Kylrum och frysdiskar

Med EC-motorer blir livsmedelsbutikernas kyldiskar inte några energislukare

I Sverige finns det drygt 5 000 livsmedelsbutiker. Eftersom svenskar är storkonsumenter av fryst mat, och trenden går mot ett ut ökat kylsortiment i butikerna, har antalet kyl- och frysdiskar i butikerna också ökat. Kylar och frysar kan stå för hela 50% av en butiks energianvändning. Möjligheterna till energieffektivisering är dock stora och en av de effektivaste åtgärderna är att ersätta äldre AC-fläktar och motorer med modernare versioner med EC-teknologi. I ett reportage i SVT för några år sedan kallades kyldiskarna för ”energislukare” sedan man konstaterat att fem meter kyldisk under ett år förbrukar lika mycket energi som en eluppvärmd villa. När EC-motorer ersätter AC-motorer kan dock fläktarnas elförbrukning reduceras med upp till 70%.


Av den totala energiförbrukningen i en mellanstor svensk livsmedelsbutik används knappt 50% till kylar och frysar, 27% används till belysning och 13% till fläkt- och klimat system. Att det i en livsmedelsbutiks kyl- och frysdiskar kan finnas flera hundra fläktmotorer av typen skärmpolsmotorer, AC-motorer, är ett hinder när målet är en betydande energieffektiviseringar. De använder stora mängder energi, har låg verkningsgrad och avger mycket värme vilket inte är önskvärt i en butiksmiljö. Att det är för varmt i många svenska kyldiskar är också ett omdiskuterat problem. Sverige tillåter en temperatur på plus 8 grader medan riktmärket i andra europeiska länder är 4-6 grader. Genom att ersätta äldre AC-motorer (asynkrona motorer) med moderna EC-motorer (elektroniskt kommuterade) kan elförbrukningen reduceras med upp till 70% samtidigt som värmealstringen minskar.

En mindre livsmedelsbutik kan ha 200 fläktar i kyldiskarna
Att svenskarna ligger trea i världen efter USA och Irland när det gäller konsumtion av fryst mat märks i våra livsmedelsbutiker. Kyldiskarna blir allt fler och den trenden kommer sannolikt att fortsätta. Kylar och frysar kan stå för cirka 50% av energianvändningen i en livsmedelsbutik, men det finns stora möjligheter att minska energiavändningen. När BeLivs, Beställargruppen Livsmedelslokaler, korade ”Årets Energiklokaste butik 2015” var det en butik som halverat energianvändningen genom att bland annat byta ut ventilationen, byta till LED-belysning i frysar och kylar och sätta på dörrar och lock på alla frysar och kylar. Butiken har genom åtgärderna reducerat kostnaden för elförbrukningen från 600 000 till 300 000 kronor per år. De vinnande åtgärderna illustrerar på ett bra sätt att det finns en mycket stor energisparpotential. Ändå kan ännu mer göras och en åtgärd som ännu inte fått så stort genomslag är att ersätta AC-motorer i kyl- och frysdiskarna med moderna EC-motorer.
I en mindre livsmedelsbutiks frysdiskar kan det finnas 200 fläktar. Ett vanligt mått är att det på varje längdmeter frysdisk finns två fläktar i drift och ett byte till EC-teknologi kan jämfört med konventionella AC-motorer ge en energi besparing på cirka 70%. Detta motsvarar 38 MWh el per år (38 000 kWh) och då priset för 1 kWh kan vara närmare 1 kr så handlar om en betydande reducering av en butiks energinota. Att C02-utsläppen kan reduceras med över 22 ton per år är också en bonus för miljömedvetna butiker.
Möjlighet till varvtalsreglering en viktig fördel med EC-motorer
Det som gör EC-motorerna så mycket energieffektivare jämfört med AC-motorer är att de har permanentmagneter som skapar det magnetiska fältet och elektroniskt kommuterad likström (EC, Electronic commutation) för att skapa rotation. Med kommutering menas att strömmens riktning kontrolleras med givare och en vanlig benämning på EC-motorer är också BLDC-motorer (BrushLess Direct Current Motor). I traditionella likströmsmotorer sker kommuteringen mekaniskt med hjälp av kolborstar. Elektronisk kommutering innebär att motorns varvtal kan kontrolleras på ett mycket effektivt sätt och all regler- och styrelektronik är integrerad i motorn. Varvtalsområdet är också brett med bibehållen hög verkningsgrad och EC-motorn ger en energisnål och tyst drift i kombination med direktdrivna fläktar. Konstruktionen hos EC-motorerna gör att en större del av den tillförda energin skapar rotation och en mindre del går till förlustvärme. Verkningsgraden blir därmed högre jämfört med en AC-motor där växelström ger upphov till växlande magnetiska fält inne i motorn som får den att rotera. En stor del av den tillförda energin går dock förlorad i form av värme i AC-motorn.


