Anodiseringsanläggningar förbrukar stora mängder elektricitet som omsätts i värme. Samtidigt kräver processen en konstant temperatur på cirka 20 °C för att ytskiktet som bildas ska hålla en jämn kvalitét. Nedkylningen av baden är därför kritisk och där finns möjligheter att effektivisera ur ett energi och tillförlitlighetsperspektiv. Genom att få bättre kännedom om processen kan kostsamma produktionsavbrott undvikas samtidigt som möjligheten att optimera parametrarna för energiåtervinningen kan undersökas. En viktig utmaning är att det med tiden byggs upp beläggningar på plattvärmeväxlarnas ytor, så kallad fouling, som minskar värmeväxlarnas kyleffekt. Studien har därför fokuserat på att mäta och beräkna foulingnivåer för att kunna förutsäga nödvändiga serviceintervaller samt öka tillförlitligheten. Metoden i den här rapporten grundar sig på datainsamling från mätinstrument som registrerar temperaturer och flöden ur produktionssystemet. Den information som samlats in har därefter att analyseras statistiskt och matematiskt. Resultatet visar att det går att följa systemets utveckling antingen med hjälp av filtrerade medelvärden och styrdiagram, eller genom att anpassa matematiska funktioner härledda ur teorin. Fördelen med att anpassa funktioner är att dessa kan användas för att extrapolera systemets k-värden i framtiden. Vidare föreslås möjliga åtgärder för att förebygga fouling i framtiden.

The energy consumption in the world continues to increase, which makes energy saving measures important. In Sweden, where buildings account for a large part of total energy use, heat exchangers in ventilation are important to reduce energy consumption. However, Sweden's winters are often cold over large parts of the country, causing frost in the heat exchanger and high and uneven heating power requirements for ventilation units. The heating system in the building is required to manage the biggest power demand that may arise. From the ventilation unit, the greatest heating power requirement is arise in the event of frost conditions, as the power requirement from the heating coil increases during defrosting. By installing an accumulator tank together with the ventilation unit, the power requirement can be evened out. Power requirement for three different scenarios where the storage tank is used has been calculated. By using thermodynamic equations and measurements from Swegon counter flow heat exchanger results were accomplished. Optimal defrosting cycle times were evaluated by theory and equations. Other defrosting methods have been calculated to be compared to the solution with the accumulator tank. In a case with 600 litres per seconds supply and exhaust air flow, outdoor temperature at -10 ° C, the power requirement to the unit could be reduced by 67 % using an accumulator tank. An accumulator tank with a volume of 73 litres was required. By using an accumulator tank with the ventilation unit, investment costs could decrease by approximately 18 000 SEK when district heating is used as energy source. However, the solution with the storage tank will not be able to reduce district heating costs more than reduced flow cost for the district heating. If a heat pump I used approximately 95 000 SEK in investment cost could be saved when using an accumulator tank. Electricity cost could also be reduced but not much. Compared to other defrosting methods, the solution with accumulator tank will require the lowest power requirement for the ventilation unit, heat recover  most energy in the heat exchanger and at the same time create an even heat power requirement at frost conditions. / Energianvändningen i världen fortsätter öka vilket gör energisparåtgärder viktiga. I Sverige där byggnader står för en stor del av den totala energianvändningen är värmeväxlare inom ventilation viktiga för att minska energiförbrukningen. Dock är Sveriges vintrar ofta kalla över stora delar av landet vilket orsakar frostproblem i värmeväxlaren och högt och ojämnt värmeeffektbehov till ventilationsaggregat. Byggnadens värmesystem måste dimensioneras efter det största effektbehov som kan uppstå. Från ventilationsaggregatet sker det största värmeeffektbehovet vid frostförhållanden eftersom effektbehovet från värmebatteriet ökar vid avfrostning. Genom att installera en ackumulatortank tillsammans med ventilationsaggregatet skulle effektbehovet kunna jämnas ut. Effektbehov för tre olika scenarion där ackumulatortank används har beräknats. Det skedde genom användande av termodynamiska ekvationer och mätningar från Swegons motströmsvärmeväxlare. Tiden för hur lång avfrostningscykel som är optimal har utvärderas genom teori och ekvationer. Andra avfrostnings metoder har beräknats för att kunna jämföras med lösningen med ackumulatortank. I ett fall med till-och frånluftflöde på 600 l/s och dimensionerande utomhustemperatur på -10 °C kunde effektbehovet fram till aggregatet minskas med 67% genom att använda en ackumulatortank. En ackumulatortank med volymen 73 liter krävdes. Genom att använda en ackumulatortank tillsammans med ventilationsaggregatet kunde investeringskostnaden kunna minskamed cirka 18000 kr när fjärrvärme används som energikälla. Lösningen med ackumulatortank kommer dock inte kunna minska fjärrvärmekostnaden mer än att minska eventuell flödeskostnad för fjärrvärmen. Vid användande av bergvärmepump skulle cirka 95000 kr i investeringskostnad kunna sparas vid användande av ackumulatortank. Eleffektkostnaden kunde även minskas men relativt lite. Jämfört med andra avfrostningsmetoder kommer en lösning med ackumulatortank kräva lägst effektbehov till ventilationsaggregatet, återvinna mest energi i värmeväxlaren och samtidigt skapa ett jämt värmeeffektbehov under frostförhållanden.

