Författare: Myconds tekniska avdelning
Effektiva fuktkontrollsystem blir en allt mer kritisk komponent i moderna energieffektiva byggnader. Valet av avfuktningsteknik påverkar dock byggnadens totala koldioxidavtryck direkt. I denna artikel går vi igenom ett heltäckande angreppssätt för att bedöma och minimera CO₂‑utsläpp från luftavfuktningssystem med hänsyn till deras samverkan med övriga komponenter i HVAC‑systemet.
Den termodynamiska naturen hos CO₂‑utsläpp i avfuktningsprocesser
CO₂‑utsläpp från avfuktningssystem uppstår genom energiförbrukningen som krävs för fuktavlägsnande. Vattnets förångningsvärme är 2501 − 2,38 × T kJ/kg, där T är temperaturen i °C. Det innebär att det teoretiskt krävs 2453,4 kJ energi för att avlägsna 1 kg fukt vid 20 °C.
Varje kWh el som förbrukas omvandlas till CO₂‑utsläpp i enlighet med primärenergifaktorn (vanligen 2,0–3,0 för elnätet, 1,1–1,3 för gas) och elens koldioxidintensitet (från 50 till 800 g CO₂/kWh beroende på land).
Avgörande är att förstå skillnaden mellan utrustningens direkta energianvändning och dess indirekta påverkan på HVAC‑systemet. Att bortse från avfuktarens påverkan på kylmaskiner och pannor ger ett fel på 40–80 % i utsläppsbedömningen, eftersom kondensationsavfuktare avger värme i rummet som måste bortföras av kylsystemet.
Energiprofil och koldioxidprofil för kondensationsavfuktning
Kondensationsavfuktare arbetar enligt en kylprocess som kyler luften under daggpunkten. Verkningsgraden (COP) för sådana system beror på lufttemperaturen och varierar vanligtvis från cirka 1,5 vid +5 °C till 3,5 vid +35 °C.
Den specifika energianvändningen E(specifik) för kondensationsavfuktare beräknas som förhållandet mellan den elektriska effekten P(elektrisk) och fuktkapaciteten G(fukt): E(specifik) = P(elektrisk) / G(fukt). Typiska värden är 0,3–0,5 kWh/kg vatten.
Utöver de direkta utsläppen kopplade till elförbrukningen måste de indirekta utsläppen från extra belastning på kylsystemet beaktas. Kondensorvärmen Q(kondensor) som avges till rummet är lika med summan av förångningsvärmet och den elektriska effekten: Q(kondensor) = G(fukt) × r + P(elektrisk), där r är ångbildningsvärmet.
Energiprofil och koldioxidprofil för adsorptionsavfuktning
Adsorptionsavfuktare använder fasta sorbenter för att ta upp fukt från luften. Processen består av två steg: adsorption (fuktupptag) och regenerering (borttagning av fukt från sorbenten).
För att regenerera sorbenten behöver tilluften värmas till 120–180 °C. Den specifika energianvändningen för regenerering beror på uppvärmningen av luften, desorptionsvärmet och återvinningsgraden. Olika energikällor för regenerering (elvärmare, gasbrännare, hetvatten, ånga) har olika koldioxidintensitet.
Regenereringstemperaturen påverkar starkt balansen mellan energiförbrukning och kapacitet: högre temperatur ökar kapaciteten men även energibehovet. En optimal balans uppnås ofta vid 130–140 °C för de flesta sorbenter.
Energiprofil och koldioxidprofil för ventilationsavfuktning
Ventilationsavfuktning bygger på att fuktig inneluft ersätts med torrare uteluft. Effektiviteten beror på skillnaden i fukthalt mellan uteluften och inneluften.
Energianvändningen omfattar kostnader för termisk behandling av tilluften och för att övervinna aerodynamiska tryckfall. Användning av värmeåtervinning med verkningsgrad 0,5–0,85 minskar energianvändningen avsevärt.
Jämfört med mekanisk avfuktning kan ventilationsmetoden vara mer energieffektiv om uteluftens fukthalt är lägre än inneluftens under mer än 4000 timmar per år och effektiv värmeåtervinning finns.
Algoritm för val av teknik enligt kriteriet minsta CO₂‑utsläpp
Valet av optimal avfuktningsteknik bör baseras på minimering av de totala CO₂‑utsläppen. En stegvis metodik omfattar:
- Fastställ årlig fuktlast utifrån lokalens fuktbalans.
