Lyhyt katsaus ilmastoinnin ja ilmanvaihdon historiaan

Kuvitellaanpa seuraavaa: muinaiset roomalaiset lepäävät sohvilla ja orjat viilentävät heitä isoja lehviä heilutellen. Voidaanko tätä pitää alkusysäyksenä ilmanvaihdon kehittymiselle? Varmasti jo muinaisina aikoina on vaadittu kekseliäisyyttä, jotta on selvitty polttavasta kuumuudesta tai talven ankarasta kylmyydestä. Esimerkiksi savea ei valittu asumusten rakennusmateriaaliksi sattumalta, vaan sen eristävät ominaisuudet auttoivat pitämään sisätilan viileänä kesällä ja päinvastoin, auttoivat pitämään asuinolot siedettävinä kylminä talvipäivinä. Tarina kertoo , että roomalaiset asensivat myös putkia kotiensa seinien taakse. Pumppaamalla putket sitten täyteen vettä, saatiin kotia viilennettyä. Vastaavanlaista ideaa käytti lämmitykseen Sergius Orata, jota oletettavasti pidetään yhtenä lattialämmityksen esi-isänä.

ancientrome2 (1)
Kuva Wikipedia.

1500- ja 1600-luvulla ranskalaiset veivät ilmanvaihdon kehitystä eteenpäin asentamalla kaivosluoliin erilaisista tuulettimista ja laipoista koostuvia virityksiä, joiden avulla luoliin saatiin raitista ilmaa. Vuonna 1758 Benjamin Franklin ja John Hadley tekivät merkittävän läpimurron, kun he höyrystymistä tutkiessaan huomasivat, että volatiilien nesteiden höyrystyminen aiheuttaa kappaleen lämpötilassa dramaattista laskua.

Kaikki pienet keksinnöt johtivat kohti ensimmäisen modernin ilmastointilaitteen rakentamiseen. Sen suunnitteli vuonna 1902 New Yorkin pörssiä varten Alfred Wolff. Ilmastoinnin ja ilmanvaihdon kehittymisellä oli suuri vaikutus eri asumis- ja teollisuustilojen mukavuuteen ja se osaltaan vaikutti paljon tuottavuuteen sekä kaupunkien kehittymiseen. Tekniikka kehittyy entisestään ja pian käyttöön otettiin laitteita, joissa ilma liikkui suodattimien ja jäähdytysnestettä sisältävien kennojen läpi. Menetelmä, joka on yleisesti käytössä myös tänä päivänä.

Stockexchange
Kuva Wikipedia.

Suurin kasvu ilmastointi- ja ilmanvaihtojärjestelmien määrässä tapahtui toisen maailman sodan jälkeisenä aikana, kun uusien rakennusten määrä kasvoi huimaa vauhtia. Yhdysvalloissa ilmastoinnin ja ilmanvaihdon kulta-aika nähtiin 1970-luvulla, kunnes Yhdysvalloissa astui voimaan laki energiankäytön vähentämiseksi. Energiasäästö ja energiatehokkuus on tärkeä trendi edelleen tänä päivänä ja siksi alalla kehittyykin jatkuvasti kohti ympäristöystävällisempiä, energiatehokkaampia ja kestävämpiä ratkaisuja.

Lähteet:

http://www.brighthubengineering.com/hvac/26990-history-of-hvac-knowing-the-timeline/

http://www.achrnews.com/articles/87035-an-early-history-of-comfort-heating

http://www.jccomfort.com/history-of-hvac/

Mainokset

Using Economizer to increase boiler efficiency

As requirements for energy savings tighten and costs become higher, every possible way to increase energy efficiency are more valuable than ever. In a boiler, a lot of energy is wasted with the combustion gas. Significant savings can be achieved, if this energy can be recovered and further utilized in the boiler cycle.

laite_1

Econimizers can be used for this type of heat recovery. It acts as a heat exchanger between the combustion gas and the feed water. Economizer is installed at the end of the boiler cycle to cool down combustion gas exiting from the boiler. The recovered energy can be further used to heat the feed water. This way the Economizer improves the operating efficiency of the boiler process.

Below is an example of the energy savings an Economizer offers.

