I en verkstad ventileras stora mängder luft ut varje dag. Svetsning, slipning, skärande bearbetning och andra processer kan kräva punktutsug eller annan processventilation för att föra bort rök, damm, oljedimma och andra luftföroreningar. Samtidigt följer värmen i luften med ut ur byggnaden.
Under den kalla delen av året behöver den luft som lämnar lokalen dessutom ersättas med ny uteluft som värms upp. Det innebär att processventilationen kan påverka energianvändningen från två håll: fläktarna använder el och den bortventilerade värmen behöver ersättas.
För vissa verkstäder finns därför en möjlighet att återvinna en del av energin innan frånluften lämnar byggnaden. Energimyndigheten lyfter både värmeåtervinning och separering mellan allmän ventilation och processventilation som åtgärder att utreda vid energieffektivisering i företag.
Processventilationen har ett annat jobb än lokalventilationen
Det första är att skilja på processventilation och den ventilation som håller rätt luftkvalitet och temperatur i lokalen i stort.
Processventilation arbetar nära själva föroreningskällan. Det kan vara ett utsug vid en svetsplats, en kåpa över en maskin eller ett centralt system som samlar luft från flera produktionsmaskiner. Huvuduppgiften är inte att värma eller kyla lokalen utan att fånga upp föroreningar innan de sprids till operatörernas arbetsmiljö.
Det är också därför energibesparing aldrig kan vara utgångspunkten för att minska ett nödvändigt processflöde. Processventilationen behöver först klara den funktion som den är installerad för. Arbetsmiljöverkets regler anger att processventilation där den behövs ska vara effektiv och anpassad efter hur farliga luftföroreningarna är.
Frågan blir i stället vad man kan göra med energin i luften efter att den har lämnat processen.
Var finns energin?
Ju större luftflöde och ju större temperaturskillnad det är mellan frånluften och utomhusluften, desto mer värme finns potentiellt att återvinna.
Ett utsug som arbetar några timmar om dagen ger helt andra förutsättningar än ett centralt system som går under två eller tre skift. På samma sätt spelar temperaturen stor roll. Luft som lämnar en varm process innehåller mer användbar energi än luft som bara ligger någon grad över utomhustemperaturen.
Därför går det inte att bedöma potentialen utifrån kanaldiameter eller fläkteffekt ensam.
För att få en användbar bild behöver man bland annat känna till:
- luftflödet genom processventilationen
- frånluftens temperatur under verklig produktion
- drifttiden över dygn och år
- vilken typ och mängd av föroreningar luften innehåller
- när byggnaden samtidigt behöver värme
- hur tilluften värms i dag
- filter, tryckfall och fläktarnas energianvändning
- hur mycket driften varierar mellan maskiner, skift och säsonger.
Det är först när dessa värden finns som det går att uppskatta hur mycket av värmen som faktiskt kan användas.
Återvinn värmen utan att återföra föroreningarna
Energiåtervinning betyder inte automatiskt att processluften ska blåsas tillbaka in i verkstaden.
Det är en viktig skillnad.
Frånluft från en förorenande process får enligt Arbetsmiljöverkets regler bara återföras som återluft när kraven på rening och luftkvalitet är uppfyllda. För vissa typer av frånluft finns ytterligare begränsningar. Exempelvis får svetsrök från fast installerade utsug inte återföras som återluft eller cirkulationsluft.
Däremot kan värmen i luften i många fall överföras till ett annat system utan att själva processluften återförs.
En lösning kan vara en värmeväxlare där värmen från frånluften överförs till tilluften. I andra installationer används en vätskekopplad krets där batterier i frånlufts- och tilluftssystemet binds samman med ett separat vätskeflöde. Luftströmmarna behöver då inte mötas.
En värmepump kan också användas för att höja temperaturen på återvunnen lågtempererad värme till en nivå som passar byggnadens värmesystem.
Vilken princip som fungerar bäst beror därför lika mycket på vad luften innehåller som på dess temperatur.
Smutsig luft ställer andra krav på värmeväxlaren
I en kontorsbyggnad är ventilationsluften förhållandevis ren. I en verkstad kan situationen vara en helt annan.
