21.3 Tekniska installationer

Industriventilation bygger på att luft går in och luft går ut. Här tittar vi närmare på vad som händer där emellan.

Ventilationssystemet har som huvuduppgift att föra bort de partiklar och gaser som tillförs luften i lokalerna. Detta är nödvändigt för att undvika problem med fukt, minska koncentrationen av föroreningar, föra bort överskottsvärme och för att bidra till ett behagligt inneklimat.

Ventilationssystemens dimensionering, utformning och funktioner beror till stor del på vilken verksamhet de ska arbeta i. Det är även viktigt att poängtera att industriventilation är kopplad till en stor del av den industriella energianvändningen, speciellt för svensk tillverkningsindustri där den, tillsammans med energi för uppvärmning och komfortkyla, i många fall kan uppgå till över en tredjedel av företagens totala energianvändning.

I frånluftssystem, så kallad F-system, finns fläktar som suger ut frånluften från byggnaden och i balanserade ventilationssystem, så kallad FT-system, finns fläktar som styr såväl till- som frånluft. Det finns också FT-system som är försedda med värmeväxlare. Dessa system kallas FTX-system.

I industrilokaler krävs ofta större luftflöden än vad som är möjligt att åstadkomma med hjälp av frånluftssystem. Ofta krävs ett ventilationssystem som kan ta bort överskottsvärmen, vilket innebär tämligen höga luftflöden. Således krävs ett betydligt mer avancerat tilluftsaggregat än vad som är vanligt i bostadshus. I lokaler finns det ofta även behov av kylning och fuktning alternativt avfuktning av luften. I de fall man behöver behandla till- eller frånluften gör man det i ett luftbehandlingssystem.

Ett ventilationssystem kräver regelbunden drift och skötsel för att fungera som avsett och genom att regelbundet inventera ventilationssystemet kan man göra stora energibesparingar. Det är också viktigt att kartlägga eventuella energieffektiviseringspotentialer.

Tre viktiga byggstenar för en effektivare industriventilation är regelbunden drift och skötsel, att behovet kartläggs och att man tar tillvara möjligheterna till värmeåtervinning.

Regelbunden drift och skötsel

Oberoende av vilka processer och verksamheter som ventilationssystemet har till uppgift att hantera kommer underhållsbehovet alltid att kvarstå. Drift och underhållsfrekvensen måste dock anpassas till det behov som finns i verksamhetens processer. Vid smutsiga miljöer och hög nivå av övriga partiklar bör underhållet av anläggningarna vara ett prioriterat område. De mest utsatta komponenterna som påverkar den specifika energianvändningen (kWh/m³ bortförd luft) är fläktfilter, motorer och eventuella värmeväxlare. Ett igensatt filter resulterar i att motorn arbetar med en högre effekt för att ventilera erforderligt luftflöde. Eller tvärt om, att motorn inte klarar av att ventilera den luft som krävs för att exempelvis bibehålla en god arbetsmiljö.

En smutsig roterande värmeväxlare påverkar tryckfallet samtidigt som återvinningspotentialen sjunker genom en reducerad värmeöverföringsförmåga.

Ytterligare en viktig parameter är drifttiderna. Det är viktigt att hålla aktuella drifttider à jour så de är anpassade till den produktionstakt som råder. Ett tips är alltså att se över driftider och uppdatera styrningen regelbundet.

En vanlig uppfattning om uppriktning av kopplingar eller remdrifter är att man ska minska slitaget på koppling eller rem. Detta är förvisso sant men den absolut största anledningen är för att öka livslängden på tätningar, fundament och lager.

En stor fördel med uppriktning är energibesparingen man gör gentemot en maskin med uppriktningsfel. Ett uppriktningsfel på några tiondelar ger en effektförlust på några tiondels procent(det låter inte mycket), räknar man däremot på antalet timmar maskinen kör per år, energipris och hur många maskiner man har i sin maskinpark kommer kostnaden för energiförlusten snabbt sticka iväg.

