Paul Tengesdal Vannbårne energianlegg Distribusjonssystemercova.no/cova_bok_vannvaarne_energianlegg/cova-bok-vannbaarne... · ny regulerings-strategi, ved hjelp av magnetventiler,

Paul Tengesdal

Vannbårne energianleggDistribusjonssystemer

Utgave 2012

Denne boka er tilegnet alle dem som strever for å få mer energi-effektive varme- /kjøleanlegg

2 COVA / Vannbårne Energianlegg ©

Energisparing – vårt felles ansvar


Flere internasjonale studier viser at energieffektivisering er det enkleste og billigste klimatiltaket, og det er derfor bred politisk og faglig enighet om at energieffektivisering må prioriteres. Energieffektivisering i bygg bidrar til å erstatte forurensende energikilder i andre sektorer og reduserer behovet for ny kraftproduksjon. Den mest miljøvennlige energien er den man slipper å produsere. En betydelig andel av tiltakene vil dessuten være både samfunnsøkonomisk og bedriftsøkonomisk lønnsomme.

I Norge arbeider myndighetene med følgende energimål og tiltak:• Krav om passivhusnivå i 2015• Krav om «nesten nullenergibygg» med tilnærmet 100 % fornybar varmeforsyning i 2020• Krav til dokumentasjon av totale miljøbelastninger• Økt fokus på arealeffektivitet i forskriftene 2015• Krav til individuell energimåling og avregning av enkeltleiligheter og leietakere fra 2015• Legge tilrette for enkle prosesser for fritak fra tilknytningsplikt til fjernvarme for energi-

effektive bygg• Kommuner oppfordres i plansammenheng, å premiere utbyggere som vil bygge med høyere

energistandard enn forskriftskravene• Etablering av forutsigbare tilskuddsordninger til energi-effektive bygg• Konsulent hjelp og investering til tiltak med høy energibesparelse• Frem til 2040 – tilskudd til kostbare enkelttiltak med høy energibesparelse for å drive fram

teknologiutvikling og innhente erfaring• Forbildeprosjekter

Energisparepotensial i Twh/år med 5 års intervall fram mot 2040

2015 2020 2025 2030 2035 2040Yrkesbygg 1,9 4,8 8,9 13,7 19,1 24,7Boliger 2,6 6,1 10,6 15,8 21,4 27,1Totalt 4,5 10,9 19,5 29,4 40,5 51,8

Revidert EU‐direktiv om «Bygningers energimessige yteevne»

Bakgrunn for direktivet: EU forpliktet seg i 2008 til å redusere energibruken med 20 % innen 2020 og sikre, at 20 % av energibruken ble dekket med fornybare energikilder. Det Europeiske Råd vedtok å øke energieffektiviteten med 20 % innen 2020.

EU identifiserte bygningssektoren som et av de markeder med det største energisparepotensialet. Bygningssektoren er ansvarlig for 40 % av energibruken og 35 % av de samlede emisjoner. Boligsektoren med en andel på 26 % av det samlede energibruk har et større potensial for forbedring enn yrkesbyggsektoren. En forbedring av bygningers energieffektivitet er den mest effektive måte å redusere energibruken...


ForordDenne fagboka er tenkt som en nyttig håndbok for rådgivende ingeniører, rørentreprenører

og andre som arbeider med prosjektering, utforming, montering og regulering av vannbårne varme- og kuldeanlegg.

Boka har blitt til gjennom mitt arbeid med slike anlegg gjennom 20 år, og mine kontakter med fagmiljø og eksperter innen dette fagområdet. Spesielt vil jeg nevne professor Vojslav Novakovic som gjennom SINTEF, Trondheim i 1991 foretok simuleringer på dataanlegget om en ny regulerings-strategi, ved hjelp av magnetventiler, kunne nyttes i vannbårne anlegg.

Men også min kontakt med Arvid Grindal, Oslo har vært nyttig for meg. Han har drevet utstrakt forskning, undervisning, kursvirksomhet og publisert en rekke fagartikler og skrevet lærebok innen regulering. Videre må nevnes professor, dr.ing. Bent A. Børresen, Oslo som har vært en utrettelig inspirator og forbilde, gjennom sine mange foredrag og fagartikler.

I Sverige har jeg hatt nært samarbeid med Hugo Brännstrøm, Luleå som nok er mest kjent for hans utvikling av det frostsikre vannbatteriet, og hans pionerinnsats med å skape det innjusteringsfrie radiatorsystemet. Han har også skrevet en rekke fagartikler innen distribusjon av vannbåren varme.

Kanskje den aller beste opplæringen for meg har vært møte med de enkelte brukerne, og kunnskapen om de dagligdagse problemene som forekommer med vannbårne systemer. Dette er årsak til at boka er laget mest mulig praktisk, beregnet for den «jevne mann». Kunnskapsheving på dette nivået vil bidra sterkt, til å lage gode, fremtidsrettede vannbårne anlegg.

Energisparing har også fått en gjennomgående oppmerksomhet i boka. Det er viktig å ha i minne – et varme- /kjølanlegg vil være i drift i mange 10-år fremover.

Når du skal gå igang med prosjektering av varme- /kjøleanlegg bør du starte med kapittelet «Prosjektering» side 17. Her vil du finne sidehenvisninger som hjelper deg videre på detalj-nivå, men og hvor du finner mer lesestoff om emnet.

Så vil jeg takke alle som har støttet meg med bok-prosjektet og sett nytten av en slik fagbok. Nå håper jeg boka er så pass omfattende at den kan bli til nytte og glede for deg i flere år fremover. Og så håper jeg den kan gi deg inspirasjon til å lage mer energi-effektive varme- og kjøleanlegg fremover.

Bjerkreim, juli 2012

Paul TengesdalCOVA AS


I denne boka skal vi se nærmere på de forskjellige tekniske komponentene i distribusjonssystemet, hvordan de virker og anvendes. Dette er grunnleggende kunnskaper. Det er og viktig for å kunne nå målene om mer energi-effektive bygg. Og til sist er håpet, at dette skal gi grunnlag for å nye, forbedrede og forenklede løsninger i forhold til hvordan problemene løses i dag.


InnholdSide

Prefabrikkert varme- /kjølesentral 11

Energisparing 15

Prosjektering 17

Med varmepumpe i systemet 19

Sirkulasjonspumpe 21

Hydraulisk balanse i varme- /kjøleanlegg 23

Optimal energi-innstilling av pumpa 31

Systemoppbygging 33

Effektregulering 35

Varme- og kjølebatterier 39

Frostsikring av varmebatteri 41

Radiatorer 43

Gulvvarme 45

Snøsmelting og gateoppvarming 47

Trykkekspansjonskar 49

Filter i rørnettet 51

Vannbehandling med «Niprox-metoden» 53

Gjennomskylling av anlegget 55

Trykkprøving av anlegget 57

Idriftsetting 59

Dokumentasjon 61

Design /anleggs-eksempler 63


«Energieffektivitet er ikke et eget produkt, men en egenskap ved ulikeprodukter og tjenester. Effektive løsninger krever ofte at flere produkter eller systemer jobber godt sammen…»

(Lavenergiutvalget 2009)


Noen viktige huskeregler!

Du har nå i hende en teknisk fagbok som omhandler de viktigste emnene vedr. distribusjon i vannbårne energianlegg. Nedenfor finner du noen viktige huskeregler som alle som leser boka bør kunne. Les gjennom dette før du går videre. Begrunnelsen for disse huskereglene finner du detaljert beskrevet under de enkelte avsnitt utover.

