Bæredygtige betragtninger for svømmehalsventilation

Peter Thygesen, Produktchef for Menerga

Bæredygtighed kan være en diffus størrelse, da ordet bliver brugt i mange forskellige sammenhænge og de seneste år har været et buzzword, man anvender på alt fra energi til engangsbestik.  

Bæredygtighed er ikke et ord, men et begreb, hvor man taler om de tre ben af bæredygtighed: Økonomisk bæredygtighed, miljømæssig bæredygtighed og social bæredygtighed. Alle tre ben vægtes forskelligt alt efter certificeringsordning, men ligeligt for DGNB, som er den mest udbredte certificering for bæredygtighed i Danmark. 

Tre typer bæredygtighed 

Den økonomiske og miljømæssige bæredygtighed handler om at begrænse resurseforbruget og miljøbelastningen – ikke kun kortsigtet i opførelsesfasen, men også langsigtet i driften og helt til genanvendelse af materialerne. Altså, man bør minimere energiforbruget og få maksimal udnyttelse af den energi, man nødvendigvis må forbruge. 

Den sociale bæredygtighed handler bl.a. om et behageligt og sundt indeklima for de personer, der opholder sig i svømmehallen. Altså, temperatur, luftfugtighed og fjernelse af forurening (THM’er). Hvis man vil have social bæredygtighed, så kan man ikke spare på den tilførte energi, men kun den energi, man fjerner fra bygningen.

Energibalancen for en svømmehal kan angives som en generel betragtning ved figur 1. Et ventilationsanlæg i en svømmehal udsuger ca. 60% af energien fra bygningen. Dette gør ventilationsaggregatet til den mest energiforbrugende tekniske installation og derfor den vigtigste at optimere på. 

 

Figur 1: Energibalancen for en svømmehal

Man vurderer ofte effektiviteten af et ventilationsaggregat på varmegenvindingsgraden iht. EN308, som er for tør luft. Men det kommer nok bag på de færreste, at der er en hel del fugt i svømmehalsluft. Her indeholder fugten over halvdelen af den udsugede energi. Så et aggregat med 100% virkningsgrad iht. EN308, vil kunne genvinde under halvdelen af energien, som anvist i denne formel: 

30 ⁰C / 0% RH => entalpi = 30,0 kJ/kg 
30 ⁰C / 54% RH => entalpi = 66,8 kJ/kg  

Derfor bør man kombinere det passive varmegenvindingssystem med et aktivt i form af en varmepumpe, som vil kunne genvinde mere af fugten og dermed energien. 

 

El-forbrug til lufttransport 

Et andet effektivitetsparameter for et ventilationsaggregat er specifikt elforbrug til lufttransport - også kendt som SEL-værdien. El-forbruget fra ventilatorerne afhænger af, hvor stort et arbejde de laver, altså hvilket tryk de skal yde, for luften flytter sig i ventilationsanlægget, og hvor effektive de er til det.

En ventilator kan ikke omsætte al den strøm, den bruger, til at flytte luft med. En del af strømmen bliver omsat til varme og udtrykkes ved virkningsgraden for ventilator og motor.

Man kan sænke tryktabet ved at gøre rørsystemet og aggregatet større. Det vil medføre, at man skal tilføre energi fra en anden kilde, da man ikke kan spare på den tilførte energi iht. termodynamikkens 1. lov:  

’Den indre energi i et isoleret system er konstant. Det følger, at energi skal tilføres eller afgives for at ændre et systems indre energi.’ 

Det giver mening, hvis man har en varmepumpe, da hver sparet kW kan forvandles til 3-7 kW alt efter effektiviteten, som også betegnes COP-værdi for varmepumper. Det betyder, at man kan nøjes med at tilføre 1/3 til 1/7 energi, for hver kW der spares. 

Materialevalg er også afgørende 

Det er ikke kun driften eller indeklimaet, som påvirker bæredygtigheden. Materialevalget spiller også ind, da man kigger på den indlejrede CO2 og genanvendeligheden af den.

Den indlejrede CO2 er et udtryk for, hvor meget energi man har brugt på at producere, transportere og indbygge et givet materiale. Derfor er det vigtigt at vælge materialer af høj kvalitet med en lang levetid. Ud fra den betragtning alene, så ville Roskilde Domkirke være den mest bæredygtige bygning, vurderet på indlejret CO2. 

