægget, bliver til nyttegjort energi, er der et solidt grundlag for optimering. Rotorveksleren Der stilles i dag krav til at ventilationsanlæg skal udføres med varmevekslere, som genvinder varmen fra udsugningsluften. Jf. bygningsreglementet kapitel 8.3 stk. 6 12, er det et krav; at hvis en bygnings ventilationsanlæg er udstyret med en varmeveksler, skal denne have en virkningsgrad på minimum 70 %. Da rotorveksleren på VE 9 var ude af drift, er der i stedet fortaget målinger på VE 4. Her er temperaturen aflæst på skivetermometrene, suppleret med målinger fortaget med multifunktionsmåleapparatet fra Testo. Under målingerne blev varmefladen afbrudt og systemet fik et par timer til at kører uden varmefladen, så målingerne vil blive mere valide. Der er ikke taget højde for eventuelle temperaturstigninger over ventilatoren. Figur 6: Rotorveksler Kilde: Kompendium 2., side Kilde: Link Kilde: Link S ide

34 For at beregne rotorvekslerens temperaturvirkningsgrad, gøres brug af formel 6. (6) Med reference i temperaturene angivet på Figur 6, fås en temperaturvirkningsgrad på: En temperaturvirkningsgrad på 71 % er ikke overvældende, men acceptabel. I bilag 4 ses det, at usikkerheden for termometret er. Denne usikkerhed påvirker resultatet af den roterende varmevekslers virkningsgrad. Vi anvender igen ophobningsloven til at beregne usikkerheden på virkningsgraden og får en usikkerhed på (usikkerhedsberegninger se bilag 15). Den totale temperaturvirkningsgrad for rotorveksleren er altså, 3.4 Specifikt elforbrug (SEL) Det specifikke elforbrug siger noget om, hvor meget energi et ventilationsanlægs ventilator, bruger på at flytte en hvis luftmængde. Bygningsreglementet stiller desuden krav til hvor meget energi forskellige ventilationsanlæg må bruge pr. transporterede kubikmeter luft. Kravene jf. bygningsreglementet 2008 kapitel 13.3 stk. 9, ses herunder. For CAV anlæg, skal: For VAV anlæg, skal: 33 S ide

35 For at finde ud af om ventilationsanlægget overholder kravene fra bygningsreglementet, kan SEL værdien beregnes ud fra formel 7. (7) Da der er en usikkerhed på luftflowet, medtages denne. Usikkerheden bregnes som vist herunder, ( ) ( ( ) ) ( ( ) ) Altså får vi en SEL værdi på Anlægget bruger altså mere energi pr. transporteret kubikmeter luft end tilladt. Det er kun acceptabelt ifølge BR, hvis anlægget ikke bruger mere end 1,5 GJ om året. 14 Dette anlæg bruger ved høj drift. Altså over de tilladte 1,5 GJ. 14 Kilde: Kompendium S ide

36 4. Indeklima I dette kapitel vil indeklimaet blive beskrevet. Det blev beskrevet tidligere i kapitel 2, hvilke målinger, der er fortaget, og hvordan de er fortaget. Mange mennesker arbejder i dag typisk inde, derfor er det ofte en nødvendighed at have et ventilationsanlæg for at skabe et behageligt indeklima. Et godt indeklima er også med til at forbedre de ansattes produktivitet. Men hvad er indeklima i grunden? Indeklimaet er i bund og grund alle de miljømæssige forhold, der påvirker os, når vi opholder os indenfor. Her er der tale om: Termisk-, atmosfærisk-, akustisk-, visuelt- og mekanisk indeklima. Det er kun det termiske-, atmosfæriske- og akustiske indeklima, der har med ventilation at gøre. 4.1 Termisk Det termiske indeklima, er kort sagt det vi føler. Der er her tale om varme og kulde, samt fugt, stråling og træk. Det er vigtigt at have et godt termisk indeklima, da det oftest er omkring dette folk vil beklage sig, hvis de er utilfredse. Der er dog forskel på, hvordan vi føler og opfatter det termiske indeklima, hvilket praktisk talt gør det umuligt at stille alle tilfredse. Man skal i praksis være glad, hvis 90 % er tilfredse med det termiske indeklima og 80 % anses for værende acceptabelt. Herudover oplever vi varmen forskelligt alt efter vores aktivitetsniveau og påklædning. Man opgiver en persons termiske komfort i en værdi kaldet metabolismen. Metabolismen stiger i takt med en persons aktivitetsniveau. Definitionen på metabolismen er: Når man skal beregne en persons termiske komfort, er det ikke kun nok at kende personens aktivitetsniveau. Man er også nødt til at kende til personens påklædning, da denne bidrager til en persons termiske komfort. Man er eksempelvis ikke særlig komfortabel hvis man dyrker aerobic i en stor flyverdragt i varme. 35 S ide

37 Påklædningens isoleringsniveau er angivet i enheden Clo.:. På Figur 7 ses forskellige met.-værdier, ligeledes ses der på Figur 8 forskellige clo.-værdier. Figur 7: Metabolismen-værdier. 15 Figur 8: Clo-værdier Kilde: Kompendium Kilde: Kompendium S ide

38 På kontorerne er den typiske metabolisme på 1,2, altså stillesiddende arbejde ved en computer. De ansattes påklædning afhænger selvfølgelig af årstiden, men efter mine observationer ligger clo-værdien om vinteren på ca. 0,7. For at kunne vurdere, hvilken temperatur, flest ville finde komfortabel, anvendes Figur 9. Figur 9: Komforttemperaturdiagram. 17 Det ses, at komforttemperaturen ved met. = 1,2 og clo. = 0,8, ligger omkring. Som maskinmester vil man selvfølgelig gøre sit bedste for at stille flest mulige tilfredse, men samtidig vil man også spare mest muligt på energien. Derfor er det vigtigt at gøre de ansatte opmærksomme på, at de skal bære en beklædning, som er passende i forhold til årstiden og aktivitetsniveauet. Påklædningen skal kunne holde dem tilpas varme, så man undgår et unødvendige stort energiforbrug på opvarmning af luften. På Figur 10 ses et glimrende eksempel på, hvordan folks temperaturfølsomhed opfattes. 17 Kilde: Kompendium S ide

39 Figur 10: Temperaturfølsomhed 18 Som det ses på Figur 10, er komforttemperaturen udregnet for begge kurver. Der er for kurve A, flest tilfredse ved en komforttemperatur på ca. Ligeledes er der flest tilfredse ved en temperatur på for kurve B. Det ses, at temperaturændringer hurtigt for folk i kurve A til at føle sig utilpasse, hvorimod dem i kurve B er mere fleksible. Prøver man som maskinmester, at ramme en komforttemperatur, der ville gøre kurve B tilfredse, ses det, at hele 67 % fra kurve A vil være utilfredse, hvorimod hvis man holdte en komforttemperatur på, ville kun 27 % fra kurve B være utilfredse. Her skal man selvfølgelig rette sig efter flertallet, men som beskrevet før, er en rumtemperatur på næsten nok lige i overkanten af, hvad der rent energimæssigt kan betale sig. Derfor ville det være en passende løsning, hvis dem fra kurve A, bar en varmere påklædning, så man tilsvarende kunne sænke komforttemperaturen og derved spare på energien Kilde: Kompendium Kilde: Kompendium S ide