PREFABRIKKERTE VARME- /KJØLESENTRALER:• COVA VARME- OG KJØLESENTRALER FÅR DU 100% ETTER DINE ØNSKER –

DER FINNES LØSNINGER FOR ETHVERT TEKNISK ROM.

ENERGISPARING:• ENERGISPARING I VARME- /KJØLEANLEGG GIR STOR GEVINST, BÅDE I DRIFT

OG I MILJØ.• I ALLE STØRRE ANLEGG PLASSERES PUMPESENSOR LENGST UTE I

RØRNETTET. DET ER GOD ENERGISPARING.

MED VARMEPUMPE I SYSTEMET:• MED VARMEPUMPE I ANLEGGET, SKAL DET ALLTID VÆRE INSTRUMENTERING

FOR ENERGIOPPFØLGING.

SIRKULASJONSPUMPE:• DET TAS UT PUMPE SOM LEVERER VANNMENGDE LIK SUMMEN AV

FORBRUKERNE, OG MOT TRYKKFALLET TIL DEN FORBRUKEREN SOM LIGGER LENGST BORTE.

• INNSTILL ALLTID PUMPA ETTER DET GUNSTIGSTE DRIFTS-FORHOLDET.

HYDRAULISK BALANSE I VARME- /KJØLEANLEGG:• I VARME- OG KJØLEANLEGG SKAL DET ALLTID BRUKES TRYKK-UAVHENGIGE

REGULERINGS-VENTILER.

OPTIMAL ENERGI-INNSTILLING AV PUMPA:• INNSTILL PUMPETRYKKET MOT MINIMUMTRYKK FOR DEN KRITISKE VENTIL.

EFFEKTREGULERING:• I MENGDESTYRTE ANLEGG KAN REGULERINGSVENTILENE PLASSERES HVOR

SOM HELST LANGS RØRNETTET (UNNTATT FOR VARMEBATTERI P.G.A. FROST-SIKRINGEN).

• I MENGDESTYRTE ANLEGG BRUKES KUN TURTALLSREGULERTE PUMPER.• DIMENSJONER RØRNETTET MED MINDRE RØRMOTSTAND ENN 150 Pa/m.

VARME- OG KJØLEBATTERIER:• BRUK REN MENGDESTYRING FOR REGULERING AV VARME- OG KJØLE-

BATTERIER.

FROSTSIKRING AV VARMEBATTERI:• FROSTSIKRING VIA ROTERENDE VARMEGJENVINNER KAN BRUKES FOR

DIMENSJONERENDE UTE-TEMPERATURER NED TIL –25-30ºC.


RADIATORVARME:• RADIATOREN SKAL ARBEIDE INNENFOR DEN «STEILE» EFFEKTKURVEN.

GULVVARME:• GULVVARME-ANLEGG ER TIL EN VISS GRAD SELVREGULERENDE.• LUFT-TEMPERATUREN KAN SENKES MED OPPTIL 2ºC.• MED GULVVARME PÅ GRUNN, BRUK MIN. 250 PORE-ISOLASJON.

SNØSMELTEANLEGG• BRUK SNØSMELTEANLEGG KUN HVOR BEHOVET VIRKELIG ER TILSTEDE.

TRYKKEKSPANSJONSKAR• BRUK ALDRI FOR SMÅ EKSPANSJONSKAR.• DRIFTSTRYKKET SKAL MIN. VÆRE STATTISK HØYDE + 1 METER.

FILTER I RØRNETTET:• I TILLEGG TIL HOVEDFILTER SKAL DET OGSÅ BRUKES FILTER OMKRING UTE

I ANLEGGET.• FILTER SLØYFES KUN OM DET NYTTES NIPROX VANNBEHANDLINGS-METODE

VANNBEHANDLING:• LEVERANDØRER AV VANNBEHANDLING MÅ KUNNE DOKUMENTERE;

FORVENTET LENGER LEVETID, REDUSERTE INVESTERINGS- VEDLIKEHOLDS- OG FYRINGSUTGIFTER.

• BRUKES NIPROX VANNBEHANDLING, KAN MIKROBOBLE-UTSKILLER OG FILTER SLØYFES PÅ ANLEGGET.

• DET SKAL INNGÅS EN VEDLIKEHOLDSAVTALE MED AVTALT FASTE BESØK.

GJENNOMSKYLLING AV ANLEGGET:• GJENNOMSKYLLING (FLUSHING) AV ANLEGGET ER EN DEL AV LEVERANSEN,

OG SKAL ALLTID GJENOMFØRES. DET SKAL DOKUMENERES AT DETTE ER FORETATT I.H.T. INSTRUKS.

TRYKKPRØVING AV ANLEGGET:• TRYKKPRØVING AV ANLEGGET MED DOKUMENTASJON ER EN DEL AV

LEVERANSEN, OG SKAL ALLTID GJENOMFØRES.

IDRIFTSETTING:• UNDER IDRIFTSETTINGEN SKAL ALL LUFT I ANLEGGET FJERNES.• HUSK Å STENGE AV ALLE LUFTUTSKILLERE MED STENGE-VENTIL ETTER

UTLUFTINGEN.


COVA produserer varme- /kjølesentraler helt etter kundens ønsker, slik at det passer på den enkelte byggeplass. Med andre ord, produksjonen er flyttet fra anleggstedet til fabrikk – det som kalles prefabrikasjon. Med COVA varme- /kjøle-sentraler menes alt utstyr i teknisk rom som kommer «innenfor» energikilden (fjernvarme, kjel, varmepumpe o.l.). Det være seg rør-arrangementet, mikroboble-utskiller, filter, stenge-ventiler, regulerings-ventiler, fordelerstokk og ellers alt utstyr som hører til – samlet i en unit, klargjort for transport og montasje på byggeplass.

Prefabrikkert varme-/kjølesentralDet har vist seg gjennom en rekke tilfeller at det er mulig med prefabrikasjon selv til de aller

trangeste tekniske rom. Oppgaven er kun å planlegge inntransporten, plassering og utførelse på byggeplassen, og så bygge sentralen deretter. Faktisk er det enklere med prefabrikasjon, men i trange rom kreves det riktignok betre planlegging. Prefabrikasjon har i alle anlegg svært mye for seg når det gjelder; kostnadsreduksjon, kortere byggetid, betre logistikk og ikke minst gode tekniske løsninger. Nedenfor vises noen eksempler på COVA varmesentraler.


Noen forskjellige COVA varme- og kjølesentraler

VIKTIG HUSKEREGEL: - COVA VARME- OG KJØLESENTRALER FÅR DU 100% ETTER DINE ØNSKER – DER FINNES LØSNINGER FOR ETHVERT TEKNISK ROM.


I 2011 ble det levert 540 stk COVA-skap til Studentboliger i Bergen

COVA`s grunnleggere har arbeidet med innreguleringsfrie varme- og kjøleanlegg helt siden 1991. Da ble de første forsøk satt i gang. Målet var å komme fram til et mengdestyrings-system som var enklere, sikrere og billigere enn datidens løsninger. Dette har bedriften lykkes med, og COVA-ventilen ble utviklet. Siden har bedriften utviklet nye tekniske løsninger for både COVA varme- /kjølesentraler og for COVA-skapet.

COVA ble en av vinnerne!

COVA har gjennom de siste år hatt en formidabel vekst. Dette er belønnet med en pris som kårer de 50 raskest voksende teknologiselskapene i Norge. Vinnerne av denne prisen varierer fra store til små offentlige og private selskapene, de kommer fra alle segmenter innen teknologi; programvare, maskinvare, kommunikasjon, trådløs teknologi og biovitenskap. Selskapene konkurrerer om en prosentvis årlig vekst i omsetningen over en femårs-periode.