Uppriktningsfel för remdrift gör stor skillnad redan från första graden som remskivorna står fel mot varandra. Remuppriktning görs till största del för att minska effektförlusten i överföringen och inte först och främst för att öka livslängden på remmen.

Uppriktningsfel är en stor bidragare till vibrationer i maskiner vilket gör att livslängd på tätningar, fundament och lager minskar. Förkortad livslängd skapar fler underhållsstopp för byten av komponenter och reparationer vilket innebär förluster i produktionen. I dagens slimmade produktionslinor bör det inte finnas plats för maskiner med uppriktningsfel.

Kartläggning av behovet

Detta är särskilt viktigt vid nyprojekteringar.

Installation av ny utrustning resultaterar sannerligen i en effektivare energianvändning i ventilationssystemet. Detta till stor del på grund av energieffektivare komponenter och en mer avancerad styrningsutrustning.

Erfarenhet från tidigare genomförda projekt visar att det finns brister som kan ledas till det faktum att det inte tas tillräcklig hänsyn till hel- och delsystemet i projekteringsfasen. Istället har ett koncentrerat fokus lagts på energieffektiva motorer, filter, skovlar och värmeväxlare. En uppgradering av nämnda komponenter kommer givetvis ge en lägre energianvändning men kommer aldrig att utnyttjas till dess fulla potential om de inte samarbetar med det behov som råder under aktuell produktion.

För att tydliggöra budskapet kan ett exempel på ett processteg illusteras, i detta fall smältprocessen i ett sandgjuteri. Ingående huvuddelar i figuren är smältugn, punktutsug, kylvattenslinga, värmeväxlare, pumpar samt styrutrustning. En typisk smältprocess kan beskrivas enligt följande;

1. Operatören chargerar material i ugnen.
2. Ugnen växlar upp och går på höglast.
3. Fasomvandling sker till flytande smälta.
4. Bibehållning av temperatur eller påfyllning av material.
5. Övertemperering av materialet.
6. Förflyttning av smälta till skänk eller varmhållning.

Under alla steg kommer behovet av ventilation se annorlunda ut på grund följande parameterar och faktorer:

• Rådande temperatur över ugnen
• Föroreningsgrad i cirkulerande luft
• Utomhustemperatur
• Komforttemperatur i lokalen

En avancerad typ av samstyrning är alltså nödvändig, istället för att låta processventilationen vara skild från de faktiska händelserna som sker i omgivningen.

Värmeåtervinning

Mellan 20 och 40 procent av en byggnads uppvärmningsbehov går åt till att värma upp ventilationsluften. För att tillgodogöra sig av den värme som lämnar byggnaden genom frånluften används olika typer av värmeåtervinning. Detta är möjligt i alla ventilationssystem med en frånluftsfläkt.

En variant är att använda sig av värmeväxlare. Detta används i så kallade FTX-system. I värmeväxlaren överförs värme från frånluften till tilluften. Det finns flera olika typer av värmeväxlare, exempelvis plattvärmeväxlare, batterivärmeväxlare, och roterande värmeväxlare. Beroende på vilken typ av värmeväxlare som används kan mellan 50 och 75 procent av värmen återvinnas.

Det är även möjligt att återvinna värme via en frånluftsvärmepump. Med hjälp av en värmepump kan cirka 50 procent av värmen i frånluften återvinnas.

En ganska stor del av industrins energianvändning används till tryckluftsproduktion. I Sverige uppskattas energianvändningen uppgå till 1,7 TWh/år eller tre procent av industrins elanvändning (omkring 8 procent av elanvändningen i verkstadsindustrin).

Livscykelkostnaden (LCC) för ett tryckluftssystem domineras av energikostanden. En typisk fördelning av kostnader för tryckluft under en femtonårsperiod kan ses i figuren nedan. Det är av stor betydelse att ett företag som använder sig av tryckluft håller systemet i god prestanda med hjälp av underhåll och effektiviseringar.

Genom att regelbundet se över sin tryckluftanläggning och täta läckor finns mycket att vinna. Läckage förekommer troligen i alla tryckluftssystem. De flesta läckagen finns nära förbrukaren av tryckluft, såsom i slangar, kopplingar och armaturer. Men även läckaget i maskinerna kan vara betydande. Kompressorn bör dessutom genomgå service med jämna intervall.