Initial data:

  • Boiler efficiency: 5MW
  • Combustion gas from boiler: 200°C
  • Combustion gas from Economizer: 100°C
  • Energy cost: 50€
  • Operating time: 4000h/a

Results:

  • Economizer power: 257kW
  • Energy savings: 1029MW/a
  • Energy savings: 41466€/a

Kuvankaappaus 2016-5-18 kello 13.55.05

 

The payback time for an Economizer is from 6 months to 4 years depending on case.

 

 

Lämmityskattilan energiatehokkuuden parantaminen Ekonomaiserin avulla

Energiansäästövaateiden kiristyessä ja kustannusten kasvaessa kaikki keinot energiatehokkuuden lisäämiseksi ovat entistä arvokkaampia. Lämmityskattiloissa merkittävä määrä niille syötetystä lämpöenergiasta menee hukkaan kattilasta poistuvan savukaasun mukana. Jos tämä energia saadaan talteen ja uudelleen hyötykäyttöön kattilaprosesseissa, saavutetaan huomattavia säästöjä.

Tämä savukaasujen lämpö voidaan hyödyntää Ekonomaiserilla. Sen avulla lämpöhävikki pienenee ja kattilan hyötysuhde paranee. Ekonomaiseri toimii lämmönvaihtimena savukaasun ja syöttöveden välillä. Se asennetaan kattilan jälkiosaan jäähdyttämään kattilasta tulevaa savukaasuvirtaa. Talteen otetulla lämmöllä voidaan edelleen esilämmittää kattilaan menevää syöttövettä. Ekonomaiseri parantaa näin prosessin kokonaishyötysuhdetta.

laite_1

 

Seuraavassa esimerkki Ekonomaiserin tuomasta energiansäästöstä:

Lähtötiedot:

  • Maakaasukattilan teho: 5MW
  • Savukaasun lämpötila kattilasta: 200°C
  • Savukaasun lämpötila Ekonomaiserista: 100°C
  • Energian hinta: 50€
  • Käyttötunnit: 4000h/a

 

Tulokset:

  • Ekonomaiserin teho: 257kW
  • Energian säästö: 1029MW/a
  • Energian säästö: 51466 €/a

 

Kuvankaappaus 2016-5-18 kello 13.54.52

Keskimäärin ekonomaiseri maksaa itsenä takaisin 1-4 vuodessa tapauksesta riippuen.

 

Ekocoil Way

Lean seems to be quite a fashionable term these days. You can have lean production, lean management, lean strategy etc. The original idea of Lean thinking dates back to Toyota in the 90s’, when it successfully applied it to improve efficiency in production. In short, Lean is a management philosophy, which is aims at increasing efficiency in production (or any kind of processes), through minimizing waste and focusing on the essential, essential being something, which brings added value to the customer. Waste includes, for example, misguided timings, errors and excess stock. Lean aims at getting the right amount of things to the right place at the right time and according to agreed specifications. This means shorter lead times, less costs, improved quality and increased customer satisfaction.

Lean uses a lot of terms originating from Japanese language thus making it a bit hard to digest. But taking a closer look reveals that many of the principles are in fact such, which companies should already now apply. To simplify, here are some examples:

  • Cleanliness and order. Tools and utilities have their place and everyone is responsible for keeping the workplace tidy.
  • Agreed working methods. These need to be described and communicated. And they also need to be continuously improved.
  • Eliminating waste. This is related to stocks, extra waiting in and between working phases and to inefficient usage of resources and production spaces.
  • Preventive actions and continuous improvement extending to all functions and including everything from small improvements to work phases to larger, company-wide development projects.

fisherman-239487_1920

All thing listed below fit nicely also to quality management system and thus it is not feasible to build some kind of separate system around lean but instead execute it in synergy with other development projects. And as always, have a look at the characteristics of your company and adjust the development process accordingly. Small businesses have unique processes, which are the foundation of their competitiveness. In SMEs it is not possible to drive change projects by blindly following the systematic frameworks designed for large organizations. It makes little since to suddenly force decades of experience into some tight model. Therefore, we have playfully used the term “Ekocoil way” for our adaption of lean thinking.

But lean is not a rainmaker and applying it will not automatically lead the company to success. As any other change project, lean requires persistent and resilient work, combined with a proper dose of humility. The company must not outsource the planning completely, but instead define clear goals it wants to achieve and then make sure everyone in the organization will then commits to these goals. Without proper vision, the project will easily start to drift and go down in history as “yet another unsuccessful project”.

