Hållbara system: strålningskylning jämfört med luftkonditionering

System för hållbar inomhuskomfort

I både nybyggnations- och renoveringsprojekt är det idag stort fokus på energieffektivitet. Utmaningen här är att skapa en hållbar byggnad som även erbjuder komfort året runt. Med rätt värme- och kylsystem är det enkelt att uppfylla kraven, förutsatt att det är anpassat till byggnadens och dess användares behov.

En populär lösning är till exempel att komplettera ett radiatorstyrt värmesystem med ett aktivt kylsystem, som exempelvis luftkonditionering. Men fläktkonvektorer eller strålningssystem med takpaneler eller golvvärme och -kylsystem kan också vara ett intressant alternativ. Låt oss titta på för- och nackdelarna med respektive system.

Luftkonditionering

Den främsta anledningen till att människor installerar ett luftkonditioneringssystem är dess höga kylprestanda. En AC kan även innehålla en luftfilterfunktion som avlägsnar föroreningar från luften för att förbättra kvaliteten på inomhusluften. Dessutom är luftkonditionering ett mycket tillförlitligt sätt att kontrollera luftfuktigheten, vilket minskar risken för fukt, mögel och skadliga bakterier. I vissa fall kan även luftkonditionering användas för uppvärmning, men det kräver att vissa villkor är uppfyllda.

Ta reda på när uppvärmning med ett luftkonditioneringssystem är ett bra alternativ

Även om ett luftkonditioneringssystem ger hög komfort har det även en relativt hög energiförbrukning. Dessutom innehåller systemet ofta köldmedier som har en ganska kort livslängd och en negativ påverkan på miljön. Utmaningen för både tillverkare och slutanvändare är därmed att gå mot en mer hållbar implementering.

I sin rapport om framtida kylsystem⁽¹⁾ tar Internationella energibyrån (IEA) upp ämnet och uppmanar slutanvändarna att välja effektivare luftkonditioneringssystem. De konstaterar att den genomsnittliga effektiviteten hos luftkonditioneringssystem som säljs idag är mindre än hälften av det som faktiskt finns på hyllorna – och att endast en tredjedel av komponenterna motsvarar den bästa tillgängliga tekniken. Enligt deras scenario om effektiv kylning kan effektiva strategier fördubbla den genomsnittliga effektiviteten hos luftkonditioneringssystem och minska kylenergibehovet med 45 % jämfört med referensscenariot.

Strålningskylning

Ett golv- eller takpanelsystem tar inte upp värdefull väggyta och genererar inget buller. Med strålningsvärme respektive -kylning slipper man dessutom både cirkulation av damm och drag. Därtill kan ett sådant system enkelt kombineras med våra användarvänliga termostater i Unisenza-serien för att ställa in olika temperaturer i olika rum. Detta optimerar komforten för personerna som bor eller jobbar där och minskar energiförbrukningen eftersom man varken behöver ha på värme eller kyla i rum som står tomma.

Dessutom behövs det endast några få extrakomponenter för att omvandla våra strålningsvärmesystem till strålningsvärme- och strålningskylningssytem. Som regel används ett 2-rörssystem där samma rörsystem och samma komponenter kan användas för uppvärmning och kylning som för ren uppvärmning. Det innebär att den redan höga nivån av komfort och boendekvalitet hos Purmos strålningsvärmesystem kan höjas ytterligare utan att det krävs en massa extramaterial och större merkostnader.

I princip skiljer man mellan aktiv och passiv kylning vid strålningskylning beroende på kallvattenproduktionen.

• Passiv kylning: huvudsakligen vatten/vatten, köldbärare/vatten och i sällsynta fall luft-vattenvärmepumpssystem används för detta. Med passiv kylning används vanligtvis marken eller grundvattnet som en regenerativ kylkälla. Vid kylning överförs motsvarande temperaturnivå direkt till systemvattnet med en värmeväxlare.
  
• Aktiv kylning: Detta kräver energi för att driva en kylmaskin eller en reversibel värmepump. Ett köldmedium som cirkulerar i kylmaskinen extraherar överskottsvärme från systemvattnet som ska kylas via en förångare. Principen motsvarar den i ett kylskåp, men i större skala. Den uppnåbara kylkapaciteten beror på kallvattentemperaturen och den effektiva överföringsytan av kylytan i rummet. Den begränsas huvudsakligen av daggpunktstemperaturen. Även om den beräknade kylbelastningen och den planerade rumstemperaturen inte uppnås kan rumstemperaturen sänkas med några grader, vilket ger en betydande komfortfördel jämfört med byggnader som inte kyls.

En nackdel med strålningskylningssystem är att deras maximala kyleffekt begränsas av rummets yta. Dessutom bör kondensation förhindras för optimal drift. Det innebär att alla områden som kommer i kontakt med varm utomhusluft, t.ex. fönster, dörrar, ventilationsöppningar etc. måste tätas ordentligt.

Fläktkonvektorer

Precis som strålningssystem är fläktkonvektorer som Vido S2 en utmärkt kombination med lågtermpererade värmesystem och kan användas för både uppvärmning och kylning i kombination med en reversibel värmepump. Dessutom påverkas de inte så mycket av den tillgängliga ytan, vilket innebär att effekten kan skräddarsys mer specifikt för alla uppvärmning- och kylningsbehov.

Å andra sidan kräver fläktkonvektorer visst väggutrymme och måste dimensioneras korrekt för att säkerställa att fläktarna inte behöver köra för fullt under större delen av tiden. Det skulle öka både energiförbrukningen och bullernivån.

Jämförelse av olika kylsystem

Inom projektet SCoolS (Sustainable Cooling Systems) har forskare vid Thomas More University of Applied Science och Belgian Building Research Institute genomfört flera simuleringar. Med hjälp av dessa simuleringar undersökte de prestandan hos hållbara kylsystem och jämförde dem med luftkonditionering som referens för komfort (bäst) och energianvändning (högst). Som förväntat kan aktiva luftkylningssystem ge god komfort i 98 % av de studerade fallen med en kyleffekt på 50 W/m². Vid 15 till 30 W/m² kan dock de mer hållbara systemen med strålningskylning och fläktkonvektorer ge liknande komfort i 80 % av fallen.

Simuleringarna visar också att när hållbara kylsystem som strålningskylning eller fläktkonvektorer används, minskar energiförbrukningen drastiskt jämfört med klassiska aktiva kylsystem. Detta förutsätter dock att styrningen av systemet är anpassad efter byggnaden och de boendes behov. Dessutom måste det finnas en tillräckligt stor marginal mellan börvärdet och den lägre komforttemperaturnivån, så att de högsta kapacitetskraven kan buffras i systemet och i byggnaden.⁽²⁾

Hållbara kylsystem: hela bilden

När det är dags att välja mellan de olika kylsystem som diskuteras ovan är det viktigt att titta på hela bilden. Det innebär att hänsyn måste tas till både uppvärmning och kylning, men också till byggnadens egenskaper och de boendes dagliga aktiviteter. Finns det t.ex. tillräckligt med utrymme för ett kylsystem och för att lyckas skapa tillräcklig komfort? I annat fall är golvkylning eller ett takpanelsystem ett bra alternativ som är både flexibelt och energieffektivt. Men vid till exempel hög beläggningsgrad kan det vara bättre att välja ett kylsystem med fläktkonvektorer eller ett luftkonditioneringssystem som kan skräddarsys bättre efter kylbehovet.

Källor
1. https://www.iea.org/reports/the-future-of-cooling
2. https://www.duurzamekoeling.be/uploads/1/0/2/1/102130926/8-180-21_wuyts.pdf