Tabell 5. Tabell från CIT Industriell teknik om kostnad för olika läckage.

Det gäller att tänka igenom vilket behov av tryckluft som verkligen föreligger med avseende på drifttid, uttagsmönster, tryckluftskvalitet och flödesbehov. Tryckluftssystemet ska vara uppbyggt på ett så effektivt sätt som möjligt med avseende på material i rör, täta skarvar (helst svetsade), lågt tryckfall, installation av automatiska avstängningsventiler med mera.

När man bygger upp en kompressorcentral finns det några strategiskt viktiga saker att tänka på. Det är bra att ha luftintaget till kompressorerna på norrsidan så luften är så kall som möjligt. Man bör fundera igenom möjligheter till värmeåtervinning som finns, finns det några intilliggande objekt som kräver värme? Kompressorer som avger värme direkt till luften runt omkring ska inte ställas i kylda lokaler.

Man bör, om möjligt, sänka trycket i systemet, lägre tryck ger lägre läckage. Det är även viktigt att anpassa drifttiden och inte ha distributionsnätet trycksatt längre tid än nödvändig.

Konkreta tips i punktform:

• Fundera på om tryckluft är rätt energibärare. Överväg alternativ teknik. För att få en mekanisk effekt av 1 kW i ett handverktyg går det åt cirka 7 kW kompressoreffekt.
• Läcksök och reparera läckor regelbundet.
• Installera värmeåtervinning, luft eller vattenburen. Glöm inte att optimera ditt system så långt som möjligt innan installation av värmeåtervinning görs.
• Nya effektiva kompressorer bidrar till lägre specifik energianvändning och är lättare att anpassa till behovet.
• Lägre inloppstemperatur leder till mindre kompressorarbete (En sänkning med tre grader ger en procents mindre kompressorarbete).
• Trycksänkning och sanktionering med olika trycknivåer.
• Sektionera nätet med avstängningsventiler så att system utan behov inte behöver hållas trycksatta.
• Stäng av tryckluften till maskiner som är avstängda
• Elektroniskt styrsystem, håll tryckdifferensen inom ett så snävt spann som möjligt. Varvtalsreglerad kompressor ”på toppen” kan regleras efter uttagskurvan.

Energimyndigheten har gjort mätningar i olika typer av verksamheter, som visar att belysningen står för en stor del av energianvändning i en verksamhet. Det finns naturligtvis flera undantag från detta, såsom pappersbruk och gjuterier där tillverkningsprocesserna står för den största delen av energianvändningen.

Även i en verksamhet, där belysningen är en mindre del av energianvändningen kan det vara värt att gå igenom belysning. Det finns ofta enkla åtgärder som kan spara energi.

• Det ska vara lagom ljus på rätt ställe.
• Det ska bara vara tänt när det behövs.
• Välj rätt sorts ljuskälla.

Enklaste sättet att beräkna hur mycket energi som går åt till belysningen är att inventera. Gå igenom alla armaturer och notera märkeffekt på ljuskällorna och kontrollera driftstiderna.

Förslag på vad man ska tänka på och vad som enkelt kan göras:

• Är driftstider anpassade till de arbetstider som gäller?
• Finns närvarostyrning på platser som inte används under hela arbetstiden?
• Finns rörelsedetektorer (passar exempelvis i små lokaler och utomhus)?
• Finns dagljusstyrning?
• Finns belysningsautomatik?
• Är ytterbelysning i drift dagtid?

Vanliga ljuskällor är glödlampor (som håller på att fasas ut genom ett EU-direktiv på grund av stor energianvändning), halogenglödlampor, T5-lysrör, lågenergilampor (lysrörslampor), kompaktlysrör, LED med flera.

När man går igenom lysrörsarmaturerna och tittar på lysrörens märkeffekt ska man tänka på att även det driftsdon som ingår i armaturen har egen energianvändning, vilket innebär att för konventionella lysrör T8 kan man räkna 1,25 gånger märkeffekten och för lysrör T5 1,1 gånger märkeffekten för att få med driftdonets energianvändning.

