Renovering af mekanisk ventilation
Hvad handler det om?
Gamle og udtjente ventilationsanlæg er ofte dyre i drift. Der er typisk både høje energiudgifter og store omkostninger forbundet med at vedligeholde og driftssikre et udtjent anlæg. Desuden kan det være både vanskeligt og besværligt at skaffe reservedele til ældre anlæg.
Der kan med andre ord være mange gode grunde til at investere i et nyt ventilationsanlæg.
Fordele
Bedre økonomi pga. ventilatorer og motorer med højere virkningsgrader samt mere effektiv varmegenvinding og dermed lavere el- og varmeregning
Lavere vedligeholdelsesomkostninger
Færre driftsstop
Lavere CO₂ -udledning
Måleudstyr
Anbefaling til ventilationsanlæg
Videncenter for energibesparelser i bygninger anbefaler at udskifte gamle og udtjente ventilationsanlæg i kontorbyggeri. Det nye ventilationsanlæg skal leve op til nedenstående krav:
Minimum
Anlæg | Krav til varmegenvindingen (tør virkningsgrad) |
Krav til specifikt elforbrug (SFP) |
---|---|---|
Konstant luftmængde | 73% | 1.800 J/m³ |
Variabel luftmængde | 73 % | 2.100 J/m³ |
Lavenergi
Anlæg | Krav til varmegenvindingen (tør virkningsgrad) |
Krav til specifikt elforbrug (SFP) |
---|---|---|
Konstant luftmængde | 85% | 1.500 J/m³ |
Variabel luftmængde | 85% | 1.800 J/m³ |
Den tørre virkningsgrad skal være dokumenteret iht. EN 308 og målt med ens massestrømme, uden kondensering af fugt og med en maksimal lækage på 3 %.
Intern specifik ventilatoreffekt
I EU-forordning nr. 1253/2014 stilles der yderligere krav om maksimal intern specifik ventilatoreffekt af ventilationskomponenter (SFPint_limit) i J/m3.
Minimumskravet til lyskilderne i det nye belysningsanlæg samt anbefalingerne vedr. styring af anlægget, svarer til kravene i Bygningsreglementet (BR18).
For et aggregat med varmegenvinding (undtaget væskekoblede vekslere) er kravet:
SFPint_limit ≤ 1.100 + E – ((300 ∙ qnom)/2) – F, hvis qnom < 2 m³/s
SFPint_limit ≤ 800 + E – F, hvis qnom ≥ 2 m³/s hvor:
- qnom er den nominelle eller dimensionerende luftmængde i m³ /s
- E er en effektivitetsbonus
For alle varmegenvindingsenheder (undtaget væskekoblede vekslere) kan der opnås en effektivitetsbonus (reduktion af SFP) på: E = (nt – 0,73) ∙ 3.000 hvis temperaturvirkningsgraden er over 73 %.
F er en filterkorrektionsfaktor og er en reduktionsfaktor i SFPint_limit, der kræves, hvis de i forordningen tabellerede filtre mangler. Der gælder følgende:
F = 0 – med filter
F = 160 – medium filter mangler
F = 200 – finfilter mangler
F = 360 – begge filtre mangler
Energibesparelse
Nedenfor ses beregninger af varme- og elbesparelser ved udskiftning af eksisterende ventilationsaggregat til nyt. Besparelserne er vist som specifikke værdier i kWh/m³ luft pr. time. Det forudsættes, at luftmængderne er de samme i før- og eftersituationen.
Den endelige energibesparelse findes ved at multiplicere den specifikke værdi med den indblæste luftmængde.
Der er foretaget beregninger ved tre reduktionsfaktorer. Reduktionsfaktoren benyttes til at beregne en gennemsnitlig luftmængde, når anlægget ændres fra enten CAV til VAV eller VAV til VAV.
