värmedriven kyla - Svensk Fjärrvärme

Svensk Fjärrvärme AB │ FoU 2004:112 Värmedriven kyla
Frikyla definieras därför här som en värmeväxling mot omgivningen, där
omgivningen kan utgöras av uteluften, havet, en sjö, en flod eller en kall havsström.
På grund av att de flesta värmeväxlingar i praktiken kräver någon form av pump- eller
fläktarbete förbrukas energi under framställningen av "fri kylning". I de flesta fria
kylningsprocesser är den ingående energin (oftast el) mycket liten jämfört med den
utgående kyleffekten. Därför försummar man ofta den ingående eleffekten.
Frikyla med låg andel elektrisk energi ger mycket liten påverkan på miljön. Ur
miljösynpunkt är det därför önskvärt att framställningen av kyla innehåller en så stor
andel frikyla som möjligt. I vissa klimat kan större delen av kylan tillföras i form av
frikyla. Det centrala fjärrkylenätet i Stockholm är ett bra exempel på ett fjärrkylsystem
som matas med frikyla under stora delar av året. Stockholm utnyttjar kallt vatten från
en kall vattenström i Östersjön och spillkyla från värmepumpar för huvuddelen av
kyltillförseln till det centrala kylnätet (Westin 1998).
Enligt mätningar som utförts av (SMHI 2003) med tre timmars intervall under åren
2000 t.o.m. 2002 är temperaturen i Stockholm under ett medelår högre än 16°C under
1522 timmar. Resultatet för Göteborg var 1265. Teoretiskt finns alltså inget behov av
luftkonditionering under resten av året i dessa två städer och i alla andra städer med
liknande klimat, eftersom luften kan utnyttjas som värmesänka när temperaturen är
tillräckligt låg. Trots detta levereras fjärrkyla året runt i Stockholm och Göteborg,
mycket beroende på de låga kostnaderna för framställning av kyla och de enkla lösningarna
för kunderna.
Möjligheterna att skapa tillräckliga värmesänkor för frikyla är starkt platsberoende.
Värmesänkorna kan i princip indelas i tre grupper:
Vatten, sjöar, floder, grundvatten eller djupvattenkällor (DWSC).
Luft, värmeväxlare eller kyltorn
Himlen, infraröd strålning från svarta ytor
Om vatten finns tillgängligt i en sjö, i en flod, i grundvattnet eller till och med i en
djupvattenkälla så att låga temperaturer kan nås inom rimligt avstånd är det sannolikt
det bästa allmänna alternativet för frikyla och värmesänkor. Kapitalkostnaderna för
DWSC, som ofta kan ge värmesänkor med lägst temperatur, är en direkt funktion av
avståndet mellan tillräckligt kallt vatten och kylbelastningen. Elförbrukningen, som
bestäms av det pumparbete som krävs för att övervinna tryckfallet i systemet, är i de
flesta fall bara några få procent av den framställda kyleffekten. Det är ibland tekniskt
möjligt att utnyttja grundvatten för frikyla, men det är ofta inte tillåtet enligt gällande
bestämmelser.
Om luften skall utnyttjas som värmesänka används kall luft, antingen direkt i värmeväxlare
eller med samtidig kylning via avdunstning av vatten. Om vatten skall avdunstas
finns olika typer av kyltorn som lämpar sig för olika tillämpningar. Den direkta
värmeväxlingsprocessen kräver en stor värmeväxlaryta och blir därmed dyrare.
Vatten som avdunstar utgör å andra sidan en bristvara i många delar av världen.
Om luft används som värmesänka till en värmedriven kylmaskin blir kostnaden för
kyltorn och/eller värmeväxlare sannolikt högre än kostnaden för kylmaskinen.
Kostnaden för kyltorn och luftvärmeväxlare har utretts i (Kren et al. 2002). Slutsatsen
är att valet av kylprocess och värmesänka styrs av vattenkostnaden inom den europeiska
luftbehandlingsmarknaden.
Elförbrukningen i kyltorn är en starkt inverkande faktor. Omgivningstemperaturen,
luftfuktigheten, vattenflödet och fjärrkylans fram- och returledningstemperaturer är
faktorer som påverkar elförbrukningen i ett kyltorn. Anders Ericsson vid Göteborgs
│ 31