Oljedimma, metallpartiklar, slipdamm och andra föroreningar kan fastna på filter och värmeöverförande ytor. Ett system som fungerar bra när det är nyinstallerat kan få sämre prestanda när beläggningar byggs upp.
Det påverkar inte bara värmeöverföringen. Ett igensatt filter eller en smutsig värmeväxlare ökar också motståndet i systemet. Fläktarna behöver då arbeta hårdare för att upprätthålla samma luftflöde.
Därför behöver rengöring, filterbyte och åtkomlighet för service finnas med redan när systemet projekteras. Arbetsmiljöverket betonar också att processventilationens funktion behöver kunna kontrolleras och att systemet ska underhållas så att avsedd prestanda bibehålls.
Även kondens behöver hanteras. När varm frånluft kyls i en värmeväxlare kan fukt kondensera, vilket påverkar både materialval, dränering och underhåll.
Vad kan den återvunna värmen användas till?
Det mest självklara är ofta att förvärma den nya luft som tas in i byggnaden.
Om processventilationen exempelvis för ut stora luftmängder behöver motsvarande mängd luft komma in någonstans. Under vintern kan den luften annars behöva värmas från utomhustemperatur upp till en temperatur som fungerar i produktionslokalen.
Genom att överföra värme från frånluften till tilluften minskar den energi som det ordinarie värmesystemet behöver tillföra.
Men det är inte det enda alternativet.
Om värmen överförs till en vätskekrets kan den i vissa anläggningar användas för lokalvärme, uppvärmning av andra delar av byggnaden eller som värmekälla till en värmepump. En värmepump blir särskilt intressant när det finns mycket energi tillgänglig men temperaturen är för låg för att värmen ska kunna användas direkt.
Den avgörande frågan är om värmekällan och värmebehovet finns samtidigt.
En verkstad kan ha ett stort överskott av värme under produktion men ett litet behov mitt på sommaren. På vintern kan samma energiflöde däremot ersätta en betydande del av den värme som annars behöver köpas eller produceras.
Börja med det enklaste frånluftsflödet
En verkstad behöver inte nödvändigtvis bygga om hela ventilationssystemet för att börja arbeta med energiåtervinning.
Det kan vara mer praktiskt att först identifiera ett eller några frånluftsflöden med bra förutsättningar: hög drifttid, relativt jämn temperatur, kända luftflöden och föroreningar som går att hantera på ett förutsägbart sätt.
Därifrån går det att mäta hur mycket energi som finns tillgänglig och jämföra den mot ett verkligt värmebehov.
Det ger ett bättre beslutsunderlag än att utgå från ventilationssystemets installerade maxkapacitet. En maskinpark arbetar sällan med full belastning varje timme under året, och återvinningen behöver bedömas efter hur produktionen faktiskt körs.
Det är systemet som avgör resultatet
Värmeåtervinning från processventilation kan minska behovet av köpt värme, men det innebär inte att varje utsug bör förses med en värmeväxlare.
Låga temperaturer, korta drifttider, svårhanterade föroreningar eller ett litet värmebehov samtidigt som processen är igång kan göra en lösning mindre intressant. Extra filter och värmeväxlare skapar dessutom tryckfall som måste vägas mot fläktarnas elanvändning.
I andra verkstäder kan situationen vara den motsatta. Stora luftflöden lämnar byggnaden under stora delar av arbetsdagen samtidigt som nya luftmängder behöver tas in och värmas. Där kan processventilationen vara en spillvärmekälla som redan finns på plats men som hittills inte har använts.
Det viktiga är därför att börja med mätningarna. Kartlägg luftflöde, temperatur, drifttid, föroreningar och värmebehov. Först därefter går det att välja värmeväxlare, vätskekrets, värmepump eller någon annan lösning som passar den faktiska processen.
Processventilationens första uppgift förblir att skapa en säker arbetsmiljö. Men när luften ändå ska transporteras ut ur byggnaden finns det anledning att undersöka om värmen verkligen behöver följa med hela vägen ut.