Udskiftning af CAV-anlæg til VAV-anlæg
Varmebesparelser i kWh/m³/h
Reduktionsfaktor |
Installationsår |
|||
---|---|---|---|---|
< 1995 | 1995-2006 | 2006-2010 | 2010 - 2017 | |
Reduktionsfaktor = 0,6 | 2,33 | 1,84 | 1,37 | 1,18 |
Reduktionsfaktor = 0,7 | 2,18 | 1,69 | 1,22 | 1,03 |
Reduktionsfaktor = 0,8 | 2,02 | 1,54 | 1,06 | 0,88 |
Elbesparelser i kWh/m³/h
Reduktionsfaktor |
Installationsår |
|||
---|---|---|---|---|
< 1995 | 1995-2006 | 2006-2010 | 2010 - 2017 | |
Reduktionsfaktor = 0,6 | 1,89 | 1,24 | 0,98 | 0,79 |
Reduktionsfaktor = 0,7 | 1,72 | 1,07 | 0,81 | 0,61 |
Reduktionsfaktor = 0,8 | 1,49 | 0,84 | 0,58 | 0,39 |
Udskiftning af VAV-anlæg til VAV-anlæg
Varmebesparelser i kWh/m³/h
Reduktionsfaktor |
Installationsår |
|||
---|---|---|---|---|
< 1995 | 1995-2006 | 2006-2010 | 2010 - 2017 | |
Reduktionsfaktor = 0,6 | 0,94 | 0,67 | 0,40 | 0,30 |
Reduktionsfaktor = 0,7 | 1,13 | 0,80 | 0,49 | 0,36 |
Reduktionsfaktor = 0,8 | 1,32 | 0,94 | 0,57 | 0,42 |
Elbesparelser i kWh/m³/h
Reduktionsfaktor |
Installationsår |
|||
---|---|---|---|---|
< 1995 | 1995-2006 | 2006-2010 | 2010 - 2017 | |
Reduktionsfaktor = 0,6 | 0,34 | 0,20 | 0,07 | - |
Reduktionsfaktor = 0,7 | 0,51 | 0,29 | 0,11 | - |
Reduktionsfaktor = 0,8 | 0,71 | 0,41 | 0,15 | - |
Forudsætninger for eksisterende anlæg
- Driftstid: 8.00 – 17.00 (i fem dage pr. uge)
- Indblæsningstemperatur: 20 o C
- Udsugningstemperatur: 22 o C
Installationsår |
||||
---|---|---|---|---|
< 19952 | 1995-20061) | 2006-20101) | 2010 - 20171) | |
VGV [%] | 55 | 60 | 65 | 67 |
SFP - konstant luftmængde (CAV) [J/m³] | 3.500 | 2.500 | 2.100 | 1.800 |
SFP - variabel luftmængde (VAV) [J/m³] | 4.000 | 3.200 | 2.500 | 2.100 |
1. Kravene som de var i BR i de pågældende perioder.
2. Værdien for CAV-anlæg stammer fra Energimærkningshåndbogen, mens værdien for VAV-anlæg er et skøn
Eksempel på brug af skemaet
En kontorbygning fra 1990 har installeret et ventilationsanlæg til ventilering af kontorlokalerne.
Anlægget er et CAV-anlæg og den indblæste og udsugede luftmængde er dimensioneret til 20.000 m³ /h. Anlægget udskiftes til et VAV-anlæg og ventilationsentreprenøren forventer at den gennemsnitlige luftmængde vil være ca. 70 % af den maksimale.
Den årlige varmebesparelse vil udgøre 2,18 kWh/m³ /h eller 43.600 kWh, mens den årlige elbesparelse vil udgøre 1,72 kWh/m³ /h eller 34.400 kWh.
Specifik beregning
Hvis forudsætningerne for det eksisterende og nye anlæg afviger væsentligt fra de førnævnte forudsætninger, er det nødvendigt at foretage en specifik beregning.
Typisk vil temperaturvirkningsgraden for varmegenvindingsenheden og det specifikke elforbrug (SFP) afvige fra værdierne i tabellerne.
Endelig vil driftstiden ofte være en anden end fra kl. 8.00 – 17.00.
Indblæsningstemperaturen vil derimod stort set altid være 20 o C i opvarmningssæsonen.
Ventilationsentreprenøren vil kunne foretage disse beregninger. Endvidere findes beregningsmetoder i diverse håndbøger, såsom Ventilation Ståbi, Den lille blå om Ventilation eller TEKNIQs Energihåndbog.
