Vinden som värmekälla

av Claus Laurén Forum 1984-05, sida 20-21, 14.03.1984

Taggar: Personer: Magnus von Planten Teman: energi

F RU JAN 5/84

Av KLAUS LAURÉN

En “vindfälla” bestående av WRE-galler med vindnät uppspänt emellan. Nätet avlänkar vinden så att den blåser igenom kollektorgallret.

IH En som ägnat mycken tid och möda åt förhållandet mellan luftrörelser och energiutnyttjande är trädgårdsarkitekten och uppfinnaren Magnus von Platen. Hans arbete som landskapsarkitekt i det blåstpinade Skåne har givit honom gedigna erfarenheter på det här området, och de praktiska iakttagelserna från fältet har så småningom omformats till teori.

20

Vinden, värmen och von Platen

Precis som i fallet med Arkimedes och badkaret eller Newton och äpplet var det vardagslivets små trivialiteter som utlöste von Platens intresse för vindens termiska betydelse.

“Jag har länge varit ivrig fritidsjägare, och eftersom jag skulle upp före soluppgången fick jag hålla tillgodo med ett litet krypin nere i källaren som sovplats. Annars hade jag ju väckt hela familjen med mitt morgonstök.

Pannrummet låg vägg i vägg med mit sovgemak. och därför kom jag att observera en säregen brist på överensstämmelse mellan förbränningen och utetemperauren. Oljebrännaren kunde hålla sig relativt lugn, trots att det var ordentligt kallt ute — förutsatt att det var vindstilla. Men så snart det blåste blev det en förfärlig art på den. Och då kunde utetemperaturen ändå vara ganska hög. Det var i början av 70-talet som jag började få ögonen på det här fenomenet. och på den tiden hade man ännu ganska dunka begrepp om sambanden mellan vind och temperatur.”

Så här berättar von Platen om sina örsta lärospån på vägen mot en mer fördjupad teori om luftströmmarnas betydelse i termiska sammanhang. Han påpekar också att det i grunden inte alls rör sig om ny kunskap i sträng mening — snarare då en mycket gammal insikt som har fallit i glömska på grund av billig värme-energi under en lång tidsperiod.

Gammal kunska ”Vindbrytande pilavallar fanns sedan hedenhös inskrivna i lag [det här gäller alltså Skåne). och hela byggtekniken gick ut på energisparande,

Tag nu en sån sak som stråtaken, till exempel — de har, naturligtvis, en utmärkt isolerande funktion, men det är långifrån deras enda uppgift. Den porösa, ruggade ylan har utomordentliga vinddämpande egenskaper, och takprofilens mjuka rundning över takåsen minskar risken för hårda luftturbulenser.

På skånelängans vindsida går taket långt ner, och man har därigenom minimerat den kylande väggytan av sten så lång som det bara är möjligt. Fönster förekommer på den här sidan bara i form av små gluggar, där det är absolut nödvändigt.

De kringbyggda gårdarna fungerar som vindstilla små värmefällor. Fönsterytor och utgångar placeras in mot gården. Och de passager som finns mellan husen skyddas av vinddämpande planterade träd.”

Ett ernergieffektivt samhälle kan, enligt von Platen, inte slå sig till ro med billiga, inhemska energikällor och bra värmepumpar. Bostadsuppvärmningen drar ca 40 procent av den totala energikonsumtionen i Sverige och han räknar med att 30—40 prodent av denna kostnad kunde sparas in genom effektiva, vinddämpande åtgärder.

Det är många faktorer som måste beaktas i det här sammanhanget: byggnadsmaterial, byggnadernas utformning, bostadsområdenas planering och struktur, lokalisering och placering i avseende å topografi och förhärskande vindriktning — till och med landskapet och vegetationen måste vägas in i energiekvationen.

“Om man nu riktar blickarna mot landskapet, så skulle man kanske tycka, att en dalsänka under alla omständigheter borde vara en idealisk och vindskyddad plats. Så behöver nu inte alls vara fallet. I själva verket kan den fungera som ett slags vindkanal, där blåsten koncentreras och förstärks, och detta kallas tunneleffekt.

Man kunde kanske också tycka att en massiv mur vore den bästa tänkbara vinddämparen, men det behöver inte heller vara riktigt. Ett massivt vindhinder kan ha en dubbelt negativ effekt. Dels kan den avlänka blåsten, så att det blir värre på något annat ställe, och dels bildas det kalla turbulenser i lä bakom muren.

Vindnät och vegetation, allra helst i kombination, är den bästa lösningen på de här problemen…”

Småhusens ägare huvudsaklig målgrupp

Magnus von Platens termodynamiska idéer Jär knappast komma att påverka kollektivboendets energihushållning inom överskådlig framtid. Det är helt enkelt så 5/84

Luftmassor i rörelse — det som man i dagligt tal kallar blåst — är ett naturfenomen med många intressanta sidor, inte minst ur energisynpunkt sett. Dels rör det sig om betydande mängder mekaniskt tryck, som kan tillvaratas i form av högnivåenergi (elström). Dels rör det sig om ett rent negativt fenomen: vinden transporterar bort läckande värme-energi. Och slutligen — den termiska energi, som vinden bär på, kan exploateras med hjäl av kollektorer.

att en hyresvärd inte har något större intresse av energiprisets eventuella uppgångar. Han höjer helt enkelt hyran, om oljepriset höjs, och hyresgästen betalar snällt. Von Platens spjutspetsgrupp kommer tydligen att bestå dels av villaägare som själva ansvarar för sin energiekonomi, och dels av grönsaks- och blomsterodlare med drivhus.