40 4.2 Atmosfærisk Det atmosfæriske indeklima er typisk det, vi kan lugte. Det kan være dufte, lugte og tobaksrøg, men også forurening i luften, som ikke altid kan lugtes, men påvirker os negativt. Det atmosfæriske indeklima er også en vigtig faktor mht. de ansattes velbefindende. Der er i dag generelt et større samfundsmæssigt fokus på sundhed, miljø og hvad der er skadeligt, end der var for bare 10 år siden, hvilket har resulteret i forandringer i det atmosfæriske indeklima og kravene til dette. Førhen tog man højde for tobaksrygning, når man skulle dimensionere et ventilationsanlæg - da der stort set er rygeforbud på alle danske arbejdspladser i dag, sparer man meget energi til ventilation, da behovet for at ventilere, falder drastisk når der ikke må ryges indendørs. Herudover dimensionerede man ofte ventilationsanlæggene efter det maksimale antal mennesker, der kunne opholde sig i det pågældende rum. I dag er det helt anderledes, da man i dag ventilerer efter det aktuelle behov. Der er ikke én konkret måde at dimensionere et ventilationsanlæg på, da behovet for ventilation afhænger af de konkrete omstændigheder. En typisk metode, der benyttes til ventilation af kontorer, er at styre anlægget efter menneskelig tilstedeværelse, altså styre det efter -niveauet eller temperaturen. 4.3 Akustiske Det akustiske ideklima er det, vi opfatter gennem hørelsen. Der er her regler om, hvor mange db(a) et ventilationsanlæg må udsende i forskellige omgivelser. Da ventilationsaggregaterne typisk er gemt væk på loft eller tag, er der ikke de store problemer med, at de støjer for meget. Indblæsninger og udsugninger kan larme en smule, men typisk ikke nok til at vi finder det generende. Dette var heller ikke tilfældet på AC. De tre ovenstående parametre er vigtige for at kunne skabe et godt indeklima. Har man i en virksomhed et dårligt indeklima, kan det medføre utilfredse medarbejdere, sygdom og koncentrationsbesvær. Herudover kan en for høj fugtighed i et lokale, være med til at fremkalde skimmelsvampe, der er sundhedsskadelige for mennesker. Derfor er en investering i et godt indeklima en god investering. Inde på arbejdstilsynets hjemmeside, er det muligt at finde regler og vejledninger omkring indeklimaet i forskellige arbejdsmiljøer. Da det hovedsagligt er kontorer, denne rapport tager udgangspunkt i, vil nogle af de relevante At-vejledninger for kontorer blive fremhævet. 39 S ide

41 4.4 At-vejledninger I dette afsnit vil nogle af de vigtige love og krav, der stilles til indeklimaet på kontorer blive beskrevet. At-vejledningerne beskriver, hvordan reglerne i arbejdsmiljølovgivningen skal fortolkes. Vejledningerne er ikke bindende for virksomheder, men de bygger på love og bekendtgørelser, som er bindende. 20 En vigtig vejledning når det gælder indeklima, er At-vejledning A.1.2. I denne vejledning findes nogle krav, som skal overholdes; Forhold, der har betydning for indeklimaet, skal tages i betragtning ved planlægning af nybyggeri, ombygning og renovering. 21 Her har man på AC ikke overholdt At-vejledningen, da man har bygget om, uden henblik på ventilationen og indeklimaet for de ansatte. Temperatur og træk i kontorer På kontorer er der ifølge At en passende temperatur ved omkring. Stiger temperaturen over, vil antallet af klager stige. Temperaturen må ikke overstige og ikke komme under. Der er mange forskellige faktorer, der spiller ind når det glæder temperaturen i et lokale. Har et lokale f.eks. store vinduer, vil der blive tilført varme eller kulde udefra. Varme indefra kan f.eks. komme fra tilstedeværende personer, elektriske maskiner og belysning. Man skal så vidt muligt prøve at bestræbe, at temperaturforskellen mellem gulv og loft ikke overskrider en differens på. Luftfugtighed Luftfugtigheden skal helst være mellem %. Herved vil de fleste være tilfredse. Er luftfugtigheden under 25 %, vil luften føles meget tør og kan udtørre slimhinderne i næsen og give irritation øjne. Er luftfugtigheden for høj, skabes et godt miljø for svampe og bakterier, som er sundhedsskadelige for mennesker. 20 Kilde: Link Kilde: Link S ide

42 Kuldioxid -niveauet siger noget om menneskelig tilstedeværelse. Man måler i parts per million (ppm). Her bør -niveauet ikke overstige 1000 ppm i kontorer. Overstiges et -niveau på 2000 ppm i korte perioder, er luftskiftet utilstrækkeligt. Et typisk -niveau i naturen ligger omkring ppm. Der blev målt 380 ppm uden for AC. Luftskifte På arbejdstilsynets hjemmeside kan man finde nogle retningslinjer for, hvor stort behovet for luftskiftet er på f.eks. kontorer. På figur 11 ses kravene til indblæst luftmængde i kontorer. Figur 11: Luftskifte for kontorer 22 I juni 2005, vedtog folketinget lov nr Denne lov er en lov for implementeringen af Energy Performance Directive for Buildings (EPBD) direktivet i Danmark. Dette direktiv indeholder en række love omkring energiforbruget i bygninger. Det er hovedsagligt energimærkninger af huse og virksomheder. Man skal ifølge loven overholde EPBD direktivet ved nybyggeri eller ved større renovering, samt hvis der sælges eller lejes ud. Da AC jo har gennemgået en omfattende ombygning, skal de følge EPBD direktivet. Derfor skal luftskiftekravene i Figur 12 følges Kilde: Link Kilde: Link S ide

43 Figur 12: EPBD lov om luftskifte 24 Her vil man typisk benytte indeklimaklasse B, da den overholder kravene fra At. Da AC jo er en ældre bygning, antager jeg, at den hører under ikke lavt forurenende bygning. Her kan man så aflæse, at der skal tilføres Det er hovedsagligt 2- og 3 mands kontorer på AC, derfor anvender jeg lovkravene for enkeltmandskontorer. 4.2 Analyse af indeklimaet. For at undersøge om kontorene på AC har et tilfredsstillende indeklima, er der foretaget målinger, for at kunne analyserer om kontorerne lever op til de gældende regler og krav. Først blev der udarbejdet en spørgeskemaundersøgelse, hvor de ansatte svarede på, hvad de synes om indeklimaet. Denne undersøgelse gav et godt indblik i, hvad de ansatte var tilfredse og ikke mindst utilfredse med. Spørgeskemaet kan ses i bilag 7 og besvarelser på bilag 18. Herunder vil resultaterne af spørgeskemaundersøgelse blive behandlet. Som supplement til spørgeskemaundersøgelsen, har den daglige dialog med de ansatte indgået som en del af analysen. 24 Kilde: Kompendium S ide