Three things cannot be emphasised enough: Motivation, commitment and communication. These are probably familiar themes, which are the backbone of every organizational change project. The support of top management is or course essential, but the commitment of middle management is just as important. To ensure that new routines and ways of working stick, the project needs daily supervision and monitoring in the beginning. Letting go of old routines may prove to be surprisingly difficult and adopting new regimes can see almost impossible. We humans like to operate mainly in our comfort zone and all distractions, such as new ways of working, are seen as a threat to this. We often nod our heads as a sign of agreement in common meetings, but yet privately act against these agreements. This is why, new routines must be rooted deep in to organizational culture.

tiger-1019894_1920

Ekocoil Way

Lean tuntuu olevan yksi tämän hetken muotisanoista. On Leania tuotantoa, johtamista, strategiaa jne… Alun perin idea lean-filosofiasta on lähtöisin Toyotalta 1990-luvun lopulta, jolloin se menestyksekkäästi tehosti tuotantoaan lean-ajattelun pohjalta. Lyhykäisyydessään sillä tarkoitetaan johtamisfilosofiaa, jossa tuotantoa (tai käytännössä mitä tahansa tekemistä) tehostetaan hukkaa minimoimalla ja keskittymällä olennaiseen tekemiseen, eli siihen, mikä tuottaa lisäarvoa asiakkaalle. Hukkaa voi syntyä tuotantoprosessissa esimerkiksi vääristä ajoituksista, virheistä, liiallisesta varastosta tai turhista ihmisten ja tavaroiden siirtelystä. Lean pyrkii siihen, että oikea määrä oikeanlaisia asioita saadaan oikeaan aikaan oikeaan paikkaan ja oikeanlaisina. Tämän ansiosta tuotannon läpimenoajat lyhenevät, kustannukset pienenevät, laatu on parempaa ja asiakastyytyväisyys lisääntyy.

Lean on täynnä alkuperältään japanilaisia termejä ja se saattaa vaikuttaa vaikeasti sisäistettävältä. Mutta lähempi tarkastelu osoittaa, että monet sen menetelmistä ovat käytännönläheisiä ja sellaisia, joita yritysten pitäisi arjessaan toteuttaa jo ilman siihen pakottavaa filosofiaa. Yksinkertaistettuina esimerkkeinä seuraavat:

  • Siisteys ja järjestys. Tavaroilla ja työvälineillä on paikkansa ja jokainen on osaltaan vastuussa työskentelytilojen järjestyksestä.
  • Sovitut työtavat. Nämä kuvataan ja ne ovat kaikkien tiedossa. Lisäksi niitä pyritään myös kehittämään jatkuvasti.
  • Hukan eliminointi. Liittyen varastoihin, ylimääräiseen odotteluun työvaiheissa ja niiden välillä sekä resurssien ja tuotantotilojen tehottomaan käyttöön.
  • Ennakointi ja jatkuva kehittäminen sekä parantaminen ulottuen kaikkeen tekemiseen, aina pienistä työvaiheparannuksista, laajempiin kehityshankkeisiin.

fisherman-239487_1920

Nämä kaikki ylläluetellut seikat istuvat hienosti myös laatujärjestelmäajatteluun, eikä leanista kannatakaan rakentaa mitään erillistä järjestelmää, vaan sitä kannattaa toteuttaa harmoniassa muiden järjestelmien ja kehitysprojektien kanssa. Lisäksi kannattaa ottaa huomioon oman organisaation ominaispiirteet ja sopeuttaa valmiita malleja niihin. Pk-yrityksissä on omaleimaiset ja ainutlaatuiset prosessit, jotka ovat yksi niiden vahvimmista kilpailutekijöistä. Tekemistä on mahdotonta orkestroida samoilla, järjestelmällisillä sapluunoilla kuin suurissa yrityksissä. Eikä siinä ole mitään järkeäkään, että yrityksen mahdollisesti vuosikymmenien aikana rakentunut omaleimaisuus pakotetaan yht’äkkiä johonkin tiettyyn muottiin. Siksi me olemmekin leikkimielisesti nimenneet tämän leania hyödyttävän ajattelutavan Ekocoil way:ksi.