EC-teknologi i förångare, kondensatorer och ventilationssystem
Applikationsområdet för EC-motorer och EC-fläktar är brett i en livsmedelsbutik. Kylar och kyldiskar är ett aktuellt exempel men EC-teknologin ger också kondensorer bättre kylprestanda och minskad energiförbrukning, förångare blir energieffektivare, luftridåer och ventilation effektivare och mindre energikrävande. I många butiker som producerar egen mat finns det också ugnar som är utrustade med specialanpassade EC-fläktar som klarar höga temperaturer och förbättrar arbetsmiljön. Det finns också mycket små lågspänningsfläktar som tagits fram för kyldiskar med LED-belysning. ebm-papst är med närmare 12 000 anställda och försäljning i närmare 60 länder ett av världens största företag när det gäller utveckling och tillverkning av energieffektiva EC -fläktar och EC-motorer. Björn Jonsson som är marknadschef hos ebm-papst i Sverige ser en tydlig trend att intresset för EC-fläktar och EC-motorer blir allt större. Inte minst gäller det från livsmedelssektorn som också är ett prioriterat marknadssegment för ebm-papst.

Redan för ett tiotal år sedan pekade ett forskningsarbete vid KIB i Stockholm på de fördelar och möjligheter som då fanns till effektivare systemlösningar i livsmedelsbutiker när det gäller styrning och övervakning. Man konstaterade då att lösningarna inte var så vanligt förekommande men att de kunde förväntas öka i framtiden i takt med att kostnaden för tekniken sjunker och energikostnaden ökar.

Samma fysiska mått förenklar modernisering av kyldiskar
Det kan vara lätt att tro att en modernisering av en befintlig kyldisk med EC-motorer ska vara komplicerat, men det är precis tvärtom. ebm-papst har utvecklat en EC-fläktmotor (typ iQ) som spar cirka 70% el och har samma fysiska mått och fästpunkter som konventionella AC-motorer. En litet räkneexempel visar också på energisparpotentialen. Om hundra AC-motorer ersätts med lika många iQ-motorer (typ iQ3612) kan elförbrukningen beräknas minska med cirka 19 300 kWh per år. Med ett elpris på 1 kr kWh innebär det en årlig kostnadsminskning på 19 300 per år samtidigt som C02-utsläppen minskar med 11 966 kg under ett år.

Det var på 60-talet som ebm-papst började utveckla EC -teknologin och sedan har tekniken förfinats och vidareutvecklats i takt med att den gjort allt större insteg inom exempelvis ventilationsområdet. Företaget har under de senaste åren utvecklat nya EC-lösningar specifikt för de behov som finns i livsmedelsbutiker, stormarknader och gallerior. När Gallerian Domino i Norrköping för ett par år sedan moderniserade ventilationssystemet med två dubbelmonterade kammarfläktar av EC-typ minskade elförbrukningen med 100 000 kWh per år. Möjligheten till styrning av fläktarna gör att ventilationen anpassas till komfort- behovet i gallerian, och även om fläktlösningarna i kyldiskar är be tydligt mindre är det samma kombination av EC-teknologi och styrmöjligheter som ger energispareffekten i livsmedels butikerna.
Effektivare EC-motorer och fläktar för tuffa hygienkrav i kylrum
Även om EC-teknologin har utvecklats långt sker det en fortsatt utveckling med målet att öka effektiviteten, minska energiförbrukningen och förenkla moderniseringen av exempelvis kyldiskar. En av de senaste motorerna på marknaden har beteckningen NiQ och är avsedd att användas för distribution av kalluft i förångare och kondensorer samt i kyldiskar. Motorn har optimerats för applikationer med lägre hastigheter (800 - 2 000 rpm) och då fläkthuset är av plast istället för aluminium passar NiQ särskilt väl i livsmedelsmiljöer som exempelvis grönsakskylar. Att den finns tillgänglig i tre storlekar (5, 12 och 18 W) gör den nya motorn kan ersätta ett flertal storlekar av de äldre AC-motorer som finns i dagens kyldiskar.