I 2011 kom COVA på 24. plass på denne lista for Norge.

Den prestisjefylte årlige prisen som Deloitte Technology Fast 50 deler ut til de 50 raskest voksende teknologiselskapene i Norge basert på egenutviklet teknologi.


Rørentreprenørens kvalitetssikringCOVA leverer alle varme-/kjølesentraler etter kundens ønske. Det er helt avgjørende for en

vellykket leveranse at alt er fastlagt før produksjonen starter. Derfor; benytt nedenfor sjekkliste som ledd i kvalitetssikringen. Husk; det er langt billigere å gjøre et grundig kvalitetssikringsarbeid i starten, framfor å måtte foreta endringer etter at produktet er ferdiglevert.

1. Dimensjonering

|_| Anleggs-temperaturer|_| Effekter|_| Rør-dimensjoner

2. Alle vannmengder påført

|_| Vannmengder på systemtegning

3. Trykkfall angitt

|_| Hva er kritisk kurs?

4. Pumper

|_| Spenning|_| Enkelpumpe / tvillingpumpe|_| Våtløper / tørrløper

5. Plassering pumpesensor

|_| På pumpa|_| Ute i anlegget

6. Avlufting / filter

|_| Mikrobobleutskiller|_| Hovedfilter og filter ute i anlegget|_| Vannbehandlingsutstyr

7. Temperatur / trykkavlesing

|_| Plassering temperatur-følere|_| Sikkerhetsventil - blåsetrykk

8. Automatikk

|_| Innregulerings-ventiler|_| Reguleringsventiler med motor|_| Energimålere

9. Tilkoblingsstusser

|_| Rør-dimensjon|_| Rekkefølge på fordelerstokk|_| Retning på rørstusser

10. Hovedmål på sentral

|_| Inntransport-åpninger|_| Plass i tekn. rom

11. Annet utstyr

|_| Trykkuavhengige motor-ventiler|_| Dynamiske strengregulerings-ventiler|_| Differansetrykk regulatorer

12. Tegninger

|_| Korrekt systemtegning|_| Grensesnitt for leveransen|_| Er alle opplysninger med?

13. Spesielle ønsker

|_| Er dette angitt?

Ansvarlig for kvalitetssikringen:

Dato.................Sign.................................................


Energisparing må være den overordnede målsettingen for alle bygg, helt fra de først byggeskisser, hvordan bygget orienteres på tomta, tilgjengelig energi, distribusjons-systemet og senere under detaljprosjekteringen; valg av de enkelte komponenter. Husk at et bygg med sin teknisk installasjon skal være i drift i mange år fremover. Da vil et grundig forarbeid gi økonomisk gevinst så det monner.

EnergisparingFor å redusere energiforbruket i bygg kan det gjennomføres mange sparetiltak; alt fra betre

rutiner og automatikk for energistyring, isolerings-tiltak, utskifting av utstyr og installasjon som effektiviserer energibruken; varmegjenvinning, solvarmeanlegg, varmepumper o.l.

Energien til bygget fordeler seg til ulike distribusjonssystemer som; gulvvarme, radiator og konvektor-anlegg, oppvarming av ventilasjonsluft og til varmtvanns-beredning.

Sirkulasjonspumpa er en betydelig energislukende komponent i varme- /kjøleanlegget. Det har pumpeprodusentene gjort mye med, slik at det i dag kan nyttes pumper med bare brøkdeler av energiforbruken mot tidligere tiders pumper. Men regulerings-utstyret som i dag brukes, er også en betydelig energisluk. Dette er ytterst få klar over. I denne boka vil dette emnet bli behandlet flere steder utover.

Skal en oppnå optimal energiutnyttelse i bygg, må en ha dette emnet for øyet, helt fra de første ideskisser over bygget foreligger. Start derfor med energikilden, og hvilke muligheter som foreligger. Når denne er fastlagt, bestemmes distribusjonssystemet. Her er det også mange muligheter, men ingen system er mer fleksibelt enn vannbåren varme, og som etterhvert er blitt et myndighets-krav for bygg over en viss størrelse. Når så deretter, når anlegget detaljprosjekteres, må kravet til energiutnyttelsen fortsatt være det overordnede målet. Først da får man den største mulige energiutnyttelsen, og vil ha glede av et slikt bygg gjennom mange 10-år.

Energisparing betyr mindre miljø-forurensing

Pumpevalg er helt avgjørende for energisparingen. Men det er enda viktigere med regulerings-utstyret. Dersom det anvendes regulerings-ventiler av fabrikat Frese, type OPTIMA vil det gjennom et normalår kunne oppnås betydelige besparelser.

En pumpe som er frekvensregulert og innstilt på konstant trykk vil eksempelvis kunne spare godt 7.000 kWh gjennom et normalår i forhold til om den gikk med konstant kurve drift. Dersom det i tillegg settes inn Frese-OPTIMA regulerings-ventiler over hele anlegget vil besparelsen kunne bli ytterligere 30.000 kWh, altså en total besparelse på 37.000 kWh. Det betyr redusert utslipp av farlige klimagasser. Ved bruk av kullkraft, et årlig redusert utslipp med 17 tonn CO².

Se også tegning neste side.

VIKTIG HUSKEREGEL:- ENERGISPARING I VARME- /KJØLEANLEGG GIR STOR GEVINST, BÅDE I DRIFT OG I MILJØ.


Pumpestyring og energibesparelse

Det kan spares mye energi ved riktig valg av pumper og plassering av pumpesensor

• Tradisjonelle anlegg med konstant flow eller pumper som kjører etter konstant kurve, har et høgt energiforbruk.

• Anvendes trykkstyrte pumper spares 10 – 20 % energi.• Anvendes ekstern pumpesensor i anlegg med differansetrykk-regulatorer, øker besparelsen

betydelig – opptil 50%.• Anvendes Frese-OPTIMA slik tegning over også viser, fordobles energibesparelsene

sammenlignet med anlegg hvor kun differansetrykk-regulatorer anvendes.• I anlegg med meget varierende belastning i forskjellige deler av bygningen, kan det være

nødvendig å anvende flere eksterne pumpesensorer.

VIKTIG HUSKEREGEL:- I ALLE STØRRE ANLEGG PLASSERES PUMPESENSOR LENGST UTE I RØRNETTET. DET ER GOD ENERGISPARING.


Før du går i gang med prosjektering bør du lese gjennom dette kapittelet. Her får du mange råd om hvordan du kan bygge opp enkle, driftsikre og maksimalt energisparende anlegg.

ProsjekteringMengdestyrte anlegg

I denne boka finner du kun anlegg som er mengdestyrt. En mengdestyrt reguleringskurs har ingen pumpe i kretsen. Væskemengden transporteres av en pumpe i hovedfordelings-nettet, og endrer seg etter energibehovet. I mengdestyrte systemer forsøker en å holde temperaturen konstant, og så reguleres væskemengden i stedet. Se side 33 og side 63.

Høyeste anbefalt temperaturnivåerLavere temperaturer kan anbefales i systemer med varmepumper eller andre

lavtemperaturkilder og spesielt i bygg med lavt effektbehov til oppvarming.

