Idag ersätts eldrivna kylmaskiner allt oftare av fjärrkyla från bergvärme­pumpar, som ger både kyla och värme. Men utvecklingen inom komfortkyla går snabbt. Nästa steg är kanske att solen kyler våra byggnader.
Publicerat 11 september, 2014

Framtidens kyla kommer från solen

Idag ersätts eldrivna kylmaskiner allt oftare av fjärrkyla från bergvärme­pumpar, som ger både kyla och värme. Men utvecklingen inom komfortkyla går snabbt. Nästa steg är kanske att solen kyler våra byggnader.

Komfortkyla är idag mer eller mindre standard i verksamhetslokaler; som kontor, hotell, köpcentrum och sjukhus. Finns det inte redan kyla, så installeras det vid större renoveringar.

[ Annons ]

Men många byggnader har haft komfortkyla i decennier, och en hel del kylanläggningar faller för åldersstrecket. Länge har det varit utbrett med konventionella kompressordrivna kylmaskiner. Successivt har det dykt upp alternativa tekniker, som evaporativ kyla, som bygger på att luftens temperatur kan sänkas genom befuktning.

I sorptiv kyla har den evaporativa kylan kompletterats med torkning av luften, vilket gör att befuktande processen blir mer effektiv. Sedan har vi fjärrkylan som byggts ut i många städer.

En inblick i vilken kylteknik som idag installeras i byggnader, får vi av Tomas Petterson, som är chef vid kylinstallatören Indoors Örebrofilial.
–?Mycket efterfrågat idag är markkyla, som hämtas ur borrhål. Man installerar en bergvärmepump som pumpar upp svalt vatten. Samtidigt magasineras värmeöverskottet från fastigheten i borrhålen, och den kan användas på vintern.

Han berättar att bergvärme inte ger så låga temperaturer som kylmaskiner, vilket gör att kylinstallationerna inomhus måste dimensioneras större, och det drar upp investeringskostnaderna.
–?Men fastighetsägarna väljer ändå detta, då man väger in miljö- och energikostnader allt mer. Främst vill man hålla nere elbehovet.

Sådan markkyla passar bra i nya kontorsbyggnader med måttliga kylbehov, som inte ligger centralt. I byggnader med stora värmelaster, sjukhus eller köpcentrum, krävs det komplement med kylmaskiner, enligt Tomas Pettersson.
–?Rent allmänt har nyinstallationer av kylmaskiner sjunkit drastiskt, alternativen har tagit över. Man skrotar gamla kylmaskiner också. I många städer går man istället på fjärrkyla, främst i stadskärnorna där man inte kan borra efter kyla, säger han.

Men utvecklingen står verkligen inte still. Det finns en rad lovande kyllösningar som kan bli framtidens komfortkyla. En del är existerande teknik, men som ännu inte fått spridning. På följande sidor berättar vi om kyllösningar som mycket väl kan hitta in i våra byggnader i framtiden. En del teknik är i princip färdigutvecklad, annan har längre att gå till mognad.

Tydligt är att energi- och miljöfrågorna får allt högre prioritet. Lagstiftning trycker på åt det hållet, men det finns också en stor frivillig efterfrågan. Låg elanvändning eftersträvas, och man vill undvika skadliga köldmedier med ämnen (CFC och HCFC) som bryter ned ozonskiktet eller bidrar till växthuseffekten. En hel del tyder på att solen får en viktig roll för energin i framtidens komfortkyla.

Solen kan kyla

I varmare länder är redan soldriven kyla ganska vanlig, och kan mycket väl komma till Sverige. Finessen här är att hämta energin från solen när den lyser som bäst, då också kylbehovet är som störst.

SBUF (Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond) har låtit undersöka förutsättningarna för två lösningar för tillämpning på kontorshus; antingen solceller (som alstrar el) ihop med eldrivna kylmaskiner, eller solfångare (som ger varmvatten) ihop med värmedriven absorptionskyla.

Slutsatsen blev att solceller med eldrivna kylmaskiner var mer energi­effektiva och enklare att drifta i ett kontorshus. Att solceller fungerar bättre än solfångare, beror också på den alstrade elen är mer användbar än varmvatten som har liten åtgång på kontor.

Studien gjordes av NCC Construction och blev offentlig i fjol.
–?Men den kräver fördjupning, och NCC har fått finansiering via SolEl-programmet och SBUF för en mer omfattande studie, uppger Elsa Fahlén vid NCC.

Denna studie ska hitta strategier för att minska solcellsanläggningens livscykelkostnad, och för att underlätta för en ökad implementering av solceller i kontorshus.
–?Vi ska titta närmare på matchningen mellan solelproduktionen och behovet av el i kontorsbyggnader. Det kan ge en hög andel el från solen samtidigt som det förbättrar samspelet med elnätet och kan minska återbetalningstiden.