Nedenfor ses et udtryk til beregning af det årlige varmeforbrug:
Qvarme = V ∙ a ∙ (t/8.760) ∙ (-1.492 ∙ nvgv + (131.000)) - Qel, ventilator [kWh/år]
Som det ses afhænger det årlige varmeforbrug også af den indblæste luftmængde V, reduktionsfaktoren a (kun for VAV-anlæg), antallet af driftstimer t, temperaturvirkningsgraden for varmegenvindingsenheden nvgv og elforbruget til indblæsningsventilatoren Qel, ventilator (som bliver til varme).
I før-situationen måles effektoptaget til ventilatorernes motorer ved maksimal luftmængde.
En forventet gennemsnitlige luftmængde i % af den maksimale skønnes, og reduktionsfaktoren i % beregnes på baggrund af denne. En belastningsfaktor på effektoptag findes på baggrund af denne, og et gennemsnitligt effektoptag beregnes.
Elforbruget Qel, ventilator beregnes herefter ved at multiplicere med den årlige driftstid t.
Reduktionsfaktor, a |
Belastningsfaktor på effektoptag, b [-] |
---|---|
0,5 | 0,177 |
0,6 | 0,279 |
0,7 | 0,410 |
0,8 | 0,572 |
0,9 | 0,768 |
Det forventede maksimale effektoptag for det nye anlæg beregnes på baggrund af kravet til SFP-faktoren i Bygningsreglementet. Et gennemsnitligt effektoptag beregnes igen ud fra reduktionsfaktor og belastningsfaktor på effektoptag.
Elforbruget Qel, ventilator beregnes herefter ved at multiplicere med den årlige driftstid t:
Qel, ventilator = b ∙ Pel, ventilator ∙ t [kWh/år]
Det årlige varmeforbrug i før-situationen udgør:
Qvarme = 5,5 m³ /s ∙ (2.000/8.760) ∙ (-1.492 ∙ 55 + (131.000)) – (10,5 kW ∙ 2.000 h/år) = 40.500 kWh/år
Det årlige varmeforbrug i efter-situationen udgør:
Qvarme = 5,5 m³ /s ∙ 0,7 ∙ (2.000/8.760) ∙ (-1.492 ∙ 73 + (131.000)) – (0,410 ∙ 6,5 kW ∙ 2.000 h/år) = 14.100 kWh/år
Det årlige varmebesparelse udgør derfor (40.500 kWh – 14.100 kWh) = 26.400 kWh.
Det maksimale effektoptag for det nye anlæg skønnes at være 11,5 kW og er beregnet på baggrund af kravet til SFP-faktoren i Bygningsreglementet, som er 2.100 J/m³ . Effektoptaget for motorerne til indblæsnings- og udsugningsventilatoren skønnes at blive henholdsvis 6,5 kW og 5,0 kW. Indblæsningsventilator og –motor bidrager til opvarmning af indblæsningsluften.
Det årlige elbesparelse udgør ((19,5 kW ∙ 2000 h) – (0,41 ∙ 11,5 kW ∙ 2000 h)) = 29.600 kWh
Eksempel på energibesparelse
Energibesparelsen for udskiftning af et konkret anlæg fås ved at regne nedenstående eksempel igennem med faktiske data for det eksisterede og nye anlæg. Altså skal man erstatte data nedenfor med de konkrete tal for anlæggene, man undersøger.
Årlig energibesparelse kWh
Forbrug til opvarmning af luften (eksisterende anlæg) | 84.300 kWh | |
---|---|---|
Elforbrug til transport af luften (eksisterende anlæg) | 65.500 kWh | |
Energiforbrug (eksisterende anlæg) | 149.800 kWh | |
Forbrug til opvarmning af luften (nyt anlæg) | 24.500 kWh | |
Elforbrug til transport af luften (nyt anlæg) | 29.700 kWh | |
Energiforbrug (nyt anlæg) | 54.200 kWh | |
Besparelse | 149.800 kWh - 54.200 kWh = | 95.600 kWh |
Årlig økonomisk besparelse kr.