44 De ansatte om det termiske indeklima Da der er forskel på kontorene, er det forskellige opfattelser, de ansatte har af det termiske indeklima. Ud fra samtaler med de ansatte kan det konkluderes, at de synes reguleringen af temperaturen er dårlig. Ud fra Figur 13 ses det, at 43 procent er utilfredse med temperaturen. Figur 13 Utilfredshedsdiagram over div. Indeklima parametre At 43 % af de adspurgte er utilfredse med temperaturen, er ikke acceptabelt. Men hvordan stemmer de ansattes vurdering af temperaturen overens med mine målinger og Atvejledningerne? Ved at addere de målte temperaturer fra bilag 5 og dividere det med antallet af rum, fås en gennemsnitstemperatur på i alle rum ventileret af VE 9. Hvis vi retter os efter arbejdstilsynet, der siger, at en komforttemperatur på i et kontor er passende, ligger 8 ud af 9, altså hele 88 % af kontorene over en god komforttemperatur. Der er ikke foretaget nogle målinger over, men i nogle rum har temperaturen dog været tæt på og det er ikke utænkeligt at temperaturen overstiger de i sommermånederne, da der ventileres på samme måde året rundt (målingerne her er fortaget i midt november). 43 S ide

45 Hvis vi vender tilbage til Figur 10, vil jeg konkludere at en gennemsnitstemperatur på i vintermånederne er lige i overkanten, da der efter At-vejledning A.1.12, skal tilsigtes en temperatur på, under normale forhold ved stillesiddende arbejde. Derfor ville det evt. være en idé, at bede de ansatte om at bære en varmere påklædning, hvis de synes det er for koldt. Det stemmer ikke overens med målingerne og kravene til temperaturerne i kontorbygninger, at de ansatte synes det er for koldt om vinteren, som nogle har givet udtryk for i spørgeskemaundersøgelsen, samt den daglige dialog. Da kontorene er forskellige med hensyn til, hvilke der har indblæsninger og udsugninger, er det svært at vurdere utilfredsheden af trækgener som helhed. Ud fra spørgeskemaundersøgelsen, ses det på figur 13, at 29 % af de ansatte føler træk. Grunden til de ansatte føler træk, kan skyldes for store temperatursvingninger i opholdszonen. Jf. At-vejledning A.1.2., må temperaturforskellen ikke være mere end i opholdszonen. En dårlig klimaskærm, hvor kulden trækker igennem vægge og vinduer, kan i samvirke med en dårlig regulering af ventilationsanlægget og radiatorerne, være skyld i trækgener. Jf. arbejdstilsynet, må lufthastigheden i opholdszonen ikke overstige 0,15 m/s. Opholdszonen er det område, hvor personer opholder sig i længere tid. Lufthastigheden i de forskellige kontorer har i opholdszonen ikke været over 0,15 m/s ved lav drift, men lidt over ved høj drift af ventilationsanlægget (målinger fortaget med et varmetrådsanemometer). Målingerne kan ses i bilag 3. De ansatte kan dog stadig føle træk, hvis f.eks. luftflowet har været så lavt, at luften har dalet stille ned fra indblæsningen og derved ikke opblandes tilstrækkeligt. Et eksempel på dette er, at der på et af kontorene var sat plader for indblæsningerne, da de ansatte netop oplevede dette fænomen. De ansatte om det atmosfæriske indeklima De ansatte var generelt tilfredse med det atmosfæriske indeklima. Som man kan se ud fra figur 13, er kun 14 % utilfredse med luftkvaliteten. Da man ikke må ryge på AC, er der her ikke nogle problemer med røgpartikler, som kunne være til gene. Grunden til, at nogle er utilfredse med det atmosfæriske indeklima, kan være, at ventilationen ikke er tilstrækkelig. Det kan også være at ventilationen ikke er tilstrækkelig, men at de ansatte er gode til at lufte ud, hvis de synes rumluften føles for tung og indelukket. 44 S ide

46 For at analysere det atmosfæriske indeklima, er der foretaget målinger af - koncentrationen og luftfugtigheden. Målingerne er taget kl. 14, da det antages, at luften på dette tidspunkt har været dårligst. Målingerne er fortaget med det normale antal tilstedeværende personer i lokalerne og med lukkede vinduer og døre, for at få de mest pålidelige målinger. Herudover er der fortaget målinger forskellige steder i kontorerne, for at få koncentrationen i hele lokalet. Gennemsnittet af de målte værdier, vil fungere som referenceværdierne. Hvis vi efter arbejdstilsynets vejledninger holder os til, at -koncentrationen ikke må overstige 1000 ppm i længere perioder, så overholder 3 ud af 9 kontorer dette krav, altså kun 33 %. Der er dog ikke fortaget nogen målinger, der overstiger 1265 ppm, hvilket betyder, at alle kontorene overholder grænsen på 2000 ppm, som er grænsen for, hvornår ventilationen er utilstrækkelig. Som det ses på bilag 5, er den gennemsnitlige -koncentration på 1069 ppm, hvilket ikke er helt tilfredsstillende. På bilag 5 ses det, at luftfugtigheden ligger fornuftigt mellem 46-51,3 %, hvilket må siges at være meget pænt, da den helst skal ligge mellem %. For at finde ud af om luftskiftet er tilstrækkeligt, er der fortaget målinger på indblæsningerne og udsugningerne i de enkelte kontorer og diverse rum. Målingerne blev udført med en måletragt, med tilhørende varmetrådsanemometer. På tabel 1 - bilag 3, ses det at kravet til den samlede luftmængde, som ventilatorerne skal kunne levere til kontorerne er. Denne luftmængde kan anlægget cirka levere ved laveste hastighed, men anlægget fungerer også som udsugningsanlæg på blandt andet toiletter, omklædningsrum og depoter. Derfor stilles et lidt større krav til anlægget. På tabel 2 - bilag 3 ses luftskiftekravet også til diverse rum. Beregningerne af luftmængder er taget fra komfortventilation side Det samlede krav til luftskiftet bliver nu: For at sætte kravene i perspektiv til virkeligheden er der fortaget målinger på indblæsningerne og udsugningerne i de forskellige rum, der er ventileret af VE 9. Der er først taget målinger, hvor anlægget har kørt i lav drift. Derefter er der fortaget målinger med anlægget i høj drift. Under målingerne på amaturene, er der også fortaget flow- og lydmålinger i opholdszonen ved de forskellige hastighedstrin. Alle målingerne kan ses på tabel 3, 4 og 5 - bilag Kilde: Kompendium S ide

47 Hvis man sammenligner kravene og de aktuelle målinger på tabel 3 - bilag 3, ses det, at anlægget har svært ved at opnå kravet til luftskifte i lav hastighed, og de leverer for meget ved høj hastighed. De ansatte om det akustiske indeklima Ud fra spørgeskemaundersøgelsen var alle tilfredse med støjniveauet fra ventilationen. Det er på grund af, at ventilationsaggregatet er placeret på loftet og derved ikke bidrager med støj i kontorene. Indblæsninger og udsugninger støjer heller ikke sammenlignet med den almene støj på et kontor. Med hensyn til støjniveauet i kontorene, er der fortaget lydmålinger, hvor ventilationsanlægget har kørt i høj og lav drift. Ved lav drift, er der ikke blevet målt over 30 db(a) og ved høj drift, er der ikke blevet målt over 36 db(a). 46 S ide