Något som präglar den utvecklingen inom fläktområdet är att nya produkter tas fram som närmast är skräddarsydda för olika kylapplikationer. Ett exempel på det är fläktserien AxiCool som passar särskilt väl för de krav på bland annat hygien och livsmedelskvalitet i kylrum. Avancerad styrning gör det möjligt att optimera kyl- och upptiningscyklerna samtidigt som energiförbrukningen minimeras. Fläktarna tål att utsättas för mycket vatten i samband med rengöring (skydd motsvarande kapslingsklass IP54) och de har en slät yta utan synliga skruvar. En viktig fördel med den släta ytan är att risken för att smuts ska få fäste minimeras. Fläktarna med gångjärn underlättar också rengöring av fläktförångare och värmeväxlare enligt specifikationerna för HACCP. När det är dags för rengöring är det är bara att lossa på skruvarna och öppna fläkten.
Mycket att vinna på styrning av kondensorer
Den tekniska utvecklingen inom EC-området har även tagit hänsyn till den som ska installera nya fläktmotorer i exempelvis kyldiskar. Företaget ebm-papst har en fläktmotor som kan kompletteras med en monterbar kontrollenhet och styrning via 0-10 Vdc signal. Motorerna har uttag för anslutning av exempelvis temperatursensorer och behöver därmed ingen extern strömförsörjning. Programmeringen kan ske med en mobil programmeringsenhet som har en an vändarvänlig meny. För installatören är det därför enkelt att optimera driften i jakten på energibesparingar men också med hänsyn på optimal temperatur för den frysta maten i ett kylt utrymme. På de större EC-fläktarna för kondensorer finns det i regel redan inbyggt så att man kan styra med en analog signal eller MODBUS-RTU.

Även för kondensorerna finns mycket att vinna. På ett kylbatteri har man många gånger ett antal axialfläktar som går parallellt. Vid reducerad last kan man då istället för att stänga av fläktar reducera varvtalet på alla fläktar och däri genom få samma flöde men istället få det fördelat över hela kylbatteriet. Vid 100% drift av ett kylbatteri med tex 4 st fläktar kan man räkna med en minskning av energiförbrukningen på ca 10% genom att motorerna i sig har högre verkningsgrad. Medan man vid 50% drift får en reduktion av 77% genom att låta fläktarna gå på 50% av varvtalet istället för att stänga av hälften (2 st.) av fläktarna. Detta förenklas också av att man kan styra fläkten med den inbyggda elektroniken. Anledningen till det har med fläktars egenskaper att göra då en fläkt som går på 100% av varvtalet behöver minst fyra gånger högre axeleffekt i jämförelse med en som går på 50%.

Det råder knappast någon tvekan om att EC-teknologin har många fördelar jämfört med konventionella AC-motorer och fläktar. Energivinsterna blir betydande samtidigt som nya möjligheter finns att optimera kylprocesserna med fläktlösningar som utvecklats specifikt för livsmedelsbutikernas behov. Det är också betydligt enklare än vad många tror att byta ut äldre AC-motorer mot EC-motorer i kyldiskar, kondensorer eller förångare. De fysiska måtten och infästningspunkterna är i många fall desamma. För installatörerna innebär EC-teknologins möjligheter till styrning, genom den integrerade styr- och drivelektroniken, också att man kan ta en mycket aktivare roll när det gäller att hjälpa kunderna mot målet att spara energi.
Läs mer:
NiQ – Ny generation med energisparande EC-motorer för kyldiskar
Den kompakta motorn är det senaste tillskottet i ebm-papst iQ-serie och är både mer effektiv och ekonomisk. NiQ är en EC-motor lämplig för användning i bland annat kyldiskar.
AxiCool – fläktar utvecklade för krävande kylapplikationer
Fläktarna i ebm-papst AxiCool-serie har utvecklats för de specifika krav och behov som finns inom olika kylapplikationer. Fläktlösningar är både energieffektiva och hygieniska för en optimal livsmedelskvalitet.
Energibesparande fläktar och motorer (ESM)
ebm-papst energibesparande fläktar och motorer (ESM, Energy Saving Motors) används inom många olika och ofta krävande applikationsområden. Exempel på områden där kraven är höga är i luftkonditionerings- och kylsystem.
Energibesparing med kreativa installatörer och nya fläktlösningar
Allt större fokus på energibesparingar, bättre konsumentkomfort och livsmedelskvalitet skapar en stor marknad för installatörer. Uppskattningsvis finns det över 100 000 fläktar i svenska matbutikers frysdiskar, varav många av dessa inte är särskilt energieffektiva.