Omkostninger til fjernvarme (eksisterende anlæg): | 84.300 kWh x 0,5 kr./kWh = | 42.150 kr. |
---|---|---|
Omkostninger til el (eksisterende anlæg): | kWh x 2,70 kr./kWh = | 176.850 kr. |
Omkostninger i alt | 219.000 kr. | |
Omkostninger til fjernvarme (nyt anlæg): | 24.500 kWh x 0,5 kr./kWh = | 12.250 kr. |
Omkostninger til el (nyt anlæg): | 29.700 kWh x 2,70 kr./kWh = | 80.190 kr. |
Omkostninger i alt: | 92.440 kr. | |
Besparelse | 219.000 kr. – 92.440 kr. = | 126.560 kr. |
Årlig CO₂- besparelse kg
CO₂ udledning fjernvarme (eksisterende anlæg): | 84.300 kWh x 0,072 kg/kWh = | 6.070 kg |
---|---|---|
CO₂ udledning el (eksisterende anlæg): | 65.500 kWh x 0,211 kg/kWh = | 13.821 kg |
CO₂ udledning i alt | 19.891 kg | |
CO₂ udledning fjernvarme (nyt anlæg): | 24.500 kWh x 0,072 kg/kWh = | 1.764 kg |
CO₂ udledning el (nyt anlæg): | 29.700 kWh x 0,211 kg/kWh = | 6.267 kg |
CO₂ udledning i alt | 8.031 kg | |
Besparelse i kg: | 19.891 kg – 8.031 kg = | 11.860 kg |
Besparelse i tons: | 11,9 tons |
Forudsætninger
En kontorbygning fra 1990 har fået installeret et ventilationsanlæg til ventilering af kontorlokalerne. Anlægget er et CAV-anlæg og den indblæste og udsugede luftmængde er dimensioneret til 20.000 m³/h. Effektoptaget for motoren til indblæsningsventilatoren er målt til 9,5 kW, mens effektoptaget for motoren til udsugningsventilatoren er målt til 8,5 kW.
SFP-faktoren for anlægget kan derfor beregnes til 3.240 J/m³. Temperaturvirkningsgraden for varmegenvindingsenheden er beregnet til 60 %. Driftstiden er fra kl. 6.00 – 20.00 (i fem dage pr. uge). Anlægget udskiftes til et VAV-anlæg som overholder Bygningsreglementets krav til specifikt elforbrug, dvs. 2.100 J/m³. Temperaturvirkningsgraden for varmegenvindingsenheden forventes at være 75 % (roterende varmeveksler).
Ventilationsentreprenøren forventer, at den gennemsnitlige luftmængde vil være ca. 70 % af den maksimale.
Fjernvarmepris: 0,5 kr./kWh
Elpris: 2,70 kr./kWh
Bemærk at fjernvarme- og elprisen ændrer sig løbende.
Varmeproduktion ved forskellige brændsler
- 1 liter olie = 8-10 kWh
- 1 m³ naturgas = 9-11 kWh
(højest for nye kedler)
Det er vigtigt at der fremskaffes så meget dokumentation - herunder tegninger - for anlægget som muligt.
Tegninger anvendes til at få et overblik over anlægget. Tegningerne skal gerne indeholde skitser af kanalsystemets opbygning, dimensioner og komponenter.
Dokumentationen bør blandt andet også indeholde data vedr. indblæsnings- og udsugningsarmaturer.
Det er vigtigt at undersøge om anlægget passer til opgaven. Undersøgelsen foregår ved at vurdere om det termiske og atmosfæriske indeklima er tilfredsstillende.
Inden det nye ventilationsaggregat installeres er det vigtigt at undersøge, om der er store trykfald i kanalsystemet. Store trykfald i kanalsystemet kan skyldes for små kanaldimensioner eller uhensigtsmæssig opbygning af kanalsystemet med mange bøjninger. Bøjninger øger modstanden og turbulensen i kanalsystemet.
Det er også vigtigt at være opmærksom på tryktabene i luftindtag og –afkast. Ofte er tryktabene i disse anlægskomponenter overraskende store.
For at reducere el- og varmeforbruget mest muligt bør der benyttes de mest energieffektive komponenter i ventilationsaggregatet.
Der bør benyttes ventilatorer og motorer med højest mulige virkningsgrader. Ventilatorerne bør være radialventilatorer med bagudrettede skovle (B-hjul) med eller uden hus, eller aksialventilatorer.
