Forfatter: Myconds tekniske afdeling
Affugtningssystemer er en integreret del af moderne ingeniørløsninger til mikroklimakontrol, men deres bidrag til en bygnings samlede kulstofaftryk undervurderes ofte. En korrekt vurdering af CO₂-udledninger fra fugtkontrolsystemer kræver forståelse af ikke kun det direkte energiforbrug, men også samspillet med andre HVAC-komponenter. I denne artikel gennemgår vi en ingeniørmetodik til at vurdere det fulde kulstofaftryk for forskellige affugtningsteknologier og veje til at minimere det.
Den termodynamiske natur af CO₂-udledninger i affugtningsprocesser
I kernen af enhver affugtningsproces ligger behovet for at overvinde vandets fordampningsvarme, som afhænger af temperaturen og kan beregnes som: fordampningsvarme = 2501 - 2,38 × temperaturen (i kJ/kg). Denne energi omsættes til CO₂-udledninger via omregningsfaktoren for primærenergi, som for elektricitet typisk er 2,0 til 3,0 og for gas 1,1 til 1,3.
Det er vigtigt at forstå forskellen mellem udstyrets direkte energiforbrug og dets indirekte påvirkning af det overordnede HVAC-system. Kondensationsaffugtere afgiver varme til rummet og skaber en ekstra belastning på kølesystemet. At ignorere denne påvirkning på chillere og kedler fører til en fejl i emissionsvurderingen på 40–80%.
Energimæssig og kulstofprofil for kondensationsaffugtning
Kondensationsaffugtning er baseret på en kølemaskines termodynamiske cyklus, hvor effektiviteten i høj grad afhænger af lufttemperaturen. Virkningsgraden (COP) for et sådant system varierer over intervallet +5 til +35 °C og falder ved ekstreme temperaturer.
Det specifikke energiforbrug for kondensationsaffugtere beregnes som forholdet mellem elektrisk effekt og fugtkapacitet (kWh/kg). Det er vigtigt at tage højde for, at kondensatorvarmen, som afgives til rummet, svarer til summen af fordampningsvarmen og den elektriske effekt og dermed skaber en ekstra belastning på kølesystemet.
Ud over de indirekte emissioner skal de direkte emissioner fra kølemiddellækager også indregnes, især for ældre systemer med højt globalt opvarmningspotentiale.
Energimæssig og kulstofprofil for adsorptionsaffugtning
Adsorptionsaffugtning fungerer ved, at fugt optages i et fast adsorbent med efterfølgende regenerering ved opvarmning til 120–180 °C. Det specifikke energiforbrug for et sådant system afhænger af regenereringsprocessens effektivitet og kan variere afhængigt af energikilde (elvarme, gasbrænder, varmt vand eller damp).
Kulstofintensiteten ved adsorptionsaffugtning varierer markant alt efter energikilden til regenerering. Systemer med gasfyret regenerering har ofte et lavere kulstofaftryk i regioner med høj kulstofintensitet i elproduktionen.
Energimæssig og kulstofprofil for ventilationsaffugtning
Ventilationsaffugtning er baseret på at udskifte indendørs fugtig luft med tørre udeluft. Denne metode er kun effektiv, når udeluftens fugtindhold er lavere end det indendørs, hvilket er typisk for nordlige regioner, herunder Danmark.
Metodens klimatilgængelighed bestemmes ved analyse af timebaserede data og måles som andelen af årets timer, hvor udeluften effektivt kan affugte rummet. For København og andre danske byer kan denne andel være over 4000 timer om året, hvilket gør ventilationsaffugtning til en attraktiv løsning.
Energiforbruget omfatter opvarmning af luft i fyringssæsonen og køling om sommeren, men anvendelse af varmegenvinding kan reducere denne belastning med 50–85%.
