Spillvatten håller frosten borta

Det finns alltid stor värmeeffekt tillgängligt i avloppet. En licentiatavhandling visar hur den kan tas tillvara för att avfrosta FTX-aggregat.

Det är fullt möjligt att hämta värme ur spillvatten för att minska påfrysning i FTX-aggregat. Det visar en licentiatavhandling gjord av Behrouz Nourozi, doktorand vid KTH Byggvetenskap.

Påfrysning av värmeväxlare i FTX-aggregat uppstår då temperaturen på ytan i värmeväxlaren blir så låg att kondensvatten i frånluften fryser till is. Fenomenet beror både på frånluftens temperatur och fuktighet. Frost i värmeväxlaren leder bland annat till sämre värmeöverföring, ökad tryckförlust och i värsta fall igensättning.

Enligt studier är värmeeffektbehovet i genomsnitt 6,2 W/m² (golvyta) för avfrostning. Samtidigt finns det i genomsnitt 6 W/m² tillgängligt i utgående avloppsvatten.

Behrouz Nourozi har använt simuleringsprogrammet Trnsys för att närmare studera två lösningar som hämtar värme i avloppsvattnet och en lösning som hämtar värme ur ett borrhål. Den senare tekniken är även känd som Geo-FTX eller HSB FTX.

Ny teknik kapade 90 procent av energianvändningen

– Utvecklingen går framåt och implementering av systemet skulle mycket väl kunna vara en verklighet inom en överskådlig framtid. Troligtvis här i Sverige eftersom allt fler bryr sig mer om energi, säger Behrouz Nourozi om systemen som återvinner värme ur avloppet.

Hans undersökningar visar att avfrostningsbehovet av ett FTX-aggregat med motströms plattvärmeväxlare i Mellansverige skulle kunna reduceras med 75 procent, i kallare områden skulle det halveras. I ett aggregat med roterande värmeväxlare skulle påfrysning undvikas helt i Mellansverige.

De två undersökta systemen filtrerar avloppsvattnet och leder det till en uppsamlingstank. Temperaturen på avloppsvattnet i tanken är 19–25 °C och därifrån pumpas det till ett värmebatteri som värmer upp inkommande luft till ventilationsaggregatet. När spillvattnet lämnar byggnaden håller det 5–7 °C.

Expertens bästa tips på lönsamma VVS-åtgärder

I det ena undersökta systemet skiktas vattnet i tanken för att det ska kunna tappas ut i toppen där temperaturen är högre. Från tanken shuntas vattnet ned till omkring 15 °C innan det leds vidare till förvärmaren för att säkerställa en returtemperatur på cirka 7 °C. Returvattnet leds sedan till tankens botten. Detta system är något mer komplicerat och kostsamt.

Det andra systemet är enklare. Tanken har ingen temperaturskiktning, spillvatten tappas från tankens topp med ett lägre flöde för att säkerställa dess kylning till omkring 7 °C.

Effektivare värmeåtervinning ska spara energi

Systemens prestanda kan ökas genom att kontrollera temperaturen på förvärmningen. Temperaturen är optimal, för att undvika påfrysning och samtidigt hålla verkningsgraden hög, när den är 1–2 °C högre än temperaturgränsen för frostbildning. Om den blir för hög leder det till att värmeåtervinningsgraden hos värmeväxlaren blir lägre. Det gör i sin tur att avluftstemperaturen ökar.

Behrouz Nourozi har också analyserat livscykelkostnaden för systemen. Enligt dessa är enklaste systemet, utan skiktning i tanken, mest lönsamt med en återbetalningstid på närmare åtta år. Återbetalningstiden för det mer komplicerade tanksystem är omkring 16 år.

Enligt analyserna kan inte ett Geo-FTX inte ge återbetalning inom 20 år. Orsaken är borrhålets höga initialkostnad, relativt korta drifttiden under året och större elbehovet för pumparbetet. Behrouz Nourozis studier omfattar inte systemets eventuella kylförmåga under sommarmånaderna.

”Med bara några extra komponenter kan vi hämta energi ur spillvattnet hela året.”

Behrouz Nourozi

Med lite extra insats skulle den tillgängliga energin i spillvattnet kunna användas under längre tid än fyra månader. Detta har däremot inte studerats i den aktuella avhandlingen.

– Med bara några extra komponenter kan vi hämta energi ur spillvattnet hela året. Spillvatten är en energikälla som alltid finns där, men har tidigare oftast gått förlorad, säger Behrouz Nourozi.

Han menar att det studerade systemet utgör huvuddelen av ett mer komplett system som skulle vara användbart året om – det behöver bara utökas med en värmepump.

Behrouz Nourozi försvarade sin licentiatavhandling ”Sustainable building ventilation solutions with heat recovery from waste heat” 20 september.