Varmebehov Varmeforbruker TemperaturnivåRomoppvarming Radiator 60/45 ºC 1)Romoppvarming Gulvvarme 40/35 ºC 2)Romoppvarming Strålevarme 80/60 ºCRomoppvarming Aerotemper 60/40 ºCVentilasjon Batteri 50/30 ºCVarmt tappevann Varmeveksler 70/30 ºC 3)Gatevarme Varmeveksler 50/30 ºCBassengoppvarming Varmeveksler 50/30 ºC

1) Radiatorer med termostater må ikke dimensjoneres med for stor temperaturdifferansen da lave vannmengder kan gi utilsiktede problemer med luft, partikler og temperaturregulering.

2) Tilpasses gulvvarmeoppbygging og varmebehov. Lavere temperatur i betongdekke med fliser og i bygninger med lavt varmebehov.

3) Temperaturer gjelder primærside varmeveksler. Temperatur i bereder bør holde minst 70 ºC. Returvanns-temperaturen i sirkulasjonsledningen og på alle tappesteder skal innen ett minutt være 60 ºC.

Pumper

I dagens moderne anlegg benyttes kun pumper med hastighets-regulering. De kan innstilles på konstant differansetrykk eller variabelt differansetrykk. Se side 21.

Innreguleringsfrie anlegg

Ved bruk av tradisjonelle statiske strengregulerings-ventiler vil vannmengden endre seg i andre deler av systemet når man regulerer på én del. Derfor skal måling og innregulering gjentas flere ganger før den korrekte balansen er funnet. Dette unngås ved bruk av såkalte trykk-uavhengig regulerings-ventiler. I alle slike ventiler finnes en vital komponent, en såkalt differansetrykk-


regulator som holder stabil væskemengde uavhengig av trykksvingninger. Når ventilen er montert leverer den rett væskemengde helt upåvirket av hva som skjer i resten av anlegget. Se side 23.

Energisparing

Det anbefales sterkt å anskaffe den nye og oppdaterte Varmenormen fra Skarland Press. Denne er helt grunnleggende for alle som arbeider med prosjektering.

Filter /vannbehandling

Les mer om dette på side 51 og side 53.

Anleggseksempler

Se side 63.


Varmepumpebasert oppvarmingsystem blir valgt i konkurranse med andre oppvarmings-metoder. Lønnsomheten må således kunne etter-dokumenteres. Vi må vite hva varmepumpa yter, hva den bruker i energi, og hvilke kostnader som påløper i et driftsår. Dette er svært viktig, men ofte vanskelig å gjennomføre fordi anlegget rett ofte ikke opprinnelig er utstyrt for slik måling. Sørg derfor for at anlegget ALLTID er utstyrt med permanent instrumentering til dette formålet.

Med varmepumpe i systemetEnergioppfølging

• Måle avgitt varme-/kjøleeffekt, tilført elektrisk effekt m.m – beregne COP• Måle alle relevante størrelser (temperatur, trykk og volumstrøm)• Avdekke eventuelle avvik og evt. optimalisere anleggsoppbyggingen/-drift ytterligere• Sikre at anlegget går optimalt i hele sin levetid

Måling av temperatur

Temperaturmålinger foretas relativt greit, men husk at målefeil kan lett gi unøyaktige resultater. Viser-termometer i rørnettet har vanligvis alt for stor måle-unøyaktighet til å stole på. Eneste termometer som duger i denne sammenhengen er søyle-termometer. Men også elektronisk avlesing vil være tilfredsstillende. Vanntemperaturen skal avleses for tur og retur fra varmepumpa. Sørg for at målepunktene settes på representative steder slik at korrekte temperaturer avleses.

Måling av flow (volumstrøm)

Denne målingen skal utføres med måleblende som plasseres i hoved-rørnettet på ett rett strekk, med avstand til nærmeste bend som angitt fra måleblende-leverandør. Måle-unøyaktigheten skal være mindre enn +/- 5%.

Måleblende for montasje mellom flenser.

VIKTIG HUSKEREGEL:- MED VARMEPUMPE I ANLEGGET, SKAL DET ALLTID VÆRE INSTRUMENTERING FOR ENERGIOPPFØLGING.


Viktig veileder finner du på nettet:Veilederen er utarbeidet på initiativ av Statsbygg og NVEs byggoperatør. Den er

først og fremst tilrettelagt for mulig bruk av varmepumper i oppvarmingssystem i større bygg. Hensikten med veilederen er å gi byggherren et bedre grunnlag for å sette seg inn i forhold som er viktige for å få et vel fungerende varmepumpeanlegg i sitt bygg. Dernest å gi en god del råd og anbefalinger til rådgivere som ønsker å påta seg konsulentoppdrag innenfor den del av varmepumpeteknikken som anvendes til byggoppvarming.

Erfaring har vist at installerte varmepumpeanlegg i bygg i en del tilfeller ikke gir de driftsdata og besparelser som er forutsatt. Dette skjer til tross for at varmepumpen bygger på kjent teknologi og vel utprøvde komponenter og systemløsninger. I arbeidet med veilederen er det avdekket at grunnen til at det forventede resultat ikke oppnås kort kan sammenfattes som følger:Beslutning om installasjon av en varmepumpe tas på sviktende grunnlag vedrørende virkelig effekt- og energibehov.- Varmekildens leveringskapasitet over året er ikke godt nok fastlagt- Samspillet mellom varmepumpen og byggets/anleggets sekundære varmeanlegg er ikke koordinert og riktig instrumentert og ofte ikke tilpasset det temperaturnivå som gir de gunstigste driftsforhold for varmepumpen.- Oppfølging, kontroll, drift er ikke tilfredsstillende, ofte på grunn av manglende instrumentering og effektivt overvåknings- og driftsanlegg.- Oversikt over helhet mangler, for dårlig koordinering, uheldig entrepriseoppdeling og ansvar for helhet.

Veilederen er et omfattende dokument, denne finner du her:

http://www.statsbygg.no/varmepumpeveileder/varmepumpe.htm


http://www.statsbygg.no/varmepumpeveileder/varmepumpe.htm

Sirkulasjonspumpa er en viktig energisparende komponent i varme- /kjøleanlegget. Derfor er det avgjørende for energisparingen at det velges riktig pumpetype og størrelse, og at pumpa stilles inn på det mest rette driftsforholdet.

Husk at; «Det tas ut pumpe som leverer vannmengden lik summen av alle forbrukerne, og mot trykkfallet til den forbrukeren som ligger lengst borte (kritisk kurs). Da er man alltid sikret at alle forbruker-stedene får nok vann-mengde.»

SirkulasjonspumpeSirkulasjons-pumpa sitter i byggets hjerte og forsyner vann til radiatorer, gulvvarme,

varmebatterier o.l. Det har skjedd mye med sirkulasjons-pumper. Dagens moderne pumper bruker kun halvparten energi av hva de gjorde for bare 15 år siden, men fortsatt stilles enda strengere krav.

Dagens moderne pumper har hastighets-regulering. De kan innstilles på konstant differansetrykk eller variabelt differansetrykk. Velg innstilling etter følgende forhold:

Konstant differansetrykk• Dette er en sikker differansetrykk-regulering for alle typer anlegg.• Når motstanden i rørene er liten i forhold til motstanden i termostatventilene /regulerings-

ventilene.• Om samme differansetrykk kreves uavhengig av antall åpne termostatventiler.

Variabelt differansetrykk• Potensiale for strømsparingen er vesentlig større.• Motstanden i rørene er stor i forhold til motstanden i termostatventilene / regulerings-

ventilene.