Algoritme til valg af teknologi efter kriteriet om minimale CO₂-udledninger
For at vælge affugtningsteknologi med lavest muligt kulstofaftryk anbefales følgende algoritme:
- Bestem årsbidraget for fjernet fugt på basis af fugtbalancen
- Beregn det specifikke energiforbrug for hver teknologi
- Indregn påvirkningen af det overordnede HVAC-system
- Multiplicer med omregningsfaktorer og kulstofintensitet
- Læg direkte emissioner fra kølemiddel til
- Sammenlign de samlede CO₂-udledninger for hver teknologi
Grænsebetingelser for valg: hvis lufttemperaturen er under 15 °C, foretrækkes adsorptionsaffugtning; hvis udeluftens fugtindhold er lavere end det indendørs i mere end 4000 timer om året, bliver ventilationsaffugtning optimal; hvis der er en forbruger af lavtemperaturvarme, er det hensigtsmæssigt at anvende kondensationsaffugtning med varmegenvinding.
Genindvinding af kondensationsvarme: beregning af potentialet for reduktion af udledninger
Den varme, der er tilgængelig til udnyttelse i kondensationsaffugtere, beregnes som produktet af fugtkapaciteten og fordampningsvarmen plus den elektriske effekt. Denne energi kan anvendes til varmt brugsvand (opvarmning til 50–60 °C), poolopvarmning (26–28 °C), luftopvarmning (35–50 °C) eller i procesformål.
Varmevekslerens effektivitet afhænger af den minimale temperaturforskel (typisk 3–5 K) og kræver omhyggelig dimensionering. Emissionsreduktionen ved at erstatte traditionelle varmekilder kan udgøre 30–70%, og tilbagebetalingstiden for sådanne systemer er typisk 2 til 7 år afhængigt af driftsforholdene.
Metode til beregning af systemets samlede kulstofaftryk: TEWI-metoden
Til fuld vurdering af affugtningssystemers klimaeffekt anvendes TEWI (Total Equivalent Warming Impact), som indregner både direkte og indirekte CO₂-udledninger. For kondensationssystemer beregnes TEWI som summen af tre komponenter:
- Globalt opvarmningspotentiale × årlige kølemiddeltab × levetid
- Globalt opvarmningspotentiale × fyldningsmasse × (1 - genvindingsandel ved bortskaffelse)
- Levetid × årligt energiforbrug × kulstofintensitet × omregningsfaktor
Denne metode muliggør sammenligning af forskellige affugtningsteknologier ved at omregne til kilogram CO₂-ækvivalent pr. kilogram fjernet fugt om året eller pr. kvadratmeter om året.
Integration med vedvarende energikilder: beregning af reduktion af kulstofaftryk
Integration af affugtningssystemer med vedvarende energikilder kan markant reducere deres kulstofaftryk. Varmepumper til regenerering af adsorbenten med en COP på 2,0–3,5 kan reducere energiforbruget med 50–70%.
Solfangere til regenerering af adsorbenten beregnes ud fra formlen: areal = regenereringsvarme / (gennemsnitlig indstråling × kollektorvirkningsgrad × udnyttelsesgrad). Under danske forhold, med den gennemsnitlige indstråling, kan sådanne systemer dække op til 30–40% af regenereringsbehovet over et år.
Fotoelektriske systemer til kondensationsaffugtere kan opnå en dækningsgrad af belastningen på op til 60% ved korrekt projektering og mulighed for energilagring.
Indflydelsen af elnettets kulstofintensitet på valg af teknologi
Elens kulstofintensitet varierer betydeligt: fra 50 g CO₂/kWh i Norge og Sverige til 800 g CO₂/kWh i Polen. I Danmark er den cirka 200–250 g CO₂/kWh takket være en stor andel vindenergi.
Ved lav kulstofintensitet (op til 200 g CO₂/kWh) har kondensationsaffugtere ofte et lavere kulstofaftryk end adsorptionssystemer med gasregenerering. Ved høj intensitet (over 400 g CO₂/kWh) er situationen omvendt.
I lyset af den igangværende dekarbonisering af energisektoren bør langsigtede projekter tage højde for en forventet reduktion i kulstofintensiteten på 50% frem mod 2040, hvilket kan ændre det optimale teknologivalg over tid.
Regulatoriske krav og bygningsmiljøcertificeringer
Direktivet om bygningers energimæssige ydeevne (EPBD) fastsætter krav til bygninger med næsten nul-energiforbrug (nZEB), hvilket direkte påvirker valget af affugtningssystemer. Forordning om fluorholdige gasser 517/2014 begrænser anvendelsen af kølemidler med højt globalt opvarmningspotentiale.