“Det var inför en annalkande höststorm för några år sedan, som Horst Sjöstedt [trädgårdsmästare] ringde mej mitt i natten och ville ha vindnät. ‘Hur har du tänkt rigga upp dem där ute på slätten? Du kan ju inte gärna börja påla nu…” — Jag har hyrt mobilkranar! svarade Sjöstedt. Han fick sina vindnät, stormen kom och både skörd och drivhus räddades…”

Magnus von Platen har redovisat sina idér om vindens betydelse för värmeförluster i den lilla skriften Vinden, värmen och pengarna [Ingenjörsförlaget, Sthlm. 1981). Hans teoribygge stöds av en mängd olika mätningar, tabeller och analyser. och det råder nog inget tvivel om att han har satt fingret på ett mycket allvarligt problem inom området energihushållning.

”K-värdets relativitetsteori”

Vad von Platen kommer fram med är ett slags ”K-värdets relativitetsteori”, och han har, naturligtvis, inte fått stå oemotsagd. Trots att många framstående termodynamiker har påvisat att K-värdet kan uppvisa mycket stora deviationer då det testas i praktiken, har K-värdesteorin ändå fått stå som grund för energiberäkningarna ända fram till i dag. Och det är nu så. att var och en som ger sig på en väletablerad, helig ko, kan förvänta sig trubbel från ett eller annat håll… Vad von Platen har haft tilltagsenheten att göra är att införa vindhastigheten som en ny variabel. Han får alltså formeln:

QV = AT AC V där QV står för den vindberoende värmeförlusten, AT står för skillnaden mellan inne- och uteluften, A står för väggytan och V för vindhastigheten.

I praktiken fungerar det hela på följande sätt: luft är en dålig värmeledare, oc i det fall att vindhastigheten är lika med noll så bildas ett varmluftsskikt utanför den värmestrålande ytterväggen. Eftersom värmeförlusten är en funktion av AT, så minskar förlusten (och kan rent av närma sig noll) om varmluftskiktet inte transporteras bort av någon vindström.

Om det däremot blåser. försvinner det skyddande varmluftsskiktet i snabb takt, och även ett litet ATvärde kan ställa til med betydande värmeförluster, beroende på vindhastigheten.

Vindens värme tas tillvara

Men Magnus von Platen nöjer sig inte med att peka ut vinden som en stor bov i energidramat. Han är också på det klara med att den värmeenergi. som vinden stulit under sin framfart faktiskt kan stjälas tillbaka.

WRE-systemet (wind reduction energy), som han är pappa till. är ett internationellt patenterat kollektorsystem med dubbel verkan: dels suger det på ett effektivt sätt energi ur uteluften. och dels fungerar det som en [åtminstone delvis) vindskyddande skärm.

WRE-Kollektorn består av ett relativt glest raster som fungerar som kontaktyte.

”Det är ytterst viktigt”, framhåller von Platen, ”att vinden har passage genom rastrets maskor. Om luftrörelsen stoppas upp i alltför hög grad reduceras den värmeupptagande effekten. Genom att rastret är så glest, spelar eventuell isbildning ingen större roll — tvärtom drar man nytta av den, eftersom temperaturen håller sig kvar på noll grader så länge som isbildningen pågår. Och vill man eventuellt frosta av systemet så är det enkelt: det är bara att sparka till arrangemanget en gång så trillar isen av…”

Rastrets aluminiummaterial är ihåligt, och i kaviteterna sker en snabb cirkulation av glykol som fungerar som brajn (kanske föredrages den anglosachsiska stavningen ”brine”). Brajnet håller en temperatur som ligger något under utetemperaturen. och tvingar därigenom den omkringliggande luften att avge en del av sitt värmeinnehåll.

Magnus von Platen, live at home, i sin upp finnarverkstad.

Genial uppfinnin ”Mean kunde kanske säga att jag i det här sammanhanget har utnyttjat min utvidgade K-värdesteori på ett omvänt sätl. En vindexponerad husvägg förlorar ju stora energimängader till den förbirusande, kalla uteluften. och på precis samma sätt förlorar naturligtvis luftmassan sin energi till det ännu kallare brajnet i kollektorn.” säger von Platen. ”Och sedan är det bara att pumpa ut den upptagna energin med hjälp av en värmepump”

De energivärden som von Platen har upprnätt i WRE-systermet är smått fantastiska. Sämst fungerar systemet vid en kombination av torrt väder och vindstilla, och omvänt gäller att de bästa värdena fås vid blåst och hög luftfuktighet — d v s vid förhållanden då energin behövs allra mest. Här ligger en av WRE-kollektorns geniala sidor: kurvan för energiutvinningen följer ganska strikt kurvan för husets energiförluster.

Systemet fungerar dessutom väl ända ner till —19?C. Vid låga temperaturer [i vissa fall t o m över nollpunkten) får en vanlig värmekollektor problem, p g s sina mycket täta lameller som ger stark isbildning och i värsta fall kan förvandla hela kollektorsystemet till en enda stor klump av is som inte upptar någon värme överhuvudtaget. WRE-systemets glesa raster påverkas som redan nämnts positivt av isbildning.

”En vanlig villavärmepump utnyttjar c. 2500—3000 m? luft per timme. Du kan själv enkelt räkna ut vilka luftmängder som WRE-kollektorn exponeras för. Ett åtta kvadratmeters energistaket av WRE-typ passeras per sekund av 48 m? luft vid 6 m/sek vindhastighet. Det ger 2880 m? per minut! Sextio gånger normalpumpens luftgenomströmning, alltså. Det är mot den bakgrunden som WRE-systemets mycket goda värden måste betraktas, och då blir

Forts. på sid. 2 21