Studien blir klar hösten 2015. NCC har idag ett kontorshus med kylmaskiner och solceller, och de planerar för att använda lösningen i ytterligare ett kontorsprojekt.

Kemi istället for mekanik

Kaffetillverkaren Löfbergs har på sin kontorsbyggnad i Karlstad en testanläggning där solen ger både kyla och värme. Tekniken från svenska ClimateWell lovar rejält lägre energianvändning, upp till 90 procent enligt tillverkaren.

ClimateWells teknik Suncool beskrivs som en absorptionsteknik som omvandlar termisk energi till kyla eller värme. Det kan kan beskrivas som en slags kemisk värmepump utan rörliga delar. I Suncool är tekniken inbyggd i solfångaren, som också fungerar som energi­lager, då energin lagras i en salt­lösning.

Tekniken har varit under utveckling i många år, bland annat med stöd från Energimyndigheten men bedöms nu mogen för en demonstration, berättar Per Olofsson vd för ClimateWell.
– Vi har länge testat teknik i vårt labb i Stockholm, och även vid tyska Fraunhofer (red anm: organisation för forskning och utveckling), vilket givit bra resultat.

Här i Karlstad ska man kunna visa för fastighetsägare och projekterings­ansvariga hur och att tekniken fungerar. Även om tekniken är utvecklad är det inte dags för storskalig tillverkning. Det är många detaljer som ska stämma, innan man börjar sälja tusentals enheter, betonar Per ­Olofsson.

Suncool är en svensk uppfinning, men Sverige blir inte den stora marknaden, bedömer han.
– Tekniken har stor potential till länder med ett riktigt soligt klimat, där man har behov av både värme och kyla. I Sverige blir det mer i enskilda byggnader, säger han.
Det kan noteras att projektet i Karlstad är budgeterat till 30 miljoner kronor, varav hälften kommer från EU-programmet LIFE+, som stöttar miljöprojekt.

Effektfull teknik som skonar miljön

Länge har kylan alstrats av kylkompressorer. En framtida utmanare kan bli kylmaskiner med en så kallad magnetokalorisk process. Tekniken har den stora fördelen att vara fri från köldmedium som skadar klimat och ozonlager. Därtill finns uppgifter på att man kan räkna med 20–30 procent lägre energianvändning.

Principen utgår från att vissa material ändrar temperatur när de utsätts för magnetism, vilket kan nyttjas för att alstra kyla.

Länge har magnetokalorisk kyla använts för att nå extrema temperaturer, nära den absoluta nollpunkten. Men idag finns forskning som siktar på att överföra tekniken till vardagsprodukter som vitvaror, värmepumpar och luftkonditionering. Vid KTH Energiteknik drivs ett projekt av doktoranden Behzad Monfared, som ännu inte är avslutat. Men Behzad Monfared kan delge oss vissa slutsatser:
– I jämförelse med kylskåp kan magnetisk luftkonditionering vara en större utmaning, eftersom den kräver större kapacitet och större magneter, vilket ökar kostnaderna för det magnetiska systemet.

Målet är att den magnetokaloriska kylan ska kunna mäta sig mot ”vanlig” kyla. Teoretiskt ska det vara möjligt, då den vanliga kylprocessen har en del förluster, som inte uppstår vid magnetisk kyla.
–?Det finns företag som uppger att de har byggt magnetiska kylsystem som är effektivare än kompressionskyla. Men de släpper väldigt lite information, så det saknas vetenskapliga rapporter, uppger Behzad Monfared.

Samtidigt sker en utveckling av magnetiska material och tillverkningsprocesser, så det kan ändå inte uteslutas att man når bättre prestanda, understryker han. Han tycks rätt optimistisk inför möjligheten att nå prestanda med hög COP (kylfaktor) och rimliga kostnader för tekniken:
– De prototyper som redovisats i vetenskaplig litteratur kan ännu inte slå kompressorkyla, men vi har inte stött på några inneboende begränsningar som ska stå i vägen för hög COP, svarar han och understryker att de hittills byggda prototyperna är enklare konstruktioner för forskning, och därför är de inte nödvändigtvis optimalt konstruerade.

Men han tillägger att det finns utmaningar, som höga kostnader för magneter och känslighet för arbetstemperaturen. Färdiga produkter verkar dock ligga långt fram i tiden. Behzad Monfared avstår från att spekulera hur länge vi får vänta på dessa.