VIKTIGE HUSKEREGLER:- DET TAS UT PUMPE SOM LEVERER VANNMENGDE LIK SUMMEN AV FORBRUKERNE, OG MOT TRYKKFALLET TIL DEN FORBRUKEREN SOM LIGGER LENGST BORTE.- INNSTILL ALLTID PUMPA ETTER DET GUNSTIGSTE DRIFTS-FORHOLDET.

Grundfos Magna er en sirkulasjonspumpe som klarer alle økodesignkrav som EU stiller fra 2015.


HUSK AT:

− VANNMENGDEN FRA PUMPA ENDRES PROPORSJON MED TURTALLET DVS: DOBBEL ØKNING AV TURTALLET PÅ MOTOREN GIR DOBBELT SÅ STOR VANNMENGDE

− LØFTEHØYDEN ENDRES MED KVADRATET AV TURTALLET DVS: DOBBEL ØKNING AV TURTALLET GIR FIRE GANGER SÅ STOR LØFTEHØYDE

− EFFEKTEN EDRES MED TREDJE POTENS AV TURTALLET DVS: DOBBEL ØKNING AV TURTALLET KREVER ÅTTE GANGER SÅ STOR EFFEKT

EKSEMPEL:

EN PUMPE HAR TURTALL PÅ 700 O/MIN, GIR 60 L/MIN MOT 1,5 MVS OG KREVER EN EFFEKT PÅ 0,5 KW. TURTALLET ØKES TIL 1400 O/MIN. DETTE FØRER TIL AT VANNMENGDEN ØKER TIL 120 L/MIN, LØFTEHØYDEN TIL CA 6,0 MVS OG EFFEKTEN TIL 4,0 KW.

ENERGISPARING:

SIRKULAJONSPUMPA SKAL ALLTID GÅ MED LAVEST MULIG TURTALL.

Noen sirkulasjons-pumper:

NB! Enkelte tror at innregulering av varme- /kjøleanlegg kan sløyfes når det nyttes turtalls-regulert hovedpumpe. Det er feil! Pumpa har ingen kontroll med kursene den betjener, med bl.a. stort energi-tap som følge. Dette kan du lese mer om flere steder i boka, bl.a. på side 25.

Grundfos TP, TPE Grundfos Magna Grundfos UPE


De fleste kjenner til innregulering av varme-/kjøleanlegg på tradisjonelt vis. Dette kalles for statisk innregulering. Frese A/S, Slagelse, Danmark har en annen løsning som kalles dynamisk regulering. Dette gjør at den tradisjonelle hydrauliske innreguleringen sløyfes helt. I tillegg oppnås mange andre betydelige fordeler som vi skal se nærmer på nedenfor.

Hydraulisk balanse i varme-/kjøleanlegg

Hva er et balansert system?

Et anlegg er innregulert når hele anleggets flow (via sluttkomponenter, fordelings-rør og hovedfordelings-rør) svarer til den flow-mengde som ble fastlagt ved anleggets design.

Den dimensjonerende hydrauliske driftbetingelsen kan simuleres ved å åpne alle de ventiler, som regulerer flowet i henhold til temperaturen (romtemperatur, utendørstemperatur eller medietemperatur), enten med manuelle radiatorventiler, selvregulerende termostatventiler eller motorventiler.

I praksis anbefales det å opprette balansen ved hjelp av et antall strengregulerings-ventiler som innstilles til en bestemt blender-størrelse. Ventilene etablerer deretter, sammen med det øvrige systemet, en eksakt strømnings-motstand, som sikrer korrekt fordeling av væskemengden.

Behovet for innreguleringHvis anlegget ikke oppnår den korrekte balansen, vil dette resultere i en ulik fordeling av

flow-mengden, slik at det vil bli for høy ytelse i noen terminaler og for liten i andre. Resultatet blir at den ønskede oppvarming /avkjøling ikke kan garanteres i andre deler av installasjonen.


Forskjellen på en statisk og en dynamisk strengregulerings-ventil

Produsenter av ventiler angir alltid ventilens motstand med kv-verdi. Denne verdien kalles også ventilens flow-koeffisient. Den defineres som vann-flow (densitet 1 kg/l) gjennom ventilen ved et differansetrykk over ventilen på 1 bar. Dette angis i m³/h. Flow-koeffisienten angis alltid for en helt åpen ventil.

Statiske regulerings-ventiler

Ved statiske regulerings-ventiler kan blender-åpningen (kv-verdi) endres manuelt og fastsettes som en statisk verdi. Kv-verdien avleses så ved å sammenholde innstillings-rattets posisjon med kalibreringskurven for ventilen. Ventilen skal være utstyrt med 2 måle-nipler som måleutstyret til den indirekte flow-målingen kan tilsluttes.

Ventilen kan innstilles ut fra en beregnet trykkfordeling i hele varme- /kjøleanlegget. Men vær oppmerksom på, at beregning på store, komplekse anlegg kan være forbundet med en betydelig unøyaktighet. Derutover kan ventilen innstilles ut fra en justering, som foretas etter at installasjon er ferdig, f.eks. i henhold til proporsjonalmetoden.

Dynamiske regulerings-ventiler

En dynamisk strengregulerings-ventil er en ny type regulerings-ventil, som er kommet på markedet innen for de siste årene. En av dens fordeler er, at den kan innstilles til et bestemt flow og låses fast for å sikre dette flowet.

Ventilen er en dynamisk regulerings-ventil som tar høyde for differansetrykket og automatisk tilpasser den kv-verdi, som er nødvendig for å opprettholde det krevede flow. Ventilens kv-verdi motvirkes automatisk av endringer i differansetrykket, så flowet aldri overstiger det innstilte flow.

Der finnes to hovedtyper av disse ventiler; en som er kalibrert til det nominelle flow på fabrikken, og en hvor designflowet kan innstilles av brukeren før eller etter installasjon av ventilen i systemet, og utenfra etter at systemet er igangsatt. Dynamiske ventiler kan anvendes på basis av det beregnede flow, uten å ta hensyn til trykkfordelingen i systemet.

Kort introduksjon om Frese-teknologien:

Frese leverer bare dynamiske regulerings-ventiler. I alle deres regulerings-ventiler finnes en vital komponent, en såkalt ventilinnsats som holder stabil væskemengde uavhengig av trykksvingninger. Med denne komponenten oppnås en såkalt trykk-uavhengig regulerings-ventil, noe som gir mange helt vesentlige fordeler. Det skal vi se nærmer på.


Innregulering av det hydrauliske system

Hydraulisk innregulering er tradisjonelt meget tidkrevende og kan være vanskelig å oppnå.

Ved bruk av tradisjonelle statiske strengregulerings-ventiler vil flowet endre seg i andre deler av systemet når man regulerer på én del. Derfor skal måling og innregulering gjentas flere ganger før den korrekte balansen er funnet.

Ved bruk av Frese`s dynamiske strengregulerings-ventiler Frese ALPHA og Frese S kan man uten å måle, innstille strengregulerings-ventilen til det ønskede flow.

Der skjer ingen endringer av det innstilte flow selv om der skjer endringer av trykk og flow andre steder i systemet. Kontroller bare at pumpa kjører med det korrekte trykk, så er anlegget innregulert.

Hvorfor skal man anvende dynamisk regulering i stedet for statisk?

Justering av det dynamiske anlegget er hurtig og enkelt. Man skal bare sørge for, at innstillingen av regulerings-ventilen svarer til det nominelle flow. Det er ikke nødvendig å foreta målinger for å sammenligne flowene for de enkelte regulerings-ventiler,

Når funksjonene i en installasjon skal beregnes, er det kun usikkerhet om nøyaktigheten i det beregnede flow. Dynamiske strengregulerings-ventiler eliminerer den usikkerheten, som tidligere hersket om trykkfordeling, og dermed de beregnede kv-verdier for ventilene.