Denna studie har undersökt om förvärmning av luft är en bra metod för att undvika frostbildning i motströmsplattvärmeväxlare i luftbehandlingsaggregat. Frostbildning i värmeväxlare för ventilation är ett problem i kalla klimat och sänker den återvunna energimängden när potentialen för energiåtervinning är som högst.   Tidigare forskning i området har utförts för att bland annat: 1) Definiera säkra förhållanden utan frostbildning i värmeväxlare med laminär luftströmning.  2) Jämföra olika frostkontrollstrategier. 3) Analysera frostbildningens egenskaper och effekt på värmeväxlare i ventilation. Att forskningen inte är entydig för vilken frostkontrollstrategi som är bäst belyser vikten av detta arbete.   I en fallstudie kvantifieras empiriska värmeöverföringskoefficienter som används i en analytisk modell som förutspår energianvändningen för luftvärmning under olika driftfall för ett luftbehandlingsaggregat. Värmeöverföringskoefficienterna tas fram genom mätningar i ett luftbehandlingsaggregat lokaliserat i ett flerbostadshus. Mätobjektet har ett installerat värmebatteri före värmeväxlaren vilket värmer inkommande uteluft till konstant lufttemperatur.  Tillverkaren proklamerar att det sker turbulent luftströmning i den studerade värmeväxlaren. Vid olika lufthastigheter ändras värmeöverföringskoefficienten mer vid turbulent strömning än vid laminär strömning. Att olika lufthastigheter har betydlig inverkan på värmeöverföringskoefficienten överensstämmer med resultatet från mätningarna. Effektiviteten av den aktuella styrningen av förvärmaren har granskats och brister har upptäckts. En ny optimerad styrning föreslås för frostfri drift och minimerad energianvändning. Den optimerade styrningen jämförs sedan med en vanlig avfrostningsmetod och utförs med hjälp av flödesbalansstatistik från ett aggregat med sektionsavfrostningsstyrning. Resultatet visar att förvärmning av luft för frostfri drift använder mindre energi än vid sektionsavfrostningsstyrning.  Den föreslagna styrningen innebär att bypass-spjället öppnas då förvärmaren går på full effekt. Detta för att förhindra påfrostning vid extrema utetemperaturer, då förvärmaren inte ger tillräcklig effekt för att undvika påfrostning. Den föreslagna styrningen regleras utifrån daggpunkten, temperaturen på tilluften innan värmeväxlaren och temperaturen på avluften. Den framtagna värmeöverföringskoefficienten i studien tar inte i beaktning ökad koefficient under fuktiga förhållanden då daggpunkten i frånluften är över fryspunkten och det sker kondens. En framtida studie kan hitta värmeöverföringskoefficienter som förutspår yttemperaturen under kondensutfällning då daggpunkten är över 0°C vilket ger medel för att ta fram en ännu mera energieffektiv styrning. Detta kan utföras genom mätning i ett luftbehandlingsaggregat med hög temperaturverkningsgrad placerat i en fuktig miljö. / This study has analysed if preheating of air is a good method to prevent frost formation in a counter flow plate heat exchanger used in Air Handling Units. Frosting in heat exchangers used in AHU-systems is a problem in cold climates and lowers the energy recovery when its potential is the highest.   Previous research has been done to 1) Define safe operating conditions without frost formation in heat exchangers with laminar flow. 2) Compare different frost control strategies. 3) Analyse frost formation properties and its effects on heat exchangers in AHU-systems. That the research is not unambiguous for which frost control method is the best highlights the importance of this work. Empirical heat transfer coefficients are quantified in this study and are used in the creation of an analytical model of a counter flow heat exchanger that predicts the energy use for heating the air at different operating modes. The heat transfer coefficients are produced by measurements in an AHU-systems located in an apartment building. The AHU has an installed air heater before the heat exchanger which heats the outdoor inlet air to constant temperature.   The manufacturer of the AHU-system proclaims turbulent flow in the heat exchanger. Change of airflow has greater impact on the heat transfer coefficients during turbulent flow compared to laminar flow conditions. This is also derived from the results of the measurements. The effectiveness of the current control system is analyzed, and flaws are discovered. A new control system is therefore proposed for frost free operation and higher energy efficiency. The proposed control system is compared to a frequently used frost control system which uses bypass-dampers to redirect the inlet air to the reheater, to let the warm air stream melt formed frost on the warm air side. This comparison is accomplished by analyzing the usage of the bypass-dampers during different outdoor temperatures in a comparable AHU-system that have the mentioned frost control method. The results show that preheating of inlet air for frost free operation uses less energy than usage of the bypass-dampers to melt formed frost on the warm air side. The proposed control system needs the bypass-dampers to be used when the preheater is on full operation to prevent frost formation at extreme outdoor temperatures when the preheating may not be enough. The proposed control system is regulated by the dewpoint and the temperatures of the exhaust air stream and the supply air stream. The derived heat transfer coefficient that is used to predict the plate-temperature take no account for condensation on the warm air side during humid conditions when the dew point is above the freezing point. Future studies can derive the heat transfer coefficient during condensation which will improve the prediction of the plate-temperature. This would make the system more energy efficient during humid air conditions. This can be done by measurements in an AHU-system with high temperature efficiency placed in a humid environment.

