Influence of an energy wheel against the seasonal dilemma of dry indoor air in cold climates
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2023-12-11
Department
Major/Subject
Sustainable Energy in Buildings and Built Environment
Mcode
ENG3068
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions (AAE)
Language
en
Pages
60
Series
Abstract
This thesis investigates the characteristics of an energy wheel, also known as a rotary heat exchanger in Finland, and how it could potentially contribute to the seasonal dilemma of dry indoor air in cold climates during winter. The energy wheel is a ventilation system component and recovers both sensible thus heat energy and latent energy thus moisture simultaneously via a rotating wheel between the adjacent airstreams. The wheel, however, is more known and used for recovering sensible energy. The topic was scientifically researched and experimented with in field conditions for three different ventilation systems operating normally throughout the measurements. Each measurement object was similar, and only the operating airflows and service areas differed. The energy wheel is known for transferring energy with great performance, and the efficiencies are typically calculated for the dimensioning conditions. However, the operating conditions constantly change in practice, meaning theoretically calculated energy recovery efficiency also changes. Therefore, the measurements aimed at calculating both the sensible and latent energy efficiencies dynamically at each timestep to understand the behavior better. The data of each measurement were individually analyzed, and the characteristics were compared. The results show great and similar sensible energy recovery efficiencies. The latent energy recovery characteristics depended on the humidity difference between indoor and outdoor air, and the influence of an energy wheel increased when the outdoor air humidity decreased clearly below the indoor air. In relatively same outdoor and indoor conditions however, the latent energy recovery is not even needed.Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on tutkia energiatalteenottokiekon, suomessa tunnetummin sorptio lämmöntalteenottokiekon ominaisuuksia ja sitä, miten sen käyttö voisi mahdollisesti edesauttaa kausiluontoisen kuivan sisäilman ongelmaa kylmissä ilmastoissa talvella. Energiantalteenottokiekko on yksi ilmanvaihtojärjestelmän komponentti, joka palauttaa ja siirtää tuntuvaa eli lämpöenergiaa ja latenttia energiaa eli kosteutta sen läpivirtaavien ilmavirtojen välillä niiden välissä pyörivän energiakiekon välityksellä. Kiekko on pääsääntöisesti tunnetumpi vain lämmöntalteenottoon. Aihetta tutkittiin niin teoreettisesti kuin myös tieteellisesti kenttäolosuhteissa tekemällä mittauksia kolmeen eri ilmanvaihtokoneeseen, jotka toimivat normaalisti mittauksien ajan. Mittauskohteet olivat kokoonpanoltaan samankaltaisia, mutta suoritusarvot ilmavirtojen osalta ja palvelualueet erosivat. Energiatalteenottokiekko on tunnettu sen korkeasta energiansiirtotehokkuudesta niin lämmön kuin kosteuden osalta, ja sen hyötysuhde lasketaan tyypillisesti mitoitusolosuhteisiin. Käytännössä olosuhteet kuitenkin jatkuvasti muuttuvat, mikä tarkoittaa, että teoreettisesti laskettu energiansiirronhyötysuhdekin muuttuu. Tämän takia, mittausten tavoitteena on laskea tuntuvan ja latentin energian hyötysuhteet dynaamisesti jokaiselle mittaushetkelle, jotta energiakiekon ominaisuuksia ymmärrettäisiin paremmin. Kaikkien mittauksien tietoja analysoitiin ja tuloksia verrattiin. Tuloksista voidaan päätellä, että tuntuvan energian eli lämmöntalteenoton hyötysuhde oli korkea ja vaikutti samanlaiselta eri mittauksien kesken. Latentin energian eli kosteudentalteenoton ominaisuudet riippuivat sisä- ja ulkoilman kosteuserosta, ja energiakiekon vaikutus korostui ulkoilman kosteuden ollessa selvästi sisäilmaa vähemmän. Toisaalta suhteellisen samoissa ulko- ja sisäilman kosteusolosuhteissa latentin energian talteenottoa ei edes tarvita.Description
Supervisor
Kosonen, RistoThesis advisor
Helander, JohannesKeywords
energy wheel, dry indoor environment, latent energy recovery, relative humidity