- Beräkna specifik energianvändning för varje teknik.
- Beakta påverkan på det övergripande HVAC‑systemet.
- Multiplicera med primärenergifaktor och koldioxidintensitet.
- Lägg till direkta utsläpp från köldmedium för kondensationssystem.
- Summera utsläpp för alla komponenter.
- Jämför teknikerna utifrån de totala utsläppen.
Gränsvillkor för teknikval: om lufttemperaturen är under 15 °C har adsorptionsavfuktning fördel; om uteluftens fukthalt är lägre än inneluftens under mer än 4000 timmar per år har ventilationsavfuktning fördel; om det finns en last som kan ta emot lågtemperaturvärme har kondensationsavfuktning med värmeåtervinning fördel.
Återvinning av kondensationsvärme: beräkning av potentialen för utsläppsminskning
Den maximala återvinningsbara värmen Q(återvinning) från en kondensationsavfuktare är lika med fuktkapaciteten multiplicerad med ångbildningsvärmet plus den elektriska effekten: Q(återvinning) = G(fukt) × r + P(elektrisk).
Potentiella värmeanvändare kan vara: tappvarmvatten (uppvärmning till 50–60 °C), pooler (uppvärmning till 26–28 °C), luftvärme (uppvärmning till 35–50 °C), industriella processer.
Temperaturpotentialen hos kondensationsvärmen vid avfuktning av luft vid +20 °C är normalt 40–55 °C. Värmeväxlarens effektivitet beror på minsta temperaturskillnad, som vanligtvis är 3–5 K.
Beräkningsmetodik för avfuktningssystemets totala koldioxidavtryck: TEWI‑metoden
TEWI (Total Equivalent Warming Impact) är en metod för att beräkna den totala klimatpåverkan och beaktar både direkta och indirekta växthusgasutsläpp. För kondensationssystem beräknas TEWI som summan av tre komponenter:
- Direkta utsläpp från köldmedieläckage under drift
- Utsläpp vid omhändertagande av köldmedium vid livslutsfasen
- Indirekta utsläpp från energianvändning
Vid utökade systemgränser måste påverkan på kylmaskiner och pannor också beaktas. För adsorptionssystem modifieras formeln med hänsyn till energikällan för regenerering.
För rättvis jämförelse mellan olika tekniker rekommenderas att uttrycka utsläppen i kg CO₂ per kg borttagen fukt per år eller per m² golvyta och år.
Integration med förnybara energikällor: beräkning av minskat koldioxidavtryck
Användning av förnybar energi minskar avfuktningssystemens koldioxidavtryck avsevärt. Värmepumpar för sorbentregenerering kan ge en verkningsgrad (COP) på 2,0–3,5 vid regenereringstemperaturer 120–140 °C.
Solfångare för regenerering kräver en yta som beräknas som regenereringsvärme dividerad med produkten av medelinsolation, kollektorns verkningsgrad och nyttjandegrad. Solfångares verkningsgrad ligger vanligtvis på 0,4–0,7.
Fotovoltaiska system kan förse kondensationsavfuktare med el och därmed sänka deras koldioxidavtryck. Täckningsgraden beror på systemets effekt och produktionstid.
Hur elnätets koldioxidintensitet påverkar teknikvalet
Elens koldioxidintensitet varierar kraftigt mellan regioner: från 50 g CO₂/kWh i Sverige och Norge till 800 g CO₂/kWh i Polen. Detta påverkar starkt valet av optimal avfuktningsteknik.
Exempel: för en kondensationsavfuktare med COP 2,5 ger en koldioxidintensitet på 100 g CO₂/kWh indirekta utsläpp på cirka 40 g CO₂/kg fukt, medan 700 g CO₂/kWh ger cirka 280 g CO₂/kg fukt.
En förväntad halvering av elens koldioxidintensitet till 2040 förändrar balansen till förmån för elektriska avfuktningstekniker; detta bör beaktas vid val av utrustning med lång livslängd.
Regelkrav och miljöcertifieringssystem för byggnader
Byggnaders energiprestandadirektiv (EPBD) ställer krav på byggnader med nära nollenergianvändning (nZEB), vilket påverkar valet av avfuktningssystem.
Förordning 517/2014 om fluorerade växthusgaser begränsar användningen av köldmedier med hög global uppvärmningspotential: från 2020 är köldmedier med GWP över 2500 förbjudna, och från 2025 över 150.