Mutta mikään sateentekijä lean ei ole, eikä sen käyttöönotto automaattisesti johdata yritystä menestyksen tielle. Lean, kuten mikä tahansa yrityksen muutosprojekti vaatii onnistuakseen päämäärätietoista ja pitkäjänteistä työtä sekä sopivasti nöyryyttä. Ajattelua ei myöskään saa ulkoistaa, vaan organisaation on itse määritettävä tavoitteensa muutokselle ja sitouduttava niihin. Ilman suunnitelmallisuutta ja ohjaavaa visiota, projekti ajelehtii helposti tuuliajolle ja jää historiaan ”jälleen yhtenä epäonnistuneena projektina”.

Kolmea seikkaa ei voi tässä riittävästi korostaa. Motivointia, sitouttamista sekä tiedottamista. Nämä ovat itse asiassa teemoja, jotka ovat tunnistettavissa varmasti lähes kaikista organisaation muutosprojektista. Ylimmän johdon sitoutuminen ja tuki projektille ovat tietenkin avainasemassa, mutta yhtä tärkeää on myös keskijohdon omistautuminen asiaan. Jotta tavat ja rutiinit uurtuvat, tarvitsee projekti aluksi päivittäistä ohjaamista ja seurantaa. Vanhoista rutiineista irti pääseminen voi olla yllättävän vaikeaa ja uusien toimintatapojen juurruttaminen tuntua mahdottomalta. Ihminen tykkää toimia vain mukavuusalueellaan ja kaikenlaiset häiriötekijät tälle, kuten uusien menetelmien käyttöönotto, nähdään uhkana mukavuusalueella toimimiselle. Palavereissa saatetaan nyökytellä ja sopia asioita, mutta silti toimitaan sovitun vastaisesti. Muuttuvat käytännöt pitää ulottaa pintaa syvemmälle ja nivoa osaksi yrityksen toimintakulttuuria.

tiger-1019894_1920

 

Basics of Heat Exchangers

Our company slogan says: ”Optimized Heat Exchanger Solutions”. But what does this actually mean? What is a heat exchanger? If you are an expert in the field, you are probably shaking your head to such a silly question, but I do believe there are people out there who do not live and breath heat exchange. And this post is for those people. So ladies and gents: here is a short introduction to the very basics of heat exchangers.

In short, a heat exchanger is a component for transferring heat between two mediums of different temperatures. The transfer happens either through conduction, radiation or through convection. Conduction and convection are probably the ones that don’t sound too familiar, so we’ll cover those briefly. In conduction, heat is always transferred from a higher temperature to a lower temperature, so from hot to cold and trying to even out the difference in temperatures. In convection, the heat energy is transferred away from the source of heat in a gas or liquid flow. This is caused by difference in temperatures, which in turn causes differences in densities. For example; think about how warm air always tends to rise upwards.

air-balloon-festival-954913_1920

Heat exchangers come in all kinds of shapes and sizes and their working principles are very different. They differ also in terms of use, flow pattern and the used transfer medium. As an example, we’ll cover the workings of a counterflow air to air heat exchanger. Quite a term, but it pretty much sums up the different features? In this type of heat exchanger, thin plates separate the airflows. When used in ventilation system, the other flow carries exhaust air from inside and the other one fresh air from outside. The two airflows never mix, but heat is exchanged between them, when heat from exhaust air is transferred to the cold outside air. As a result, the house gets a supply of fresh air with the proper temperature. In this case, plate heat exchanger helps to reduce the heat loss in ventilation, thus improving energy efficiency and reducing costs. Cleary a smarter way to get fresh air than just opening the windows. Which brings us to concept of annual heat recovery energy efficiency. Meaning how much of energy needed by the ventilation system can be covered through heat recovery. Plate Heat Exchangers have high efficiency, so they are good a choice to be used as heat recovery units.

The functionality of plate heat exchangers can be optimized and customized in several ways, for example adjusting the pattern in the plates or the spacing between them, but since this post was all about the basics, we’ll focus on them some other time. And though we didn’t even begin to cover them, all the products from Ekocoil Group are in fact some types of heat exchangers.

levdry

Lämmönvaihtimien perusteet

Meidän konsernin sloganissa seisoo: ”Optimized Heat Exchanger Solutions / Optimoituja Lämmönvaihdin Ratkaisuja”. Mutta mitä ihmettä tämä sitten käytännössä tarkoittaa? Mitä ihmettä tämä sitten tarkoittaa? Mikä on lämmönvaihdin? Alan ammattilaisille asia on varmasti päivän selvä ja kyllä meillä firman sisälläkin tyrskähdellään, jos joku erehtyy moista kyselemään. Mutta koska on olemassa ihmisiä, jotka eivät elä ja hengitä lämmönvaihtoa, on seuraavassa lyhyt johdatus lämmönvaihtimien alkeisiin.