Nå er strengregulerings-ventiler kun nødvendig i de enkelte terminaler. Det er ikke nødvendig å anvende strengregulerings-ventiler i fordelings-rør, hovedfordelings-rør og forsynings-rør. De enkelte terminaler beskyttes 100% mot overflow, uansett belastningsforholdene og -variasjonene i systemet. I et korrekt statisk balansert system kan det oppstå overflow (opptil 400%) i visse terminaler. Energi-sløsing, og opphav til nye problemer!

Det nominelle flow kan ved bruk av dynamiske ventiler endres i ett eller flere avsnitt av installasjonen uten å forstyrrelse balansen i resten av anlegget. Hvis grunnlaget for dimensjoneringen av hele anlegget viser seg å være feil, kan et statisk system kun omjusteres, hvis hele installasjonen omjusteres. Resultatet av justeringen ved dynamisk regulering er bedre enn ved statisk regulering, fordi det nominelle flow kan styres med en nøyaktighet på +/- 5%.

Etter installasjonen kan systemet endres, utvides og/eller tilbakeføres uansett endringer av

Frese ALPHA

Frese S


reguleringen i den opprinnelige del av anlegget. Ved et tilsvarende statisk anlegg skulle hele systemet re-dimensjoneres.Her ser en hvilke forenklinger som oppnås med et dynamisk strengregulerings-system:

Optimal komfort i varme- og kjølesystemerKomforten i et varme- eller kjølesystem er avhengig av regulerings-ventilens evne til å styre vannmengden gjennom varme- eller kjølebatterier korrekt.

Tradisjonelle regulerings-ventiler dimensjoneres ut fra det dimensjonerende flow og differansetrykk i systemet. Men da flowet i anlegget hele tiden endrer seg som følge av varme- og kjølebehovet, har tradisjonelle regulerings-ventiler vanskelig for å opprettholde en tilstrekkelig komfort. Man opplever at temperaturen svinger opp og ned.

Ved bruk av Frese`s dynamiske regulerings-ventiler; Frese OPTIMA og Frese OPTIMA Compact sikres en optimal regulering under alle flow og trykkforhold. Ventilene overflødiggjør dessuten både anvendelse av strengregulerings-ventiler og differansetrykk-regulatorer i systemet. Altså: en tre-i-ett løsning!


Redusering av støy i det hydrauliske systemStøy i varme- og kjølesystemer skyldes som oftest for høyt differansetrykk over regulerings-ventiler o.l. (f.eks. radiatorventiler).

Spesielt ved fjernvarmeinstallasjoner er det bruk for å kunne redusere differansetrykket for å unngå støy og muliggjøre tilfredsstillende regulering.

Ved bruk av Frese PV (differansetrykk-regulerings-ventil) og Frese PVS (kombinert differansetrykk og strengregulerings-ventil) sikres at, differansetrykket holdes på det ønskede nivå, hvor støyen forsvinner.

Maksimal ΔT i vannbårne varme- og kjølesystemerFor å sikre maksimal ΔT er det viktig å sørge for at flowet i anlegget alltid er korrekt.

Ved for høyt flow gjennom varme-/kjølebatterier eller radiatorer blir energien fra det sirkulerende vann ikke overført til omgivelsene.

Vannet sirkulerer uten den ønskede effekt og med redusert forskjell i temperaturen mellom vannet i frem- og retur-løp. Dette betyr at kjeler ikke kan kondensere og kjøleanlegg får lavere

Frese OPTIMA

Frese OPTIMA Compact

Frese PV Frese PVS


virkningsgrader. Ved bruk av Frese`s dynamiske ventiler; Frese OPTIMA, Frese OPTIMA Compact, Frese

EVA, Frese ALPHA og Frese S sikres det mot overflow og derved for lav ΔT.Når det kun strømmer den vannmengde igjennom en varme-/kjøleflate, som den er

dimensjonert for, vil man alltid oppnå korrekt ΔT.

Reduserer pumpens el.forbruk med mer enn 50%Pumper i alle nyere varme- og kjøleanlegg er nesten utelukkende frekvensstyrede pumper, som kan regulere opp og ned etter belastningen.

For å kunne utnytte den muligheten optimalt skal pumpene innstilles og styres korrekt. Ved bruk av Frese`s dynamiske ventiler sikres det mot overflow og pumpen yter derfor ikke større vannmengde enn det er bruk for. Samtidig er trykktapet i systemet lavere ved bruk av dynamiske ventiler da det er færre ventiler i systemet.

Bestemmelse av det korrekte pumpetrykk kontrolleres lett ved anvendelse av de innebygde målenipler og pumpen arbeider derfor optimalt. Se; «Optimal energi-innstilling av pumpa».

Ved bruk av differansetrykkfølere ute i systemet kan der ved bruk av Frese`s dynamiske regulerings-ventiler; Frese OPTIMA, Frese OPTIMA Compact redusere el.forbruket til pumpen med mer enn 50% i forhold til tradisjonelt oppbyggede systemer.

Med dette kan følgende fordeler med dynamisk strengregulering utledes:

• Hurtig og enkel justering• Uavhengig av feil/unøyaktigheter i beregninger av trykkfordelingen i installasjonen• Færre strengregulerings-ventiler• 100% beskyttelse mot overflow• Problemfri omjustering• Mere effektiv justering• Stor fleksibilitet, hvis anlegget endres etter installasjon

Frese EVA Basic


Noen viktige designbaserte fordeler:

• Bedre komfort• Større fleksibilitet• Mer økonomisk drift

Rett ventil på rett plass!

Alle Frese-ventiler som leveres fra COVA blir merket med:

• Ventil-ID på anlegget• Innstilt vannmengde, l/s• Ventiltype, navn• Ventilstørrelse, DN

Merkingen foretas for å forbedre logistikken på byggeplass, slik at det er enkelt å finne rette ventil til de rette steder. Det eneste rørlegger skal passe på er at pil på ventil er i vannstrømnings-retningen. Sammen med ventil leveres også monterings-veiledning.

VIKTIG HUSKEREGEL: - I VARME- OG KJØLEANLEGG SKAL DET ALLTID BRUKES TRYKK-UAVHENGIGE REGULERINGS-VENTILER.


Skjema for anleggs-avleveringVentilene levert byggeplassen; merket og med forhåndsinnstilt maks flow (dimensjonert flow).

Ventil ID (eget valg)

Flow (l/h) Ventiltype (navn)

Dimensjon (DN)

Min ∆p fra flowgraf (kPa)

Målt ∆p (kPa)

Pumpetype Reguleringsform Settpunkt

Anlegg

Underskrift Dato


Her blir du kjent med en metode som garanterer for at pumpa blir innstilt og løper med det minst tenkelige energi-forbruket. Metoden bygger på et samspill mellom trykk-uavhengig reguleringsventiler og frekvensstyrte sirkulasjonspumper. Metoden kan brukes i alle varme- /kjøleanlegg.

Optimal energi-innstilling av pumpa

«Pumperegelen»:

«Det tas ut pumpe som leverer vannmengden lik summen av alle forbrukerne, og mot trykkfallet til den forbrukeren som ligger lengst borte (kritisk kurs) – regulering-ventilen for denne forbrukeren er den såkalte kritiske ventil».