Levetiden af bygningen er altså også en faktor. Derfor er det vigtigt, at man beskytter en svømmehal ved at sikre et undertryk, så den aggressive luft ikke presses ud i konstruktionen og nedbryder den. Nu er det ikke alle bygninger, der står i små 1.000 år, og derfor er det vigtigt, at materialerne kan genanvendes.  

En speciel udfordring for ventilationsaggregater til svømmehaller er varmeveksleren, som er stor og ofte har indlejret meget CO2. Den er traditionelt lavet af aluminium, der ikke er bestandig overfor den klorholdige luft. Man vælger ofte at coate veksleren, hvilket medfører, at der skal bruges endnu mere energi på at genanvende aluminium, da coatingen skal afbrændes i smelteprocessen. 

 

Bæredygtighed af Green Building Council Denmark.
 

 

Svømmehallen som helhed 

En svømmehal er teknisk meget kompliceret, da der indgår mange forskellige fagligheder, der skal arbejde sammen. De forskellige tekniske systemer risikerer at modarbejde og i værste fald ødelægge hinanden, hvis man ikke har en holistisk forståelse.

Det stiller store krav til tværfagligheden, især når det kommer til styringslogikken. Eksempelvis ser man ofte den lufttekniske misforståelse, at man ved et 50 % åbent spjæld antager, at der strømmer 50 % luft igennem. 

Et ventilationsaggregat med indbygget varmepumpe ville involvere fagligheder indenfor energi-, styrings-, luft-, vand- og køleteknik. Specielt energiteknikken er kompliceret, da alle fag berører den, men ingen mestrer den. For at opnå et bæredygtigt system, skal alle disse fagligheder fungere perfekt sammen. 

Et eksempel på et system, der ikke har den holistiske forståelse, er det gamle 3-ventilator-system, som anvist i figur 2. 

Fordelen med systemet skulle være, at man ville kunne køre med kun en ventilator (V3), når man recirkulerer luften for opvarmning og dermed spare energi. Denne fordel er desværre en misforståelse, da to ventilatorer med halv last (½Δp) ikke bruger mere energi end én med fuld last (1Δp). Det skyldes, at ventilatorkurverne for EC-ventilatorer tilnærmelsesvis er lineære, og at virkningsgraden for ventilator (ɳv) og motor (ɳm) dermed ens for halv- og fuld last. Det kan man se i formlen for den elektrisk optagne effekt: 

hvor,

𝜂𝑣2=𝜂𝑣1𝜂v2=𝜂v1

  og

 𝜂𝑚2=𝜂𝑚1 𝜂m2=𝜂m1

 

𝑃 [𝑘𝑊]=11000⋅𝜟𝒑⋅𝑄⋅1𝜂𝑣⋅𝜂𝑚P [kW]=11000⋅𝜟𝒑⋅Q⋅1𝜂v⋅𝜂m

 

 

Der spares altså ingen energi på driften, til gengæld stiger anlægsomkostningen og CO2-indlejringen med den ekstra ventilator. I jagten på at spare energi har man også overset et luftteknisk krav, da man ikke kan sikre et undertryk af bygningen med én ventilator. 

Konsekvensen vil være, at man ødelægger bygningen og dermed reducerer levetiden af den indlejrede CO2. Varmegenvindingssystemet er kun passivt, altså med en kryds- eller modstrømsveksler, og man genvinder derfor under halvdelen af energien. Systemet er en specialløsning, hvor styringslogikken leveres af en automatikleverandør uden den holistiske forståelse, hvilket i bedste fald resulterer i et ineffektivt system, og i værste fald splitter bygningen ad. 

ThermoCond

 
Man får altså maksimal udnyttelse af den indlejrede CO2 ved et bæredygtigt ventilationsanlæg udført i holdbare materialer, der kan genanvendes. Med et varmgenvindingssystem, der har indbygget varmepumpe, genvinder man dermed også maksimal energi, samt en styrelogik programmeret af en programmør, der forstår alle faglighederne. 

Af den grund bør ventilationsaggregatet være skabt til svømmehalsmiljøet, hvilket et tilpasset komfortaggregat ikke er. 

Afhængig af forholdet mellem CO2-udledningen og prisforskellen mellem varme og el, kan det være et ventilationsanlæg, der har et lavt tryk i rørsystemet og et overdimensioneret ventilationsaggregat, så man får en god SEL-værdi.