48 5. Optimering I dette afsnit vil det blive beskrevet hvordan det er muligt at optimere de eksisterende ventilationsanlæg. De forgående afsnit har beskrevet og analyseret ventilationsanlæggene samt indeklimaet, for at kortlægge hvor og hvorfor det kan betale sig at optimere. Understående punkter vil indgå i optimeringsforslaget - Central Tilstands Styring (CTS) - Elmotorer - Ventilatorer - Regulering af ventilationsanlæg - Økonomi Det primære mål med optimeringen af anlæggene vil være energibesparelser, men også at skabe et bedre indeklima. 5.1 Central Tilstands Styring (CTS) Implementering af ny CTS-styring Man starter først med at afmontere alle de gamle komponenter og controllere. Man skifter alle komponenterne, da de ikke er kompatible med den nye controller. De nye komponenter blev koblet til iq204 controlleren fra Trend. Når alle komponenter og controllere er implementeret, skal den forprogrammerede styring installeres i controlleren. Dette foregår ved, at man uploader styringen i iq204 controllerens interne hukommelse, herefter er man klar til at teste om udstyret virker optimalt. Den færdige styring testes ved at koble en computer til controlleren. På computeren er det muligt at teste én funktionsblok af gangen og registrere om der er forbindelse til komponenterne i aggregatet. Dette foregår eksempelvis ved at overvåge den del af funktionsblokdiagrammet, der styre frosttermostaten. 47 S ide

49 Her sprayer man frostvæske på varmefladen, som frosttermostaten måler på. Fungerer frosttermostaten korrekt, vil man se funktionsblokkens 1-tal ændres til et 0, altså at frosttermostaten virker, da den udsender en alarm. Når alle komponenterne er testet med et tilfredsstillende resultat, er den nye styring færdig og anlægget klart til at tage i brug. Programmering af styringen i SET Inden man begynder at programmere, skal man først have afklaret, hvordan man vil have anlægget til at fungere. Hvilke komponenter skal implementeres, hvordan skal de virke, og hvordan skal alarmsystemet fungere osv.. Når man har styr på det grundlæggende, kan man gå i gang med at programmere. I bilag 8, er der vist et eksempel fra opstartsdiagrammet tilhørende VE 7. Beskrivelse af diagrammet Alle værdier i bilag 8 er digitale, altså kan de antage stillingen 0 eller 1. Længst mod venstre, kommer de signaler fra de andre sider. Disse er betingelser for at anlægget kan starte op. Det er altså indgangssignalerne fra sikkerhedsudstyret i anlægget (frost/brandtermostater). Disse sikkerhedssignaler, antager stillingen 1 når de er normale og 0 i alarm. Logikmodulerne (G5-G6-G7-G9-G10) har hver 4 indgange, hvor betingelsen for ét 1-tal, ud af modulet er beskrevet under modulet. For eksempel betyder EFG, at der skal være et 1-tal på indgang E, F og G, for at få ét 1-tal ud af modulet. efg betyder, at der ikke må være ét 1- tal i indgang E, men der skal være ét 1-tal i indgangene F og G for at få ét 1-tal ud af modulet osv.. Tallet ovenpå modulerne er undercentralens sekvenstrin, altså rækkefølgen, den læser modulerne i. G8 er et timer modul, der forsinker opstarten af ventilatorerne i f.eks. 30 sekunder, så spjældene når at åbne. D1-D2-D5 er digitale udgange (fysiske relæudgange), eksempelvis får ét 1- tal på D1, ventilatorerne til at køre i lav hastighed. I6-I7-I8 er hardware-omskiftere, altså tavleomskifteren på automatiktavlen, som laver 3 forskellige digitale indgange. W1 er en software-omskifter, som via hovedstationen bestemmer om anlægget skal køre med høj eller lav hastighed ved auto drift. G11 og G12 er tilbagemeldingsmoduler fra de fysiske driftspressostater, som genererer en driftsfejl, hvis de 2 indgange på modulet ikke har samme status indenfor 60 sekunder. 48 S ide

50 5.2 Elmotorer og ventilatorer De største energiforbrugere i et ventilationsanlæg er typisk elmotorerne, som driver ventilatorerne. Som beskrevet i beregningsafsnittet har motorerne i høj hastighed et forbrug på ca W. Motorerne kan ikke anvendes til VAV, da de ikke kan regulere omdrejningstallet trinløst og derfor ikke leverer en specifik luftmængde. Man kan i dag få motorer, som har bedre virkningsgrader og derfor et lavere energiforbrug end de implementerede motorer. Disse nye motorer går under navnet sparemotorer. Der er for motorerne en række regler, som skal overholdes, for at de kan blive kaldt sparemotorer. Man har blandt andet vedtaget fælles virkningsgradsstandarder for 3-fasede asynkronmotorer. IEC er en standard for, hvordan man beregner virkningsgraden af en motor, så alle motorer kan sammenlignes over hele verden. Under det europæiske direktiv 2005/32/EF, har man vedtaget at forskellige virkningsgradsniveauer skal overholdes. Man har opdelt virkningsgradsniveaurene i forskellige klasser. IE1: Standardvirkningsgrad IE2: Høj virkningsgrad. Fra juni 2011 vedtog man, at alle nyligt installerede motorer skal mindst være IE2. IE3: Meget høj virkningsgrad. Fra Januar 2015 eller 2017, skal alle motorer alt efter deres nominelle effekt være IE3. IE4: Højeste virkningsgrad. En sparemotor opfylder IE2 kravet Kilde: Link S ide

51 Ventilatorer Da det er f-skovlsventilatorer som sidder i ventilationsaggregaterne, kan man ved at skifte dem til en spareventilatorer med bagudrettet skovle, opnå bedre virkningsgrader og derved sænke energiforbruget. Virkningsgraden på de nuværende ventilatorer ligger omkring 50 %, hvilket er dårligt, selv for en f-skovls ventilator, der kan opnå virkningsgrader op til 65 %. Skifter man i stedet ventilatorerne til spareventilatorer, vil man kunne opnå virkningsgrader over 76 % 27, alt efter størrelsen på ventilatoren. Da det i dette tilfælde ville være fordelagtigt at udskifte både ventilator og elmotor, vælges en komplet enhed, der både indeholder en ventilator og elmotor. Det er i dag meget normalt, at ventilator og elmotor leveres i samme enhed, så fabrikanten på forhånd har tilpasset motoren til den pågældende ventilator. En af de store leverandører, der leverer komplette ventilationsløsninger, er Exhausto 28. Når man skal vælge en ventilator, skal man først kende til luftskiftekravet. I kapitlet om analyse af indeklimaet, fandt vi frem til, at der skal tilføres ca.. Herudover skal ventilatoren kunne fastholde det nødvendige tryk i systemet. Til vurdering af tryktabet gennem aggregatet bruges Danvent s oplysninger om tryktab for SPAR unit 28 - se bilag 2. Når man har luftmængden og trykket, kan man gøre brug af Exhaustos beregningsprogram. Her tastes de værdier ind, som man har beregnet, hvorefter man får en lang liste af forskellige ventilatortyper, man kan vælge imellem. På figur 14 ses data for den valgte ventilator. 27 Kilde: Link Kilde: Link S ide