Trykkmåling over den kritiske ventil

Alle trykk-uavhengig regulerings-ventiler trenger et minimumtrykk (Δp kPa) for å kunne fungere. Det er altså den kritiske ventil som bestemmer nødvendig pumpetrykk. Når trykket er over denne minimum-grensen, fungerer ventilen, og like opp til ventilens maksimale arbeidstrykk (ofte 400 kPa). Mål minimumstrykket over ventilen (over målenipler på ventil) og innstill pumpa slik at minimumstrykket over ventilen blir over dens minimumtrykk (se katalogblad). Da kjører pumpa med det minste mulige drivtrykket for anlegget. Velges pumpeinnstilling; Konstant differansetrykk, er en alltid sikker på å aldri komme under minimumstrykket for ventilen, velges Variabelt differansetrykk, må en passe på at pumpe-innstillingen er gjort ved laveste pumpetrykk.

VIKTIG HUSKEREGEL: - INNSTILL PUMPETRYKKET MOT MINIMUMTRYKK FOR DEN KRITISKE VENTIL.


Når pumpa innstilles, utfylles siste del av skjema for anleggs-avlevering:

COVA har foretatt utfylling av Ventil ID, Flow, Ventiltype og Dimensjon. Pumpa skal innstilles etter den såkalte kritiske ventil. For denne måles ∆p, og det noteres min. ∆p i tabell.

Ventil ID (eget valg)

Flow (l/h) Ventiltype (navn)

Dimensjon (DN)

Min. ∆p fra flowgraf (kPa)

Målt ∆p (kPa)

Og resten av skjemaet fylles ut. Dette blir da komplett dokumentasjon for hele pumpe- og ventil-innstillingen.

Pumpetype Reguleringsform Settpunkt

Anlegg

Underskrift Dato

Pumpa er nå innstilt og løper med det minst tenkelige energi-forbruket.Skjema for anleggs-avlevering dokumenterer alle innstillinger.


Det grunnleggende prinsippet er at en bygger opp systemet med et hovedfordelings-nett og et forbruker-nett. Hovedfordelings-nettet har til formål å sørge for jevnt fordelt vann-mengde til alle forbruker-nettene. Denne fordelingen skjer f.eks. i fordelerstokken på varme- /kjølesentralen. Derifra sørger sirkulasjons-pumpa for samme drivtrykket til hele anlegget. For å bestemme nødvendig pumpetrykk måles trykkfallet i den såkalte «kritiske ventil» - den som vanligvis ligger lengst ute i rør-nettet.

SystemoppbyggingLukket regulerings-sløyfe

Når vi regulerer ett varmebatteri, radiatorer, gulvvarme osv. så skal den enkeltesekundærkursen alltid ha en lukket reguleringssløyfe, se fig. 1. En reguleringssløyfe som visther, vil alltid sørge for seg, uten å ”tenke” på det øvrige utstyret i distribusjonsnettet. Regulerings-ventilen SV arbeider hele tiden for å tilfredsstille det innkommende signalet fra føler, og mater inn nødvendig væskemengde i kretsen.

Fig. 1. Forskjellige sekundærkurser som er utformet som lukkede reguleringsløyfer. Legg merke til at alle er uten sekundærpumpe.


Systemoppbygging

Fig. 2 viser hvordan de forskjellige sekundærkursene kobles til hovedfordelingsnettet.Hovedfordelingsnettet skal dimensjoneres med lavest mulig rør-trykkfall, dog med hensyn tilrør-kostnad og pumpekostnad (også driftskostnad). Bruk rør-motstand i hovednettet mindre enn 100Pa/m, og forbrukernettet mindre enn 150 Pa/m.

Husk; Hovednettet skal sørge for nok vannmengde til den lengst borte liggende forbruker, når alle de øvrige forbrukerne samtidig også har full vannmengde.

Med lite rørtrykkfall i hovedfordelings-nettet er tilgangen like god over hele nettet, og det oppnås stabile forhold mellom de enkelte kurser, og en får enkel og varig innregulering mellom kursene. Det nyttes færrest mulig pumper, dvs. en hovedpumpe i hovedfordelings-nettet. Unngå pumpe i fjernkursen som vist her. Husk; to pumper i serie kan gi problemer. Bruk en pumpe til forshunting av gulvvarmen. Alle pumper skal vært trykkstyrt, dette for energibesparingen.

Når en dimensjonerer pumpa, må en bare huske på at den ventilen og kretsen som har størsttrykkfall, får nok vannmengde. De øvrige ventiler er dermed garantert nok vannmengde. Pumpa skal nemlig levere: Vannmengde tilsvarende summen av alle kurser, med pumpetrykk tilsvarende den kursen som har størst trykkfall.

Fig. 2. Varmeanlegget har ren mengdestyring hvor vannmengden transporteres av en pumpe i hovedfordelings-nettet. Forshunting av gulvvarme nyttes om vanntemperaturen er over 45°C.


I dette avsnittet kommer vi inn på noen grunnleggende begrep og virkemåter, som det er viktig å ha forståelse for. Vi ser på plassering av regulerings-ventilene, hvordan rørmotstanden (friksjonen) virker inn på reguleringen, og hvordan varme- /kjøleelementene best utnyttes rent reguleringsmessig.

EffektreguleringI mengdestyrte anlegg, slik som vi omtaler i denne boka, kan selve regulerings-ventilen

plasseres hvor som helst i rør-nettet, på tur- eller retur-rør, langt i fra eller nærme varmeforbruker, der det best passer. Plasseringen har ingen betydning fordi vannstrømmen reagerer momentant når ventilen reagerer. Ventilen plasseres hvor den er lett tilgjengelig, på et servicevennlig sted, kort veg for elektrisk montasje o.l. Normalt anbefales at ventilen sitter på returløpet med filter på turrøret.

I mange tilfeller vil gunstigste plassering være direkte på varme- /kjølesentralen. Denne står i teknisk rom hvor mesteparten av utstyret er samlet. Eneste unntak er frostsikring av varme-batterier. Da må regulerings-ventilen plasseres ved varmebatteriet og en bløder like ved som sikrer varmt vann i nærområdet, i tilfelle frostfare.

Reguleringsprinsippet for varmeforbruker.

Sammenhengen mellom mengde og ytelse

Varme- /kjøleelement i vannbårne systemer kan være batteri i ventilasjon, radiatorer i varmeanlegg, kjølebaffler i kjøleanlegg osv. Felles for alle disse er at varme- /kuldeavgivelsen er ulinjær, dvs. om vi reduserer vannmengden til 50% så vil ikke effektavgivelsen bli redusert med 50%. Se eksempel kurve som vist nedenfor, men normalt vil 50% flow gi ca. 80% effekt.


Figuren ovenfor viser sammenhengen mellom mengde og ytelse for en radiator, som er ganske typiske for slike systemer. Vi ser at kurven (vanntemperatur 80 ºC), er svært steil for liten vannmengde, og flater kraftig ut for de større vannmengdene.

Dersom vi har en vannmengde på 100 l/h gjennom radiatoren og reduserer den med 50% (50 l/h) så reduseres ytelsen fra 1000 W til 900 W, altså kun 10% ytelsereduksjon. Eller har vi 50 l/h og skal redusere ytelsen 50% (fra 900 W til 450 W) så reduserer vi vannmengden med ca 80%, noe som er langt betre.

I et vannbårent system er det svært viktig at en ikke tar ut for små varme- /kjøleelementer. Da blir det lite eller ingenting å regulere på ved maksimal belastning. Typiske i dag, så dimensjon-eres en radiator for 50 l/h som gir 900 W effektavgivelse ved dimensjonerende utetemperatur (DUT), og med vann 80 ºC. Fra dette punktet og nedover er radiatorens arbeidsområde.

