Frikyla eller kompressorkyla?
Frikyla innebär att ett kylbehov löses utan att kylan kostar. På vintern är denna princip uppenbar. Genom att ställa t.ex. matvaror utomhus när det är kallt kan naturens fria kyla nyttjas istället för ett kylskåp eller en frysbox. Frikyla kan i en byggnad användas för att hjälpa till att sänka temperaturen på tilluft eller på köldbärare, utan att använda mekanisk kyla. På så sätt kan energi sparas.
Kall utomhusluft ger frikyla
Det går att nyttja frikyla både för vätske- och luftburna system. I sin enklaste form används utomhusluften i luftburna system, antingen direkt eller indirekt, där någon typ av värmeväxlare mot uteluften installeras. För att det skall fungera måste utomhustemperaturen vara lägre än den önskade inomhustemperaturen. För luftburna system ska luften vara högst 14-16°C för att inte skapa svårigheter med t.ex kondens.
I Nordiskt klimat fungerar luftburen frikyla bra eftersom utomhustemperaturen är lägre än ovan under 90 % av ett år – se illustration nedan.
Om utgångspunkten är ett vätskekylaggregat i ett vätskeburet hydroniskt system, byggs värmeväxlaren för utomhusluften in i vätskekylaggregatet. Det seriekopplas med värmeväxlaren för köldmedie- och köldbärarkretsen. Vid ett visst intervall i utetemperatur kyls köldbäraren ned med hjälp av utomhusluften istället för med kompressorerna i vätskekylaggregatet, detta kallas frikyla.
För bästa funktion bör en modulerande 3-vägsventil användas. Denna växlar in frikylningsbatteriet vid behov och hjälper till att frikyla redan när omgivande temperatur är lägre än returtemperaturen på köldbärararen alltså redan <12 °C vid normala köldbärartemperaturer 7/12 °C. Ju högre köldbärartemperaturer i systemet, desto mer potential för frikyla.
Det är förekommande att man strävar att få upp köldbärartemperaturerna till exempelvis 15/21 °C för att kunna maximera frikylningssäsongen avsevärt om man har förbrukare som klarar dem temperaturerna.
Kompressorkyla
- det klassiska sättet att kyla
Att använda kompressorteknologi har sedan länge varit det vanligaste sättet att kyla och är det som normalt menas när det talas om mekanisk kyla. Kompressordrivna kylaggregat, även kallade kylmaskiner, är väldigt flexibla när en byggnad ska kylas. Kylan distribueras exempelvis till datakylaggregat eller till kylbatteri i ett luftbehandlingsaggregat och verkar direkt i varje rum som komplement till kylbafflar för bättre kyldistrubution.
Slarvigt uttryckt produceras eller skapas kyla, men egentligen är det värmeenergi som tas upp och förflyttas. I samtliga kylaggregat finns en sluten krets fylld med ett köldmedium samt nyckelkomponenter så som kompressor, kondensor, expansionsventil och förångare.
När kylaggregatets kompressor komprimerar köldmediet höjs trycket, mediet blir upphettat och övergår i gasform, hetgas. När köldmediet sedan passerar den varma värmeväxlaren, kondensorn, så kyls det ner och kondenserar. Det återgår till att vara en underkyld vätska. När den rena vätskan därefter passerar expansionsventilen och trycket sänks snabbt börjar köldmediet förångas. Först bildas flashgas. Det är vid denna förångningsprocess som det går åt energi som tas upp i luften eller av köldbäraren. Vidare passerar köldmediet till den kalla värmeväxlaren, förångaren, och allt köldmedium förångas till överhettad gas, suggas, innan förloppet i kretsen sluts och köldmediet återgår till kompressorn igen.
Med det sagt blir det tydligt att det är på förångarsidan som energin tas upp från en köldbärare eller ett luftbatteri och överförs till köldmediet. Energin som tagits upp transporteras och avges tillsammans med kompressorns tillförda elenergi på kondensorsidan.
Frikyla med inomhusplacerat aggregat?
I ett luftkylt vätskekylaggregat är kondensorn normalt sett placerad utomhus för att kylas med hjälp av uteluften, ett vätskekylt vätskekylaggregat sitter kondensorn inomhus. Kondensorn kyls via en så kallad kylmedelkrets som även den i vanliga fall är placerad utomhus.
Kylmedelkylaren kan vintertid användas för att kyla ner köldbäraren när utomhustemperaturen understiger den önskade köldbärartemperaturen. I ett konventionellt köldbärar- och kylmedelsystem krävs det att externa växlare och styrningar byggs in för att åstadkomma frikyla. Även en brytpunkt för kompressorkyla och frikyla via kylmedelkylaren måste bestämmas.
Med våra vätskekylaggregat kan ovan funktion uppnås med inbyggda komponenter och styrfunktionalitet. En lösning avsedd för att kunna optimera och nyttja frikyla när den är möjlig och samtidigt kunna nyttja kompressorkyla.
Det omvända - förflytta energin och skapa frivärme
Med hjälp av den elenergi som tillförs kompressorn flyttas värmeenergi från ett ställe till ett annat, t.ex. utomhus. I en värmepump sker det omvända, då flyttas värmeenergin från uteluften in i huset. Uteluften blir då nedkyld och köldbäraren kallas då istället värmebärare.
Optimalt är att ha en balans mellan förbrukare av värme och kyla, och förflytta värmeenergin mellan dessa. I det mest optimala systemet finns en fullständig balans mellan de användare som behöver kylas och de som behöver värmas.
I ett väl integrerat system kan man helt eller delvis nyttja denna möjlighet och åstadkomma mycket hög verkningsgrad, TER eller Total Efficiency Ratio, för både vätskekylaggregatet och värmepumpen.