Belysningen i företaget har olika krav beroende på verksamhet och kan behöva optimeras med tanke på ljusutbytet. De senaste åren har utvecklingen varit stor vad gäller energisnål belysning och armaturer optimerade för olika industriella förhållanden. Oavsett om energisnål utrustning används är underhållet viktigt för att kunna utnyttja belysningen på bästa sätt. Som ett led i det utvecklas även armaturer så att underhållet skall minskas genom att man försöker minska möjligheten för partiklar att fästa på armaturen.

För belysning i på arbetsplatser t ex industrilokaler finns det arbetsmiljöregler att följa. Vid olika typer av arbetsplatser och beroende av arbetsuppgifter är kraven olika stora på ljusutbytet, se svensk standard SS-EN 12 464-1:2011.

Mer material kring belysning finns på Energimyndighetens hemsida.

Många av de mest lönsamma åtgärderna för energieffektivisering handlar om att trimma befintliga system så att de arbetar som de är avsedda att göra. På köpet kan du också få andra positiva effekter, till exempel att de som vistas i byggnaden får bättre inomhusklimat eller att byggnadens tekniska system får bättre driftsäkerhet och längre livslängd.

En enkel och lönsam åtgärd kan vara att se över systemens dimensionering. Kanske har behovet av värme och kyla minskat genom åren tack vare genomförda energieffektiviseringar. Äldre system kan också vara överdimensionerade för säkerhets skull eller för att tillgodose behoven för en planerad tillbyggnad som aldrig blev av. Med kännedom om systemens dimensionering och verksamhetens behov kan du kanske stänga ner ett system helt och flytta över dess funktion på ett annat system som har överkapacitet.

Fördjupning kring uppvärmning

Än idag är de vanligaste källorna för uppvärmning fjärrvärme, el och olja eller alternativ till olja. Idag finns flera alternativa källor för uppvärmning som komplement eller ersättning. Sol- och vindenergi är kanske de vanligaste alternativen.

Uppvärmningsinstallationer kan delas in i ett antal huvuddelar; produktion av värme som i en panncentral eller värmepump, distributionssystem som rörsystem med tillhörande ventiler och kopplingar och rumsvärmare som radiatorer i ett rum eller luftvärmare i ventilationskanaler. Alla delarna innebär förluster i systemet.

Det finns många olika typer av uppvärmningssystem: elpanna, oljepanna, gaspanna, fjärrvärme, biobränslepanna, värmepumpar av olika slag samt kombinationer av dessa.

Det är viktigt med tanke på energianvändningen i en byggnad att värmesystemet används effektivt. En viktig sak att tänka på är att systemet bör vara väl injusterat. Tänk också på att alltid göra det efter eventuella åtgärder som påverkar klimatskärmen, optimera inomhustemperaturen och se till att styr- och reglerutrustning fungerar tillfredställande. När det gäller styr- och reglerutrustning ska exempelvis termostatventiler kontrolleras och bytas om de inte fungerar. En annan åtgärd är att installera referensgivare i huset för att styra effektivare.

Fördjupning kring komfortkyla

Kylning kan vara både processkyla och komfortkyla (lokalkyla). Detta styrs av processutrustningarnas behov och av det önskade inomhusklimatet. I detta avsnitt beskrivs komfortkyla och möjligheter för att göra den mer energieffektiv.

Det är det värmeöverskott som måste bortföras från byggnader för att hålla inomhustemperaturen lägre än en förutbestämd högsta tillåten temperatur, kallas kylbehov.

Det finns olika typer av klimathållningssystem:

• Luftburen kyla
• Vattenburen kyla
• Kombinerade system

Luftburen kyla är när ventilationssystemet även används för kyla. Det finns två olika typer antingen med konstant luftflöde (CAV), där temperaturen på tilluften varierar men flödet är konstant (eller två hastigheter) eller variabelt luftflöde (VAV), där tilluftsflödet varieras efter behov men temperaturen hålls konstant eller styrs av utetemperaturen.