Miljöcertifieringssystem för byggnader (BREEAM, LEED, DGNB) innefattar kriterier för energieffektivitet och växthusgasutsläpp. TEWI‑metoden används för att beräkna klimatpåverkan inom dessa certifieringar.
Vanliga ingenjörsmisstag och missuppfattningar
Vid bedömning av avfuktningssystems koldioxidavtryck görs ofta typiska fel:
- Att jämföra tekniker enbart efter direkt energianvändning utan att beakta påverkan på HVAC‑systemet
- Att använda ett generellt värde för koldioxidintensitet utan lokal produktionsmix (fel upp till 400 %)
- Att ignorera direkta utsläpp från köldmedium
- Att överskatta värmeåtervinningens potential utan beräkning av verklig värmelast och temperaturmatchning
- Att bedöma förnybar energi utifrån installerad effekt utan att räkna på nyttjandegrad
- Att inte beakta degradering av verkningsgrad över livslängden
- Att bortse från inbäddat kol från tillverkningen av utrustningen
Tillämpningsgränser för metoder och när angreppssätten blir ineffektiva
Varje avfuktningsteknik har sina begränsningar:
- Kondensationsavfuktning: vid temperaturer under +5 °C sjunker COP under 1,5, vilket gör metoden energimässigt ofördelaktig
- Ventilationsmetoden: effektiv endast när uteluftens fukthalt är lägre än inneluftens; olämplig i fuktigt klimat
- Värmeåtervinning: vid kapacitet under 50 kg/dygn är kapitalkostnaden oftast svår att motivera
- Solregenerering: i Nordeuropa (latitud över 55°) är insoleringen mindre än 1 kWh/m² per dygn, vilket ger en lasttäckning under 20 %
- Energilagring: för kontinuerlig avfuktning är användning av batterier ofta ineffektiv
Vanliga frågor
Hur avgör man vilken avfuktningsteknik som har lägst koldioxidavtryck för ett specifikt objekt?
Man måste beräkna det fulla koldioxidavtrycket för varje teknik enligt TEWI‑metoden, med beaktande av direkta och indirekta utsläpp, påverkan på det övergripande HVAC‑systemet, elnätets lokala koldioxidintensitet samt möjlig integration av förnybar energi.
Vilken inverkan har återvinning av kondensationsvärme på koldioxidavtrycket?
Värmeåtervinning kan minska de totala utsläppen med 30–70 % beroende på värmeväxlarens effektivitet och koldioxidintensiteten hos den värmekälla som ersätts.
Är adsorptionsavfuktning alltid mer miljövänlig än kondensationsavfuktning?
Nej. Vid låg koldioxidintensitet för el (under 200 g CO₂/kWh) kan kondensationsavfuktning med värmeåtervinning ha lägre koldioxidavtryck, särskilt vid lufttemperaturer över 15 °C.
Hur förändras avfuktningssystemens koldioxidavtryck i framtiden?
I takt med att elnäten avkarboniseras blir elektriska avfuktningstekniker miljömässigt fördelaktigare. Begränsningarna för köldmedier med hög global uppvärmningspotential kommer också att skärpas.
Hur beaktas säsongsvariationer i verkningsgrad vid beräkning av koldioxidavtryck?
Dela in året i representativa perioder med olika driftförhållanden, beräkna verkningsgrader för varje period, beräkna utsläppen per period och summera därefter.
Slutsatser
En heltäckande bedömning av avfuktningssystemens koldioxidavtryck kräver att man beaktar inte bara den direkta energianvändningen, utan även påverkan på byggnadens övergripande HVAC‑system, lokal koldioxidintensitet för el samt möjligheter till integration med förnybara energikällor.
För att minimera CO₂‑utsläpp rekommenderas att:
- Använda ventilationsavfuktning när klimatet tillåter
- Tillämpa kondensationsvärmeåtervinning i kondensationssystem
- Integrera avfuktningssystem med förnybara energikällor
- Välja köldmedier med låg global uppvärmningspotential
- Uppdatera beräkningarna regelbundet med hänsyn till förändringar i elnätets koldioxidintensitet
En korrekt bedömning av avfuktningssystemets totala koldioxidavtryck möjliggör ett miljömässigt välgrundat teknikval, vilket är en viktig del av byggnaders övergripande dekarboniseringsstrategi.