Motorerne bør være i effektivitetsklasse IE4 eller IE5. De mest energieffektive motorer på markedet i dag er permanent magnetmotorer af synkron reluktansmotortypen.
Hvis det er muligt bør der anvendes en modstrømsveksler til varmegenvinding.
Behovet for ventilation er sjældent konstant, men varierer over døgnet og året. Ventilationsanlæg er projekteret ud fra en stor person- og varmebelastning i rummet. I mange situationer er belastningen langt mindre, og det er vigtigt at tilpasse anlæggets ydelse til behovet på en energieffektiv måde. Den mest energieffektive tilpasning af anlæggets ydelse til behovet sker ved hastighedsregulering af ventilatorerne og denne reguleringsform bør som udgangspunkt vælges.
Hvis ventilationsaggregatet placeres et sted, hvor der er risiko for frost – fx i tagrum eller på tag – skal det være sikret mod dette. Dvs., at det skal efterisoleres med minimum 50 mm isolering, eller der skal vælges et præisoleret aggregat.
Evt. vandeftervarme skal være sikret mod frostsprængning, og kondensafløbet skal være isoleret.
Et ventilationsaggregat med modstrømsvarmeveksler kræver et afløb for kondensvand.
Ventilationsaggregatets bund placeres, så der er fald mod afløb på 1-1,5 %.
Afløbsrør skal have tilsvarende fald, og afløbet skal ledes til en vandlås. Vandlåsen skal være let tilgængelig for rensning og evt. efterfyldning om sommeren.
Hvis ventilationsaggregatet placeres på loftet eller tag, skal det stå på et fast underlag, der har tilstrækkelig styrke til at bære anlægget samt 1-2 mand. Desuden skal underlaget være vibrationsfrit.
Aggregatet skal placeres, så der er mindst 60 cm foran aggregatets front, så det er muligt at komme til at servicere det. Lågen skal desuden kunne åbnes 90° uden at støde på forhindringer.
Ventilationskanaler og -aggregater uden komfortkøling, til komfortkøling og i varmluftanlæg skal isoleres. Isoleringen skal udføres, så den lever op til gældende regler i DS 452 for termisk isolering tekniske installationer. Rør til fremføring af varme til varmluftanlæg isoleres som anført under rumopvarmningsanlæg.
Der skal være let fald på afkastkanal mod ventilationsaggregatet, så evt. kondensvand ledes væk.
Der skal iht. DS 447 (afsnit 6.3.2) foreligge en indreguleringsrapport med angivelse af målepunkter som dokumentation for, at der har været foretaget en indregulering. Hvis der ikke gør det, må der foretages en indregulering.
Der skal foreligge en drifts- og vedligeholdelsesmanual for ventilationsanlægget ved ibrugtagning. Manualen skal indeholde tegninger med oplysning om placering af installationer, der skal vedligeholdes, samt hvordan og hvor ofte vedligeholdelsen skal ske.
Drift- og vedligeholdelsesmanualen skal udarbejdes som anvist i henhold til DS 447, Ventilation i bygninger – Mekaniske, naturlige og hybride ventilationssystemer 14. Aflevering Aflevering skal ske iht. DS 447 (afsnit 6.3.3) for, at ventilationsanlægget er lovligt installeret.
Der skal gennemføres en funktionsafprøvning af ventilationsanlægget før ibrugtagning. Funktionsafprøvningen skal dokumentere, at ventilationsanlægget overholder bygningsreglementets krav til specifikt elforbrug til lufttransport af luftmængder, samt at eventuelt behovsstyring fungerer efter hensigten.
Elektrisk tilslutning af anlægget skal foretages af en autoriseret el-installatør.
Yderligere information
Bygningsreglementet
Danske standarder
DS 447 Ventilation i bygninger – Mekaniske, naturlige og hybride ventilationssystemer
DS 1752 Ventilation i bygninger – Projekteringskriterier for indeklimaet
DS 428 Norm for brandtekniske foranstaltninger ved ventilationsanlæg
DS 452 Termisk isolering af tekniske installationer
DS/EN 308 Varmevekslere. Prøvningsmetoder til bestemmelse af ydeevne for luft til luft- og røggasvarmegenvindingsanordninger