Lyhykäisyydessään lämmönvaihdin tai lämmönsiirrin on komponentti, jossa (lämpö)energiaa siirretään erilämpöisten aineiden välillä ilman että nämä aineet sekoittuvat keskenään. Siirtymistä voi tapahtua johtumalla, lämpösäteilyllä tai konvektiolla. Johtuminen ja konvektio ovat näistä varmasti ne vieraamman kuuloiset, joten käydään ne lyhyesti läpi. Johtumalla lämpöä siirtyy aina korkeammasta lämpötilasta matalampaan lämpötilaan, eli kuumasta kylmempään, jolloin lämpötilaerot pyrkivät tasoittumaan. Konvektiossa lämpöä siirtyy kaasussa tai nesteessä lämmön aiheuttamien virtausten mukana. Tämän tapahtumaketjun pistää liikkeelle lämpötilaero, joka puolestaan aiheuttaa tiheyseroja. Ilmiö on varmasti tuttu myös arkielämästä, eli lämmin ilmahan pyrkii aina nousemaan ylöspäin. Eli noste, on tässä tapauksessa tekijä, mikä pistää hommiin vauhtia.

air-balloon-festival-954913_1920

Lämmönvaihtimia on lukemattomia erilaisia ja samalla myös niiden toimintaperiaatteet ovat hyvin erilaisia. Niitä voidaan jaotella käyttötarkoituksen, käytetyn välittäjäaineen tai virtauskuvion (vastakkain, rinnakkain tai ristikkäin) mukaan. Esimerkinomaisesti käydään tässä läpi ilma/ilma levylämmönvaihtimen toiminta. Jos halutaan käyttää mahdollisimman pitkää sanahirviötä, niin puhutaan vastavirta ilma/ilma levylämmönvaihtimesta. Tässä vaihtimessa ohuet levyt erottavat ilmavirrat toisistaan. Käytettäessä vaihdinta ilmanvaihtotarkoitukseen, toinen virta sisältää talosta poistettavaa lämmintä, ”käytettyä” sisäilmaa ilmaa ja toinen taloon tuotavaa raitista ulkoilmaa. Ilmavirrat eivät missään vaiheessa sekoitu, mutta lämpöä pääsee vaihtumaan niiden välillä, kun poistettavasta ilmasta siirtyy lämpöä taloon tuotavaan kylmään ilmaan. Huoneilmaan saadaan siis puhallettua sopivan lämpöistä raikasta ilmaa. Kun levylämmönvaihdin toimii näin osana lämmöntalteenottolaitetta, se pyrkii näin vähentämään ilmanvaihdon aiheuttamaa lämpöhäviötä. Ja tämä tietenkin parantaa energiatehokkuutta ja säästää kustannuksissa. Selkeästi fiksumpi juttu, kun perinteinen ikkunat auki –temppu ilmanvaihdon tehostamiseksi. Lämmönvaihtimien kohdalla puhutaankin paljon vuosihyötysuhteesta, joka kuvaa kuinka suuri osuus ilmanvaihdon tarvitsemasta lämmitysenergiasta katetaan lämmöntalteenotolla.

Levylämmönvaihtimen toimintaa voidaan optimoida monin erilaisin keinoin, esimerkiksi levyjen kuviointia tai niiden välisiä rakoja säätämällä, mutta tässä kirjoituksessa luvattiin keskittyä vain perusteisiin, joten jätetään moisten hienouksien pohtiminen myöhempiin kirjoituksiin. Lisäksi tietenkin kaikki Ekocoil-konsernin tuotteet ovat lämmönvaihtimia/lämmönsiirtimiä, joilla jokaisella on omat käyttötarkoituksensa ja –kohteensa.

Vinkkinä vielä, että slidesharesta löytyy koulutusmateriaalia tästä aiheesta: linkki.

levdry