Det blir allt viktigare med effektiv resurs- och energianvändning. Vatten är en av de viktigasteresurserna som finns och FN har till och med satt upp globala mål för att försöka öka tillgångentill rent vatten för hela jordens befolkning. I Sverige är det inte ovanligt att vatten slösas utifrån prioritering för komfort och bekvämlighet. Ett exempel är att låta duschen rinna för att få en varm och jämn temperatur innan duschningen påbörjas. Detta examensarbete görs i samarbetemed företaget CTC och berör varmvattenproduktion i deras produkt EcoZenith i360. Processen som regleras är värmeväxlingen mellan två vätskor i produktens plattvärmeväxlare. Syftet är att förbättra regleringen av varmvattentemperaturen med mål att utgående temperatur stabiliseras snabbt vid start. Målen är att minska regleringens insvängningstid, översväng och undersväng genom att införa information om aktuellt flöde för att anpassa regleringen samt anpassa det fasta startvärdet som används av cirkulationspumpen. För att kunna genomföra projektet behöver ett system skapas som hanterar kommunikationen med modulen och styrpumphastigheten. Ett krav på kommunikationen var att Modbusprotokoll skulle användas. Syftet har försökt uppnås genom att kartlägga den befintliga produkten för att hitta vilka faktorer som främst påverkar regleringen. Dynamikvariationer visades vara en avgörande faktor som föranledde att parameterstyrning med anpassade PID-regulator inställningar valdes. Kodprogram för den nya regleringen togs fram som hanterade dataöverföring med två olika slavar över en och samma kanal. Fel i dataöverföringen behövdes kunna detekteras och hanteras för att inte störa eller stanna upp regleringen. Resultatet av arbetet är att undersvängen i samtliga fall minskats medan insvängningstid och översväng har blandade resultat. Att minska undersvängen blev en prioriterad fråga i arbetet eftersom det till största del påverkar kundupplevelsen. Vid ett beräknat exempel uppskattas en minskning på 14 % av en användares dagliga vattenförbrukning kunnat uppnås genom användandet av den nya, framtagna regleringen. / The importance of managing one’s use of natural resources and energy consumption is increasing. Water is one of the most important resources there is and the UN has set global goals to try and increase access to clean water for all mankind. In Sweden, it is not unheard of water being wasted due to a priority of comfort and convenience. One example is to let the water in the shower run before entering to make sure the temperature is hot and even. This thesis is made together with the company CTC and handles hot water production in their product EcoZenith i360. The process to be controlled is the heat exchange between two fluids inthe product's plate heat exchanger. The purpose is to improve the control of the hot water temperature in regards to making the produced water temperature quickly stabilize from the start. The goals are to decrease the settling time, overshoot, and undershoot for the process by adding information about actual water flow to the controller and adjusting the fixed pump speed. A system needs to be created to handle the communication between the module and other devices as well as being able to control the pump speed. One limitation is to use the Modbus protocol when implementing the communication. To achieve the thesis’ purpose the current module has been mapped out to identify what factors most affect the controller. Due to the dynamic range being the most significant factor, gain scheduling with fitted PID controller settings was chosen. A program with the new control was made to handle communication with two slaves over the same line. Error detection needed to be implemented and handled to ensure the system would not stop running. The result of the project showed that the undershoot decreased in all cases while the overshoot and settling time had various results. The undershoot became a prioritized goal since it mostly affected the customer experience. A calculated example shows a potential decrease in a user's daily water usage by 14 % if the new regulation is used.