Certificeringssystemerne BREEAM, LEED og DGNB vurderer energieffektivitet og CO₂-udledninger fra tekniske systemer, herunder affugtningssystemer. TEWI-metodikken anvendes i disse certificeringer til at vurdere systemernes samlede klimaeffekt.
Tendensen mod skærpede krav omfatter forbud mod kølemidler med højt globalt opvarmningspotentiale, krav om brug af vedvarende energikilder og indførelse af CO₂-prissætning.
Typiske ingeniørfejl og misforståelser
Ved vurdering af affugtningssystemers kulstofaftryk begås ofte følgende fejl:
- Sammenligning af teknologier udelukkende på direkte energiforbrug uden at indregne påvirkningen af HVAC-systemet
- Anvendelse af en universel værdi for kulstofintensitet uden at tage hensyn til den lokale produktionsmiks (fejl op til 400%)
- Ignorering af direkte emissioner fra kølemiddellækager
- Overvurdering af potentialet for varmegenvinding uden beregning af en reel forbruger og temperaturmatch
- Sammenligning af adsorptionsaffugtning med elektrisk regenerering i stedet for gas, i regioner hvor det er mere hensigtsmæssigt
Anvendelsesgrænser og betingelser for ineffektivitet
Det er vigtigt at forstå begrænsningerne ved hver teknologi:
- Kondensationsaffugtning er ineffektiv ved temperaturer under +5 °C (COP falder under 1,5)
- Ventilationsaffugtning er kun effektiv, når udeluftens fugtindhold er lavere end det indendørs
- Varmegenvinding er økonomisk fordelagtig ved kapaciteter over 50 kg/døgn
- Solregenerering har begrænset effektivitet om vinteren i Danmark (dækning under 20%)
Ofte stillede spørgsmål
Hvilken affugtningsteknologi har det laveste kulstofaftryk i Danmark?
Under danske klimaforhold med moderat kulstofintensitet i elnettet (200–250 g CO₂/kWh) er ventilationsaffugtning med varmegenvinding ofte optimal, da udeluften det meste af året har lavere fugtindhold end indeluften. For anlæg med høje krav til fugtkontrol giver en kombination af kondensationsaffugtning og varmegenvinding ofte det laveste kulstofaftryk.
Er brugen af vedvarende energikilder til affugtningssystemer berettiget?
Ja, især for adsorptionssystemer, hvor integration med varmepumper eller solfangere kan reducere kulstofaftrykket med 40–70%. For kondensationssystemer er fotovoltaiske paneler en effektiv løsning, især hvis affugterens driftstid falder sammen med perioder med høj solindstråling.
Hvordan beregnes affugtningssystemets indvirkning på bygningens samlede energiforbrug?
For kondensationssystemer skal man til det direkte energiforbrug lægge den ekstra belastning på kølesystemet, som beregnes som summen af fordampningsvarmen og den elektriske effekt divideret med chillerens COP. For adsorptionssystemer indregnes energien til regenerering samt yderligere tryktab i ventilationssystemet.
Konklusioner
Optimering af kulstofaftrykket fra affugtningssystemer kræver en helhedsorienteret tilgang, der indregner både direkte og indirekte CO₂-udledninger, samspil med andre HVAC-komponenter samt regionale forskelle i elnettets kulstofintensitet.
For projekterende ingeniører er det afgørende at anvende udvidede systemgrænser i analysen, at tage højde for udstyrets fulde livscyklus og at implementere TEWI-metodikken til sammenligning af forskellige teknologier.
I Danmark og andre nordlige lande bør der lægges særlig vægt på ventilationsaffugtning med varmegenvinding samt hybride løsninger, der kombinerer forskellige teknologier afhængigt af sæson og driftsforhold.
Tendensen mod skærpede reguleringskrav og dekarbonisering af energisektoren gør det nødvendigt at indregne et langsigtet perspektiv ved valg af affugtningsteknologier, herunder deres evne til at tilpasse sig fremtidige ændringer i energiforsyningens kulstofintensitet.