52 Figur 14: Ventilatordata. 29 Den valgte ventilator er udført med bagudrettede skovle og kan levere en luftmængde på ca. Figur 15: Totalvirkningsgrad for boxventilatoren Kilde: Link Kilde: Link S ide

53 Som det ses på figur 15, har ventilatoren en virkningsgrad på max. 68,4 %, altså 15,4-17,4% bedre end de nuværende f-skovls ventilatorer. Da motoren er af typen IE3, overholder den 2015 kravene, som er angivet i Ecodesigndirektivet EC327/ Standardmotor Sparermotor Virkningsgrad [%] SEL [ ] Virkningsgrad [%] SEL [ ] Tabel 3: Gammel motor & Ny motor Som det ses ud fra tabel 3, har de nye motorer ca. 25 % højere virkningsgrad end de gamle ved lav drift. Herudover er det specifikke elforbrug langt under de tilladte for VAV anlæg. 5.3 Regulering af ventilationsanlæggene Ventilationsanlæggene regulerer efter CAV princippet. Denne form for ventilation er enkel af opbygning og kræver kun en simpel styring. CAV anvendes typisk, hvor der er et ensartet behov for ventilation, f.eks. i lagerhaller, toiletter eller i depoter. På AC er der både kontorer, kafferum, kantine, møderum, aktivitetsrum og motionsrum. På grund af de mange forskellige rum og forskellige belastningsgrader, ville det højst sandsynlig være klogt at ombygge anlæggene til DCV og regulerer efter koncentrationen. På figur 16, ses princippet i et CAV-reguleret anlæg. Det ses at når ventilationsanlægget starter op, holder det en konstant luftmængde over den tid det står tændt. Figur 16: CAV princippet Kilde: Link Kilde: Kompendium S ide

54 Hvis vi holder os til VE 9, så forsyner den toiletter, kontorer, kafferum, omklædningsrum og depoter. Her kan man med fordel opdele anlægget i zoner. Ved at opdele anlægget i zoner, er det muligt at ventilere efter CAV-princippet i f.eks. depoter og toiletter og efter DCV i de resterende rum. DCV vil egne sig bedst til kontorer og kafferum, da der her er en varierende personbelastning. Eksempelvis er nogle af kontorerne tremandskontorer, hvor det ofte hænder, at en af de tre forlader lokalet, hvorved belastningen i rummet falder. Her ville det være ideelt at regulere ventilationsanlægget efter eksempelvis -koncentrationen, så anlægget kan nedregulere efter behovet. I kafferummet er der som regel kun personbelastning i pauserne, men her stiger belastningen af rummet også drastisk, da ca. 12 personer pludselig belaster rummet. Derfor vil behovet for ventilation stige i kafferummet og behovet i kontorerne vil falde. På figur 17 ses et eksempel på regulering efter DCV-princippet. Figur 17: DCV princippet 33 For at ombygge anlægget til et DCV, er man nødt til at installere zonespjæld. Zonespjældene er forsynet med en lille motor, der gradvist kan åbnes i takt med et større ventilationsbehov. Der er forskellige måder, hvorpå man kan aktivere et zonespjæld. De mest anvendte metoder i dag er brugen af PIR sensorer og -/temperaturfølere. Ud fra de foretagende målinger vurderes det, at en -føler ville være det bedste valg til aktivering af zonespjældene, da disse er en smule over det tilladte. Derudover er kuldioxid koncentrationen generelt en god faktor at regulerer efter i kontorer, hvor antallet af mennesker er varierende. 33 Kilde: Kompendium S ide

55 Styringen fungerer ved, at man indstiller -føleren til et ønsket niveau - angivet i ppm. Hvis dette niveau overskrides, vil føleren sende et signal til zonespjældet, som gradvist vil åbne sig for at tilføre mere luft. Da den nye ventilator jo regulerer trinløst, er man nødt til at få den til at opretholde et passende tryk i kanalen. For at afhjælpe dette problem, installerer man en trykføler i kanalsystemet, som sender et tryksignal til styringen. Herved vil ventilatoren få et signal om at ændre omdrejningshastigheden, så den kan opretholde et tilfredsstillende tryk i kanalen. 34 På bilag 16 ses en skitse af, hvordan man kunne opbygge VE 9. Som det ses på skitsen er der kun tegnet et lille udsnit af de lokaler, der forsynes af VE 9. Der vil i de rum, hvor der er en varierende belastning blive installeret -følere. Spjældmotorerne og -følerene er forbundet til et zonemodul (ZM), der forbinder dem til automatikken. Tryksensoren er også forbundet til ZM, denne sørger for at opretholde et konstant tryk i kanalen. ZM er forbundet til ugeplanen, der er programmeret til at starte og slukke VE 9 på bestemte tidspunkter. Toiletter og depoter vil blive ventileret efter CAV-princippet. Her vil være monteret en udsugningsventil, hvor man manuelt kan justere åbningsgraden og derved den ventilerede mængde. 34 Kilde: Kompendium S ide

56 kwh 5.4 Økonomi i bilag 1 ses forbrugsaflæsninger på AC. Figur18 er et diagram over energiforbruget på AC, elforbruget til varme er dog ikke medtaget. Energiforbrug Figur 18: Elforbruget på AC Den røde del af grafen er energiforbruget før ombygning med CTS og den grønne viser energiforbruget under ombygningen. Ud fra dataene vist på grafen er det samlede energiforbrug for et år, før ombygningen, beregnet til ca kwh. Efter ombygningen er energiforbruget faldet til ca kwh om året - de sidste måneders energiforbrug ses ikke på den grønne del af grafen. Energiforbruget for de sidste måneder er sat som gennemsnitsværdien af det samlede forbrug for perioden marts 2013 til og med november AC har altså ved hjælp af et nyt CTS-anlæg sparet ca. på et år. Peder Eriksen har oplyst, at de på AC betaler 2,75 kr. pr.. Det vil sige, at AC sparer om året. Prisen for ombygningen af anlæggene var kr.. Derved bliver tilbagebetalingstiden omkring 11 mdr., hvilket må siges at være meget rentabelt. 55 S ide