Vattenburen kyla förser rum med vattenburen kyla och ventilationen används enbart för att tillgodose kraven på luftkvalitet.

Dessa båda kan sedan kombineras till exempel luftburet CAV och VAV eller luftburet och vattenburet.

I vissa fall kan man använda frikyla som används framför allt i samband med luftburna kylsystem och avser då när kylbehovet kan tillgodoses enbart med hjälp av uteluft, utan att kylmaskiner behöver startas. Detta fungerar så länge utetemperaturen är lägre än 16°C. Även vattenburna system kan utnyttja frikyla genom värmeväxling mot uteluft i till exempel kyltorn eller vattendrag. En kombination av frikyla och kylmaskiner är vanligt.

Kylmaskinen (kylkompressor) har en verkningsgrad eller effektivitet som uttrycks som dess köldfaktor. Den definieras som kyleffekten i förhållande till den eleffekt som måste tillföras. Ju högre köldfaktor desto mer kyla för varje inmatad kWh el. Kylmaskinen elbehov påverkas också av inomhustemperaturen. Här har belysning och andra värmealstrande apparater stor betydelse, till exempel hög effekt på belysningen gör att kylmaskinens elbehov ökar eftersom mer värme måste transporteras bort. Inomhustemperaturen påverkar också kylbehovet, kan man tolerera en högre inomhustemperatur, kanske 23°C istället för 21°C, så minskar elbehovet.

Hur kan man spara på komfortkylan? Det finns några saker att se över för att kunna göra möjliga besparingar.

• Tänk över om kyla behövs överallt.
• Minska värmebelastning från t ex solinstrålning.
• Utnyttja frikyla om möjligt.
• Att använda nattkyla kan vara en möjlighet att minska energibehovet.
• Kylmaskinen
  • Återvinn värmen från kylmaskinen om möjligt
  • Eftersträva en hög förångningstemperatur och en låg kondenseringstemperatur.
  • Sänk kondenseringstemperaturen (eventuellt enbart vintertid)
  • Rengör förångare och kondensator

Återvinning är bra, men att återvinna ett slöseri är aldrig lönsamt. Det är inte helt självklart hur man designar ett återvinningssystem optimalt. Det råder olika förutsättningar för olika verksamheter. Dock gäller några generella fakta.

Innan återvinning av restenergier sker, ska energi- och processoptimering genomföras i de system/objekt som är aktuella för återvinning. Anledningen till detta är att undvika återvinning av den energi som kan kopplas till slöseri. Genom att undvika att återvinna slöserier kan investeringen för återvinningsanläggningen bli mindre och därmed mer kostnadseffektiv. Dessutom kommer dimensioneringen bli mer rätt i förhållande till behovet. Finns möjligheten att kombinera investeringen för återvinning med andra investeringar, exempelvis miljö- och produktionsförbättrande åtgärder, kommer respektive förbättringar bli mer ekonomiskt gynnsamma än om varje åtgärd finansieras för sig.

Kvaliteten på den återvunna energin är viktig att tänka på, det vill säga att den tillgängliga temperaturen från återvinningskällan bör hållas så hög som möjligt. Detta ger större möjlighet att återanvända energin för avsett bruk. Det gäller att matcha återvunnen energi med det energibehov som finns inom verksamheten, både mängd och kvalitet. Med rätt kvalitet kan den återvunna energin användas till andra produkter såsom komfortvärme, tappvarmvatten och fjärrvärme. Det är vanligt förekommande att återvunnen energi av hög kvalitet blandas med energier med lägre kvalitet och därmed tappar möjligheten att användas på de mest eftersträvade sätten.

I ett gjuteri finns oftast stora möjligheter att återvinna betydande mängder energi, exempelvis ur frånluft, kylvatten och överlag från svalnande gjutgods. Swerea SWECAST har genomfört en studie som hanterar frågan om potentialer och möjligheter för värmeåtervinning från svalnande gjutgods. Rapporten ger en god fördjupning inom ämnet.