Beprovade lösningar i modern tappning

Naturlig ventilation har blivit ett samlingsnamn för olika former av självdrag. Man pratar om passiva lösningar, men allt som oftast är moderna styrsystem inblandade.

Ett exempel är AkzoNobels kontor i Stenungsund. Här ventilerar man helt enkelt genom att öppna fönstren. Fast bakom det enkla ligger en hel del teknik. En stor del av tilluften tas in via 350 motordrivna tilluftsfönster, vilket bygger på avancerade beräkningar där varje vädringsfönster styrs individuellt beroende på temperatur, vindriktning och vindhastighet. I de rum som inte har fasadkontakt och saknar fönsterventilation, finns mekanisk ventilation.

VVS-konsulten Deltate som står bakom denna okonventionella lösning har också projekterat ett flertal skolor med självdrag och hybridventilationssystemen. Här tar man in luft via ventilationskulvertar som med omliggande marks hjälp jämnar ut tilluftstemperaturen över året. Avkylningen på sommaren gör att termiken förstärks och skapar naturliga drivkrafter för luften. När de naturliga krafterna inte räcker till finns en fläkt som får fart på flödena.

Effektiv lösning för både värme och kyla

VRF (variable refrigerant flow) är en annorlunda typ av system, för både kyla och värme, som uppfanns i Japan för flera decennier sedan. Det har börjat sprida sig till andra delar av världen, men är ännu sällsynt i Sverige. VRF är mycket energi­effektivt och ger möjlighet att styra temperaturen i varje enskilt rum.

Tekniken fungerar enligt samma principer som vanlig kompressorkyla, men med annan utformning. En skillnad är att kondensorn (som avger värmen) är ansluten till flera förångare (som avger kylan). Kompressorn kan köras med variabel hastighet, vilket betyder att VRF-system kan variera mängden köldmedium till förångare. Genom att arbeta med olika hastigheter beroende på belastning, blir den mycket energieffektivare än vanliga kompressorsystem som bara kan köras för fullt eller stå still.

Kylan och värmen distribueras genom ett rörsystem, och sprids i rummen via så kallade fläktkonvektorer (fan coil). Systemen utformas så att varje rum blir en egen zon, som antingen kan värmas eller kylas. VRF-systemet arbetar så att värmen från den kylda zonen går till den zon med värmebehov, och vice versa.

VRF kan också producera varmvatten, genom att ta tillvara energi som bortförs när man kyler.
–?Kostnaden att installera är lägre, då mycket styrteknik är inbyggd i VRF, så man behöver ingen särskild styrentreprenör, berättar Jonas Hagman, vid Expertkyl i Göteborg, ett installationsföretag som jobbat målmedvetet på att introducera VRF-system.

Expertkyls första VRF-installation var på ett hotell i centrala Göteborg, och där har systemet suttit i fyra år. Där både värmer och kyler det rummen. Hotellets totala energiprestanda är mycket låga, det har pendlat mellan 24–48 kWh/kvm de olika åren, enligt Jonas Hagman.

En orsak till att VRF varit svårt att introducera i Sverige, enligt Jonas Hagman, är den tidigare köldmedia­kungörelsen som satte en maxgräns på 10 kilo köldmedia per system. Reglerna har nu EU-anpassats och istället används begreppet TEWI (Total Equivalent Warming Impact) som är ett annat sätt att beräkna påverkan på klimat och miljö.
–?Men det gynnar VRF eftersom energi­besparingen kommer i fokus, anser han.

Han konstaterar också att många konsulter och fastighetsägare ännu har väldigt lite kunskap om VRF, och att de tar tid övertyga dem.

Energisifforna från hotellet har väckt intresset hos fastighetsbolag, uppger Jonas Hagman. Han nämner Balder och Wallenstam som gjort installationer.
–?Vi har installerat VRF-system i kommersiella fastigheter, främst i kontorslokaler men även butiker, berättar Patrik Persson som är teknisk chef hos Wallenstam i region Göteborg/Skåne.
–?Det har gjorts i samband med att vi moderniserat befintliga lokaler. Vi har då uppgraderat installationerna för att möta de komfortkrav som ställs av kunderna.

Anledningen till Wallenstams intresse för VRF är möjligheten till ökad komfort hos hyresgästerna, samt möjligheten att minska fastigheternas energianvändning. De anläggningar som installerats hittills, har haft en energi­användning på 30–45 kWh/kvm och år, uppger Patrik Persson.

Hittills har bolaget tagit ett 15-tal anläggningar i drift, den äldsta har varit med sedan 2008.

Läs hela temat som pdf.

[ Annons ]

[ Nyheter ]
[ Reportage ]
[ Krönikor ]
[ Papperstidningen ]