57 På tabel 1 i bilag 17, er der udarbejdet et budget for, hvilke komponenter der skal anvendes til ombygning af ventilationsanlæggene. Ombygningen omfatter nye ventilatorer og ombygning fra CAV til DCV med tilhørende sensorer og følere. Alle priser er eksklusiv montage, hvilket der ses bort fra. Den samlede pris er udregnet til kr.. 35 For at vurdere om det kan betale sig at bygge anlæggene om til DCV med nye komponenter, skal tilbagebetalingstiden findes. Efter det nye CTS-anlæg er implementeret, er anlæggene i drift 2600 timer om året. Det samlede årlige energiforbrug bliver således på I tabel 4 er det samlede effektoptag for de nye ventilationsanlæg beregnet. Samlede effektoptag nye ventilationsanlæg Enhed Antal Effekt [kw] Samlede effekt [kw] Boxventilator 22 0,18 4,0 Gearmotor 11 0,23 2,5 Tabel 4: Effektoptag for de nye ventilationsanlæg. OBS: Da ventilationsanlæggene er af forskellig størrelse, er det ikke realistisk at alle boxventilatorer er ens, det har dog ikke været muligt at tage udgangspunkt i alle anlæg, derfor forsimples metoden ved at vælge samme størrelse ventilator til alle anlæg. Nu kan den samlede besparelse findes, hvis anlæggene ombygges til DCV med nye ventilatorer og følere. Som det ses i tabel 3 i bilag 17 fås en besparelse på kr.. Da alle komponenterne sammenlagt koster ca kr., giver det en tilbagebetalingstid på lidt over 5 år. Denne tilbagebetalingstid har måske lidt lange udsigter, men man skal tage i betragtning, at man skaber et bedre indeklima som vil resulterer i flere tilfredse medarbejdere. Hvis vi tager den samlede anlægspris inkl. CTS og regner på de samlede besparelser, så vil anlægget samlet set koste og man sparer samlet set hvilket giver en tilbagebetalingstid på lidt over 2 år. 35 Kilde: Link S ide

58 Nu er vi nede i en tilbagebetalingstid, der godt kan betale sig, da komponenterne er forholdsvis holdbare og sagtens kan holde år 36. Jf. Den lille blå om varme kan man beregne om en evt. ombygning er rentabel. Dette gøres ved at gange den årlige besparelse med levetiden og dividere det med investeringen. Er dette tal større end 1,33, anses investeringen for rentabel. I dette tilfælde:. Denne investering ses altså som værende rentabel Kilde: Link Kilde: Kompendium 6., side S ide

59 6. Konklusion For at besvare hovedspørgsmålet i problemformuleringen, var det nødvendigt først at behandle underspørgsmålene. Energiforbruget til ventilationsanlæggene ønskes reduceret. For at skabe et overblik, blev det årlige energiforbrug på AC kortlagt, dette foregik ved at indsamle alle aflæsningerne fra forbrugsmålerne. Da AC ikke er bekendt med ventilationsanlæggenes energiforbrug, var det her nødvendigt at indsamle data fra samtlige anlæg, hvorefter det samlede energiforbrug til ventilationsanlæggene kunne beregnes. Som det ses på side 27 er det årlige energiforbrug beregnet til ca kwh. Det store energiforbrug skyldes, at ventilationsanlæggene er i konstant drift året rundt, som et resultat af et defekt CTS-anlæg. Da det ikke er nødvendigt at ventilere på andre tidspunkter end i arbejdstiden, var der altså gode energibesparelser at hente ved at installere et nyt CTS-anlæg. Det nye CTS-anlæg blev programmeret, så ventilationsanlæggene kun er i drift i arbejdstiden. Det har efterfølgende vist sig, at AC kan spare omkring kwh om året, efter at det nye CTS-anlæg er installeret. Hele investeringen kostede kr. og skulle være tjent hjem i energibesparelser på under 1 år. Da ventilationsanlæggene er af ældre dato, er der stor sandsynlighed for, at de har et højere energiforbrug end nyere anlæg. For at undersøge om denne påstand er korrekt, blev ventilatorernes virkningsgrader og energiforbrug beregnet for at tydeliggøre om det ville være rentabelt at udskifte dem. Ventilatorenes virkningsgrad blev beregnet til ca. 50 %. Den lave virkningsgrad resulterer i, at ventilatorerne ikke leverer en stor nok luftmængde i forhold til den energi, de bruger. Det viste sig f.eks., at VE 9 ikke overholder arbejdstilsynets grænser for det maksimale specifikke elforbrug ved CAV. Det blev altså klarlagt, at det ville være fordelsagtigt at skifte ventilatorerne, derfor blev potentialerne for installation af nye ventilatorer undersøgt. For at kunne vælge en passende størrelse ventilator, blev ventilationsbehovet i de forskellige rum analyseret. Efter at have beregnet luftmængder og tryktab, valgtes en passende ventilator. Den valgte ventilator, viste sig at have en næsten 20 % bedre virkningsgrad, end den gamle, derudover levede det specifikke elforbrug også op til arbejdstilsynets krav. 58 S ide

60 Det kan altså konkluderes, at der er gode muligheder for at opnå energibesparelser ved at optimere ventilationsanlæggene. Da der også ønskes et bedre indeklima på AC, blev der udarbejdet en spørgeskemaundersøgelse, som understregede de ansattes meninger om indeklimaet. Det viste sig, at mange var utilfredse med indeklimaet, hvilket skyldtes, at ventilationsanlæggene ikke er dimensioneret efter de nyopførte kontores krav til luftskifte. For at analysere om indeklimaet overholdte kravene i At-vejledningerne, blev der fortaget målinger af bl.a.: indblæst- og udsugede luftmængder, - koncentration, temperatur og relativ fugtighed. Analysen tydeliggjorde, at -koncentrationerne ofte var for høje i forhold til kravene. Herudover ventileres der ikke tilstrækkeligt når anlæggene kører i lav drift. Kører de derimod i høj drift, bruges der unødvendig meget energi. For at skabe et bedre indeklima og sænke energiforbruget til opretholdelse af et godt indeklima, blev mulighederne for ombygning af ventilationsanlæggene fra CAV til DCV/CAV undersøgt. Ved at ombygge anlæggene til DCV/CAV vil det være muligt at regulere luftskiftet efter det aktuelle behov i kontorerne og lade de rum med en ensartet belastning reguleres efter CAV. Til slut blev det vurderet om investeringen til ombygningen af ventilationsanlæggene med nyt CTS-anlæg, nye ventilatorer og motorer, samt ændring af den nuværende ventilationsform fra CAV til DCV/CAV var rentabelt. Den samlede pris eksklusiv montage blev beregnet til ca kr. Dette beløb kan tjenes hjem i energibesparelser på lidt over 2 år. Som et endeligt svar på hovedspørgsmålet i problemformuleringen, kan det konkluderes, at AC, ved at anvende denne rapport som et eksempel, kan nedbringe deres energiforbrug til komfortventilation markant. Herudover er det muligt at skabe et bedre indeklima for centrets ansatte og ældre, ved at lade anlægget regulere efter det aktuelle behov. Hele investeringen ses som værende rentabel. 59 S ide

