Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Development and demonstration of frost-free Membrane Energy Exchanger and reduced ice and frost in heat wheels for Nordic weather

Alternativ tittel: Utvikling og demonstrasjon av frostfri membranvarmegjenvinner og løsning for redusert isdannelse i roterende gjenvinnere for nordisk klima

Tildelt: kr 5,2 mill.

Prosjektnummer:

296489

Prosjektperiode:

2019 - 2023

Midlene er mottatt fra:

Organisasjon:

Geografi:

Defreeze MEE Now er et prosjekt som har utviklet løsninger og simuleringsmodeller for en ny type frostfri membranbasert energigjenvinnere (MEE). Dette inngår som en del av et større simuleringsverktøy som også blant annet modellerer hvordan redusere is og frost ulike typer gjenvinnere for nordisk klima. Moderne boliger har mekanisk balansert ventilasjon med varmegjenvinning hvor like mye frisk uteluft blåses inn som det suges ut brukt luft. Det krever mye energi å varme opp kald uteluft til innelufttemperatur, derfor har alle nyere ventilasjonsløsninger varmegjenvinning. Varme overføres fra den varme brukte lufta til den kalde frisklufta, slik at denne blir varmet opp før den blåses inn. Da slipper man å bruke varme i rommet for å varme opp kald innstrømmende luft. Innelufta inneholder mer eller mindre fuktighet. Når det er kaldt ute vil flatene i varmegjenvinneren bli så kalde at vanndampen i lufta kan kondensere på flatene i gjenvinneren. Er det riktig kaldt ute så vil vannet fryse til is. En mye brukt gjenvinnertype baserer seg på et roterende porøst hjul. Disse gjenvinnerne har små problemer med gjenfrysing fordi de overfører det kondenserte vannet til frisklufta slik at kondensvannet hele tiden fjernes. Det er kjent at slike vekslere har en viss risiko for kryssforurensning. Den friske luften kan bli forurenset av den brukte luften på grunn av rotasjonsbevegelsen og uønskede lekkasjer. En annen hovedtype gjenvinnere er de statiske. Disse skiller luftstrømmene helt, men har store problemer med påfrysing slik at virkningsgraden over året reduseres. I dette prosjektet har det blitt arbeidet med en ny type statisk gjenvinner som er basert på bruk av en membran som i tillegg til varme kan slippe gjennom vanndamp fra avtrekksluft til friskluft, slik at påfrysingen kan reduseres betydelig. Den uønskede krysskontamineringen reduseres eller hindres imidlertid av den semi-permeable membranen. Forskningen har blant annet gått ut på å få mer kunnskap om virkemåten og hvordan utforming av veksleren virker inn på overføring av varme og vanndamp. Videre har det vært nødvendig å finne fram til egnede materialer og en godt konstruktiv utforming. Prosjektet har også sett på hvordan påfrysing kan begrenses og hvordan ventilasjonen kan styres for å redusere problemene mest mulig. Dette gjelder både roterende vekslere av ulike typer og membranvekslere. I nordisk klima kan luftfuktigheten innendørs bli for lav om vinteren. Membranvekslere vil kunne bidra til bedre balansert luftfuktighet i innelufta. I prosjektet har det blitt arbeidet med å finne fram til egnede membrantyper. Det er anskaffet ulike typer som har blitt testet i laboratorium i Canada. Det er også gjort en uttesting i Flexits laboratorium av membranbaserte gjenvinnere som finnes i markedet og hvilke egenskaper disse har. En prototyp av en membranbasert gjenvinner har blitt prøvd under realistiske driftsforhold i Living Lab på NTNU i Trondheim. Living Lab er en liten enebolig hvor folk kan bo under eksperimentene. En postdoktor begynte i prosjektet i oktober 2020. Han utviklet numeriske simuleringsmodeller for ulike typer gjenvinnere og hvordan is dannes i disse. Dette utgjør en del av underlag for utvikling av strategier for avriming av gjenvinnere sammen med andre modeller som har blitt laget. Det er laget modeller for å kunne simulere både gjenvinning av tørr varme og fuktighet i membranbaserte og andre gjenvinnere. Modellene har blitt verifisert mot målinger i Flexits laboratorium. Sammen med en detaljert modell for produksjon av fukt i boliger som Flexit har eierskap til blir modellene nå brukt til å beregne fuktighetsnivåer i ulike rom i boliger for ulike gjenvinnertyper. Årlig energibruk hvor det regnes gjennom alle timer i året er en del av verktøyet. Alle modellene er samlet i et felles simuleringsverktøy. Prosjektet startet i oktober 2019 og pågikk fram til høsten 2023.

Prosjektet vil ha vitenskapelige innflytelse gjennom publisering av resultater. Dette vil bidra til økt kunnskap om varmegjenvinnere og spesielt muligheter for økt masse- og varmeoverføring ved energigjenvinning fra ventilasjonsluft. For Flexit vil prosjektet føre til økt konkurransekraft og økte markedsandeler fordi deres produkter etter hvert som produket blir kommersialisert vil kunne yte bedre enn eksisterende løsninger. For Norge betyr det at vi får en mer konkurransedyktig byggesektor. Spesielt innen tekniske installasjoner blir mange av produktene produsert utenfor Norden. Når innovasjonen introduseres på markedet, vil det vises at høyere effektivitet enn krav i dagens byggeforskrifter er mulig. Dette kan føre til strengere reguleringer og redusert energibehov for byggesektoren. Det vil gjøre det lettere å realisere nesten nullenergibygg. Simuleringsverktøy som er utviklet i prosjektet vil bidra til at løsninger lettere kan tilpasses lokalt nordisk klima for et forbedret inneklima.

“Defreeze MEE Now”-Development and demonstration of frost-free Membrane Energy Exchanger (MEE) and reduced ice and frost in heat wheels for Nordic weather -will enable more energy-efficient solutions for buildings’ ventilation by developing ventilation energy recovery systems adapted to cold climates. The main objective is to develop Nordic adapted 1)air-to-air MEE that have higher heat and moisture recovery efficiency than existing solutions and 2)energy efficient defrost protocols. It should also ensure a superior indoor air quality (IAQ). This answers ENERGIX demands to develop solutions for a more sustainable, value-creating and competitive Norwegian industry and achieving nZEB. Heat wheels have the problem of air leakages from exhaust to fresh air. These leakages also transfer odors and particles to the fresh air. In multifamily houses with shared air handling unit this means odor transfer between flats. To avoid leakages, cross or counter flow exchangers can be used, but in cold climates these are vulnerable to frost. All types of frost prevention measures mean temporary reduced efficiency and increased annual energy use. These problems are removed or considerably reduced when using MEE because of the moisture transfer from used to fresh air. Thus, for shared ventilation systems, odor transfer is not expected to be a problem and frost is significantly reduced. However, we do not know how membrane exchangers react to aging or to unbalanced airflow rates. We need to prove that MEE are reliable towards these challenges. One specific problem related to the indoor environment in Nordic buildings is the extremely low indoor relative humidity (RH) during winter. Low RH is related to the perception of unsatisfactory IAQ, dryness of breathing ways and eyes and frequent allergies and asthma. MEEs are expected to help to control RH. We are seeking a higher efficient recovery system that controls RH, giving an edge regarding the control of the IAQ in Nordic climates.

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi