Udvikling af dessicant dugpunktskøler

Varmedrevne køleteknologier udgør et interessant alternativ til kompressionsdrevne teknologier og kan, hvis der anvendes vedvarende drivkilder som sol, biomasse eller spildvarme, minimere behovet for el til køling.

De fleste varmedrevne køleanlægstyper (ejektor, ab- og adsorption) er udfordret af et elforbrug til hjælpeudstyr for drift af pumper og ventilatorer. DEC (Desiccant Evaporative Cooling) køleanlæg er kendetegnet ved, at der ikke er elforbrug til bortkøling. Traditionelle DEC består af affugterhjul, intern luft/luft-varmeveksler og adiabatiske køleflader i retur- og indblæsningsluftflowet. Effektiviteten af den interne varmeveksling med afkastluftstrømmen fra bygningen er kritisk for effektfaktor (COP) i DEC.

Projektet handler om udvikling af et alternativ til DEC nemlig DDC (Desiccant Dewpoint Cooling unit), der består af blot et affugterhjul og en dugpunktskøler, altså grundlæggende kun to komponenter, og der er ikke behov for en balanceret afkastluftstrøm fra bygningen som køles. Et DDC-anlæg kan anvendes standalone, men kan også bygges på et eksisterende ventilationssystem.

Desiccantsystemerne køler ved fordampning af vand, men i modsætning til DEC-systemet sker køling indirekte i DDC-systemet. Projektets formål har været at designe et DDC-anlæg til ventilationssystemer som vil minimere elforbruget til luftkonditionering ved udnyttelse af fx solvarme eller spildvarme.

Projektet består samlet set af to elementer:

1. forskningsforløb
2. udviklingsforløb.

Udviklingsprojektet har sigtet på at udvikle en optimeret DDC-unit bestående af affugterhjul og dugpunktskøler samt disses samspil i et DDC-system.

Udviklingsdelen af det samlede DDC-projekt har fokuseret på at udvikle en DDC-enhed som kunne anvendes som en varmedrevet enhed til luftkonditionering. Baseret på arbejdet i projektets forskningsspor, er der udviklet et koncept for en enhed med 2500 m3/h forsyning både med og uden mellemkøler/varmegenvindingsenhed.

Der er præsenteret et design af et færdigt anlægskoncept med anvendelse i Norge som case. Dette system vil kunne levere ventilation og luftkonditionering til en bygning med behov på op til 12000 m3/h med et elforbrug på 8,4 MWh/år. Desuden vil der anvendes 67 MWh el og 74 m3 vand.

Slutrapporten
Rapporten giver en opsummering af arbejdet i projektet "Udvikling af desiccant dugpunktskøler (DDC 2012) – Fase 2 udviklingsspor", projekt nummer 345-047 under Dansk Energis program ELFORSK. 

I projektet er analyser udført i del 1 af projektet – forskningsporet – blevet anvendt til at udvikle et koncept for et varmedrevet air-condition system benævnt Desiccant Dugpunktskøler DDC. Systemet består primært af et affugterhjul med desiccantmateriale, som affugter tilgangsluften og en dugpunktskøler som køler luften til forsyning af bygningen. Designet inkluderer en mellemkøler til varmegenvinding.

Systemet medfører væsentlig elbesparelse, da det er varmedrevet ved brug af fx overskudsvarme. Det anvender tillige en mængde vand til befugtning af luft. Systemet er opbygget så det afkobler affugtning og afkøling af luften.

Det udviklede systemkoncept er anvendt ved design af en prototype, som er udviklet og konstrueret af COTES. Denne enhed er anvendt i et testprogram for at validere systemets funktion. Dette er gennemført ved en testrække hos Teknologisk Institut, hvor anlægget er testet under forskellige betingelser og konfigurationer. Forsøgene har dokumenteret anlæggets drift og at det har opnået den forventede ydelse, blandt andet ved sammenligning med modelberegninger.

Ud fra testresultaterne har COTES udviklet et færdigt koncept for en DDC-enhed, som både kan anvendes ved sommer- og vinterbetingelser som ventilations- og airconditionenhed.

Systemet er som udgangspunkt specificeret for anvendelse i Norge, hvorfra der er udvist interesse for denne type af anlæg. Samlet set vil det kunne levere ventilation og luftkonditionering til en bygning med behov på op til 12000m3/h med et elforbrug på 8,4 MWh/år. Desuden vil der anvendes 67 MWh el og 74 m3 vand.

Det videre arbejde
Projektet har mundet ud i tests, som har dokumenteret anlæggets drift og i et design af et system med potentiale for markedsføring. Dette har dog ikke hidtil mundet ud i en reel kommercialisering, da systemet i den nuværende konfiguration ikke fuldt kan konkurrere på markedsvilkår. Det vil være væsentligt at undersøge nærmere, hvorvidt systemets investeringsomkostning kan sænkes.

Projektgruppen
Projektgruppen har bestået af en forskningsgruppe (DTU Mekanik og DTU Byg) og en gruppe af virksomheder: Teknologisk Institut (GTS-institut), COTES (Leverandør), OBH-gruppen (Rådgiver). Desuden har installatører indgået i forløbet. Dette har omfattet Ib Andersen VVS, E. Klink og GK.