61 7. Perspektivering Ved udarbejdelsen af denne opgave, er det blevet slået fast, at der gode muligheder for optimering af ventilationsanlæg. I Danmark er der implementeret mange ventilationsanlæg og de udgør en betydelig del af Danmarks samlede energiforbrug. Som beskrevet i opgaven, er ventilationsanlæg noget, man ofte glemmer at tage med i sin betragtning, når man leder efter steder at spare på energien. Denne opgave beskriver et konkret eksempel, hvor man så at sige har glemt energiforbruget til ventilationsanlæggene. Da Aktiv Centeret i Herning højst sandsynlig ikke er ene om at bruge unødvendig megen energi til ventilation, kan eksempler og eller metoder beskrevet i denne rapport anbefales til andre offentlige institutioner eller virksomheder, der har tilsvarende problemer. På grund af den lidt begrænsede tidsperiode til at arbejde med projektet, har der ikke været mulighed for at belyse alle relevante problemområder. Herunder er beskrevet hvilke områder, der kunne have suppleret resultaterne i opgaven. For yderligere at opnå energibesparelser kunne det være spændende at undersøge hvilke muligheder, der ville være for at implementerer solceller på taget af AC og om det på sigt ville være rentabelt. Herudover kunne man også implementere solfangere, til at forsyne varmefladerne med varmt vand og derved aflaste fjernvarmeforbruget. Da det er forholdsvis nyt med solceller i Danmark, og da de er forholdsvis dyre at indkøbe og installere, tvivler jeg umiddelbart på deres rentabilitet. Her skal man tænke på at solceller har en levetid på ca. 30 år inden de skal skiftes. Derfor ville det nok være bedst at vente til solcellerne er bedre udviklet, men det kunne være spændende at undersøge. 38 Indblæsningsluftens temperatur har også en stor indflydelse på energiforbruget. Ventilationsanlæggene opvarmer indblæsningsluften til, inden luften blæses ind gennem armaturerne. Her kunne det være relevant at se på, hvor meget energi der kunne spares på opvarmning af indblæsningsluften, hvis man valgte at sætte indblæsningstemperaturen til eksempelvis. 38 Kilde: Link S ide

62 8. Kildeliste 8.1 Links Link 1.: YzZNQPBT2Q3dIUXVjYVBBdE0 - Hjemmesiden er sidst set den 4/1/2013. Link 2.: - Hjemmesiden er sidst set den 12/1/2013. Link 3.: - Hjemmesiden er sidst set den 14/1/2013. Link 4.: materialeplatform.emu.dk/materialer/public_downloadfile.do Hjemmesiden sidst set den 14/1/2013. Link 5.: - Hjemmesiden sidst set den 16/1/2013. Link 6.: - Hjemmesiden sidst set den 16/1/2013. Link 7.: - Hjemmesiden sidst set den 18/1/2013. Link 8.: - Hjemmesiden sidst set den 19/1/2013. Link 9.: vejledninger-om-arbejdsstedets-indret/a1-faste-arbejdssteder/wit-a12-indeklima/a12- indeklima.aspx - Hjemmesiden sidst set den 19/1/2013. Link 10.: ventilation.aspx - Hjemmesiden sidst set den 19/1/ S ide

63 Link 11.: ventilation.aspx - Hjemmesiden sidst set den 22/1/2013. Link 12.: - Hjemmesiden sidst set den 20/1/2013. Link 13.: - Hjemmesiden sidst set den 23/1/2013. Link 14.: - tabel 2 - Hjemmesiden sidst set den 23/1/2013. Link 15.: - Hjemmesiden sidst set den 24/1/2013. Link 16.: C6AE-4488-BAAD-316D27A6FD75} Hjemmesiden sidst set den 25/1/2013 Link 17.: DK/produkter/productgroupdisplaypage/productseriedisplaypage?pgid={EC3BF336-C6AE BAAD-316D27A6FD75}&psid={6A33BD69-6D7E-449E-B3AC-B10846F297D7} Hjemmesiden sidst set den 25/1/2013 Link 18.: - Hjemmesiden sidst set den 26/1/2013 Link 19.: - Hjemmesiden sidst set den 27/1/2013 Link 20.: - Hjemmesiden sidst set den 27/1/2013 Link 21.: - Hjemmesiden sidst set den 1/2/2013 AAMS Logo: - Hjemmesiden sidst set den 6/2/ S ide

64 Forside billede: - sidst set den 3/3/ Figurliste Figur 1: Skærmbillede over ventilationsanlægget Figur 2: Danfoss CTS Figur 3: Målepunkter i ventilationsrør Figur 4: Mærkeplade for motor placeret i VE Figur 5: Virkningsgrad som funktion af belastningsgrad Figur 6: Rotorveksler Figur 7: Metabolismen-værdier Figur 8: Clo-værdier Figur 9: Komforttemperaturdiagram Figur 10: Temperaturfølsomhed Figur 11: Luftskifte for kontorer Figur 12: EPBD lov om luftskifte Figur 13 Utilfredshedsdiagram over div. Indeklima parametre Figur 14: Ventilatordata Figur 15: Totalvirkningsgrad for boxventilatoren Figur 16: CAV princippet Figur 17: DCV princippet Figur 18: Elforbruget på AC S ide

65 8.3 Kompendier Kompendium 1.: B. Howald Petersen, Komfortventilation. IISN Kompendium 2.: M. Claus Hvenegaard, 2002: Den lille blå om ventilation. 1. udgave, ISBN: Kompendium 3.: M. Claus Hvenegaard, 2007: Den lille blå om ventilation. 2. udgave, ISBN: Kompendium 4.: Madsen. Thomas Lund, 1998: Det termiske indeklima. Forelæsningsnoter, Institut for Bygninger og Energi, DTU. Kompendium 5.: Wargocki. Pawel. Ventilation af kontorer med varmegenvinding. Projekteringsguide Kontorsystemer, Exhausto. Kompendium 6.: M. Claus Hvenegaard, 2008: Den lille blå om Varme. 1. udgave, ISBN: S ide

66 9. Bilag Bilag 1: Aflæsninger 65 S ide

67 Bilag 2: Datablad Danvent spar S ide

68 67 S ide

69 Bilag 3: Krav og målinger lokaler tilhørende VE 9. Krav til kontorer ventileret af VE 9 Rum Hastighed [ ] Flow [ ] Areal [ ] 239 1,0 68, ,3 163,4 21, ,9 136, , , ,1 0,8 60, ,2 1,7 121, ,0 68, ,5 106,4 14 Areal armaturer = 0,02 Tabel 1 Krav til div. rum ventileret af VE 9 Rum Hastighed [ ] Flow [ ] Areal [ ] 244 0, , , , WC 0, Depot 0,1 7 7 Tabel 2 68 S ide

70 Målinger kontorer ventileret af VE 9 Rum Hastighed [m/s] Flow [m3/h] [L] Flow [m3/h] [H] Areal [m^2] 239 1,2 [L] og 3,2 [H] kun udsug 30,2 80, ,5 [L] og 1,4 [H] 2Xindblæs 72,0 201,6 21, ,4 [L] og 0,8 [H] 28,8 57, ,4 [L] og 0,8 [H] 2Xindblæs 57,6 115, [L] og 3 [H] kun udsug 25,2 75, ,1 0,4 [L] og 0,8 [H] 28,8 57, ,2 0,4 [L] og 0,8 [H] 2Xindblæs 57,6 115, ,8 [L] og 2,6 [H] kun udsug 20,2 65, ,3[L] og 0,8 [H] 21,6 57,6 14 Målinger Div. rum ventileret af VE 9 Rum Hastighed [m/s] Flow [m3/h] [L] Flow [m3/h] [H] Areal [m^2] 244 1,3 [L] og 3,4 [H] kun udsug 32,8 85, ,5 [L] og 1,4 [H] 36,0 100, ,3 [L] og 3,4 [H] kun udsug 32,8 85, ,5 [L] og 3,5 [H] kun udsug 37,8 88,2 6 WC 1 [L] og 2,6 [H] kun udsug 25,2 65,5 6 Depot 0,8 [L] og 2,3 [H] kun udsug 20,2 58,0 7 Tabel 3 Flow i opholdszonen Rum Flow m/s [Lav drift] Flow m/s [Høj drift] 239 0,1 0, ,15 0, ,13 0, ,15 0, ,1 0,14 224,1 0,12 0,13 224,2 0,09 0, ,11 0, ,11 0, ,12 0, ,13 0, ,11 0, ,15 0,18 WC 0,12 0,15 Depot 0,1 0,14 Tabel 4 69 S ide

71 Lydmålinger Rum db(a) db(a) Høj , , WC Depot Tabel 5 70 S ide

72 Bilag 4: Usikkerheder måleprober. Varmetrådsanemometer: Vingehjulsmåler: IAQ probe: 71 S ide

73 Alnor: 72 S ide

74 Bilag 5: Kuldioxid-målinger af lokaler ventileret af VE 9 73 S ide

75 Bilag 6: Energiforbrug ventilationsanlæg Udregninger for VE 1 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh Udregninger for VE 2 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh Udregninger for VE 3 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh Udregninger for VE 4 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh Udregninger for VE 5 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh Udregninger for VE 6 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh 74 S ide

76 Udregninger for VE 7 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh Udregninger for VE 8 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh Udregninger for VE 9 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh Udregninger for VE 10 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) 9636 kwh Udregninger for VE 11 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) kwh Udregninger for VE 12 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) 9636 kwh 75 S ide

77 Udregninger for VE 13 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) 9636 kwh Udregninger for VE 14 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) 9636 kwh Udregninger for VE 15 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) 9636 kwh Udregninger for VE 16 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) 2628 kwh Udregninger for VE 17 Samlede optagende effekt: [ ] ( ) 2628 kwh Samlede energiforbrug: ( ) ( ) ( ) ( ) 76 S ide

78 Bilag 7: Spørgeskemaet Hej det ville hjælpe mig, hvis jeg kunne få din vurdering af indeklimaet. Jeg har derfor brug for, at du lige vil svare på nedenstående spørgsmål. Sæt ét X. PS. Afleveres i receptionen. Hvordan er temperaturen i rummet? For koldt Til pas For varmt Hvordan føles luften? Dårlig den gør mig lettere svimmel eller træt. Det føles fint, jeg er til freds. Er der træk? JA NEJ Larmer Indblæsning eller udsugning? JA NEJ Bruges radiatoren til opvarmning af rummet? Hvis ja hvad er den indstillet til? 1,2,3,4,5 eller 6? Ja Nej EVT kommentar. Skriv gerne hvilket rum du opholder dig i, eller kommenterer på, så jeg kan finde ud af hvilket ventilationsanlæg der hører til netop dit/det rum. Rum nummer / navn: Tak for hjælpen M.V.H. Benjamin. Teknisk Service. 77 S ide

79 Bilag 8: Opstartsdiagram VE 7 78 S ide

80 Bilag 9: Måledata for VE 9 79 S ide

81 Bilag 10: Gearmotorerne Data for gearmotoren: Optagene effekt ved fuldlast, Nu kan virkningsgraden for gearmotoren findes ( * Det antages at motoren kører ved fuldlast, hvorved virkningsgraden forbliver den samme. Bilag 11: Effektberegning af motorer i lav drift Virkningsgraden for ventilatormotorerne i lav drift fås til, ( ) Belastningsgraden sættes igen til 75 %, herved fås medfører, at den tilførte effekt til motoren bliver:. Det Da gearmotoren kører med en konstant hastighed hele tiden, forbliver effektoptaget det samme. 80 S ide

82 Bilag 12: Luftmængdeberegninger Beregning af volumenstrømme ved lav hastighed Udsugning: Den udsugede volumenstrøm,, er beregnet efter samme metode. Lufthastigheden for udsugningen blev målt til hvilket giver Beregning af volumenstrømme ved høj hastighed Indblæsning: Lufthastigheden for indblæsningen blev målt til hvilket giver en indblæst volumenstrøm,, ved maks. hastighed på: Udsugning: Lufthastigheden for udsugningen blev målt til hvilket giver en udsuget volumenstrøm,, ved maks. hastighed på: 81 S ide

83 Bilag 13: Dynamiske tryktab Dynamisk tryktab ( ) ( ) 6 pascal, har ikke den store betydning i forhold til hele anlæggets samlede tryktab, derfor undlades de dynamiske tryktab. Bilag 14: Total virkningsgrad for udsugning Spjæld ind Filter ind Veksler Varmeflade Ventilator indblæs Spjæld Retur Filter Retur Veksler Ventilator Retur [ ] [ ] [ ] [ ] ] [ ] [ ] [ ] [ ] Her er De tryktabene fra udsugningen gennem aggregatet, til udblæsningskanalen i den anden ende af aggregatet. De Er trykstigningen over udblæsningsventilatoren. Sammenlagt bliver det: ( ) ( ) ( ) ( ) Den totale virkningsgrad for udsugningen bliver således efter formlen, Med en usikkerhed på; ( * ( * 82 S ide

84 ( * ( * ( ) ( ) Vi har altså, at den totale virkningsgrad for udsugningen har en usikkerhed på. Bilag 15: Usikkerheder for rotorveksleren ( ) ( ) ( ) ( * ( ( ) * ( ( ) ( ) ) ( * ( ( ) * ( ( ) ( ) ) 83 S ide

85 Bilag 16: Skitse af DCV/CAV opbygning af VE 9 84 S ide

86 Bilag 17. Budgetter og besparelser Købsbudget Vare Antal Pris [Kr.] Sum [Kr.] Boxventilator , ,00 Kanalfølere inkl. 11 EON 3.700, ,00 Zonespjæld , ,00 CO , ,00 I Alt ,00 Tabel 1 Effektbesparelse ved DCV Enhed Effekt [kw] Driftstid [timer] Energiforbrug [kwh] Boxventilator Gearmotor 2, I alt [p.a] Tabel 2 Besparelse i alt p.a Gammelt forbrug [kwh] Nyt forbrug [kwh] Besparelse [kwh] Besparelse [Kr.] Tabel 3 85 S ide

87 Bilag 18: Spørgeskemabesvarelser 86 S ide

88 87 S ide

89 88 S ide

90 89 S ide

91 90 S ide

92 91 S ide

93 92 S ide