VIKTIG HUSKEREGEL:- I MENGDESTYRTE ANLEGG KAN REGULERINGSVENTILENE PLASSERS HVOR SOM HELST I RØRNETTET, (UNNTATT FOR VARMEBATTERI P.G.A. FROSTSIKRINGEN).

Returtemperatur

Når distribusjons-systemet tilkobles fjernvarmenett så forlanger fjernvarmeleverandør at returtemperaturen blir lavest mulig. Det er ønskelig at det hentes ut mest mulig av den tilførte energimengden, å kjøre energi i omløp i systemet er kostbart og har ingen mening.

I et mengdestyrt system øker temperaturdifferansen mellom tur og returtemperatur med avtagende belastning, se Fig. Det vil si at returtemperaturen faller automatisk når belastningen minker. Dette er svært ønskelig da et mengdestyrt system arbeider med reduserte vannmengder mesteparten av året.

Selv om det er et krav fra fjernvarmeleverandøren at det hentes ut mest mulig energi fra systemet, så er dette fornuftig også i alle andre sammenhenger. Det reduserer transportkostnaden.

I et temperaturregulert system avtar derimot temperaturdifferansen mellom tur- og retur ved avtagende belastning. Det vil si at returtemperaturen da øker. Dette er svært lite ønskelig. For å endre dette må en utekompensere turtemperaturen (senke turtemperaturen) ved avtagende belastning. Med dette oppnår en fallende returtemperatur når belastningen minker. Det andre ord så er en i temperaturregulerte systemer helt avhengig av å utekompensere turtemperaturen, noe som betyr mer utstyr i anlegget. Derfor er blant annet et mengdestyrt anlegg et temperaturregulert anlegg helt overlegent.

Varmeflatens størrelse i varmeforbruker bestemmer vannavkjølingen og dermed returtemperaturens nivå. Det betyr at det alltid er gunstig med store varmeflater i forbruker for å få


lavest mulig returtemperatur.

Pumpe og systemkarakteristikk

Pumpekarakteristikken som er bestemt av konstruksjon og størrelse av pumpa, viser sammenhengen mellom trykkøkning i pumpa og vannstrømmen gjennom den. Anleggskarateristikken viser sammenhengen mellom vannstrømmen og den totale motstanden i systemet forårsaket avrørtrykkfallet, trykkfall i ventiler, varmeelement etc. Se fig. nedenfor.

Dersom pumpa går med redusert turtall så vil pumpekarakteristikken flytte seg fra kurve 1 til kurve 2. Skjæringspunktet mellom de to kurvene gir det virkelige driftspunktet A eller B. For en pumpe med konstant turtall (uten styring) vil driftspunket flytte seg etter pumpekarakteristikken, mens for en trykkstyrt pumpe vil driftspunktet flytte seg etter anleggskarateristikken, fra A til B og videre nedover. Linje C viser kurven for en proporsjonal trykkstyrt pumpe.

Pumpekarakteristikken viser at en pumpe uten styring er uegnet i et sentralvarmesystem. Ved store vannmengder (q) er trykkhøyden (Δp) lav, og ved små vannmengder er den høy, altså omvendt av det vi ønsker. Trykkhøyden brukes til å kompensere for friksjonstap som skyldes vannets strømning i systemet. Friksjon oppstår i rør, ventiler osv. Når vannets hastighet minker, reduseres friksjonen som den trykkhøyden det kreves for å overvinne denne friksjonen. Dette er motsatt av pumpekarakteristikken, hvor trykkhøyden øks i takt med at mengden minkes, hvilket i praksis betyr, at en stor del av pumpens energitilførsel går tapt i systemet.

VIKTIG HUSKEREGEL:- I MENGDESTYRTE ANLEGG BRUKES KUN TURTALLSREGULERTE PUMPER.

Lydproblemer

Det er velkjent at pumpe med konstant turtall kan skape problemer i et radiatoranlegg. Dersom en av radiatorene stenger, eksempelvis på grunn av sol på fasaden, øker motstanden i anlegget. Trykktap i rør og ventiler har avtatt mens drivtrykket for de radiatorene som fremdeles er åpne har økt. Disse radiatorene får mer vann enn før og i mange tilfeller kan økningen være så stor at en får lyd fra ventilene. Mengdestyrt pumpe der karakteristikken var tilpasset behovet hadde avhjulpet problemet.

Trykktap i rør

Sett ut fra et energimessig synspunkt så er det ønskelig å ha lavest mulig trykkfall i rørnettet.


Høyt trykkfall gir på den annen side små rørdimensjoner og et billigere rørsystem, men pumpeutgiftene øker. Vanlig dimensjonerende rørmotstand er 100 – 200 Pa/m.

Det kan diskuteres hva som er rimelig trykktap, men det hersker ingen tvil om at høye trykkfall skaper nye problemer i systemet. Dette skal vi se nærmere på.

Trykkfallet langs en rør-ledning fremstilles ofte som vist i fig. ovenfor. Her ser vi en kurs med 5 radiatorer, og trykkfallet langs rørstrekket med store, alternativ små rør. Utgangspunktet er at den lengst borteliggende radiatoren skal ha differansetrykk på 1 kPa. For store rør er rørtrykkfallet 2 kPa, slik at differansetrykket ved pumpa må være 3 kPa. For små rør er rørtrykkfallet 8 kPa, slik at i det tilfellet blir differansetrykket ved pumpa 9 kPa. Vi skal så se på hva som skjer om vi endrer vannmengden i disse to rørsystemene til for eksempel 50%.

For store rør får vi følgende forhold: En reduksjon til 50% av mengden betyr at rørtrykkfallet blir bare 25% av opprinnelig (husk; dobbel vannmengde = fire ganger større trykk). 25% av 2 kPa = 0,5 kPa. Differansetrykket over radiator 5 øker således til 2,5 kPa (3-0,5 kPa), som resulterer i at vannmengden gjennom radiator 5 øker med 58% om ikke denne ventilstillingen endres.

For små rør resulterer en reduksjon med 50% av vannmengden, 25% av 8 kPa = 2kPa trykkreduksjon i rørnettet. Differansetrykket over radiator 5 øker således i dette tilfellet til 7 kPa (9-2 kPa), som resulterer i at vannmengden gjennom radiatoren øker med hele 164%.

En ser at påvirkningen øker med rørtrykkfallet som er forårsaket av rørdimensjonen. Ved små rørdimensjoner blir skjevfordelingen av vannmengden størst, når vannmengden reduseres. Dette betyr at system med små rør kommer lettest ut av balanse, med resultat at det oppstår problemer /klager på for kalde og i blant for varme rom. Store rør har også den fordelen, foruten at påvirkningen blir redusert, at pumpekostnaden også er redusert, da det blir lavere trykkfall i rørnettet. Konsekvensen er at en fortrinnsvis skal velge store rør i systemet. Bruk dimensjonerende rørmotstand i rørnettt mindre enn 150 Pa/m.

VIKTIG HUSKEREGEL:- DIMENSJONER RØRNETTET MED MINDRE RØRMOTSTAND ENN 150 Pa/m.


Det finnes forskjellige måter å regulere varme- og kjølebatterier. Dette skal vi se på nedenfor, og hvilke resultater en får ved de forskjellige måtene.

Varme- og kjølebatterierNedenfor er vist forskjellige måter å regulere batteri A som vist ved B,C og D. Vi ser at D

gir høyeste energiutnyttelsen i batteriet.

Vi ser av figurene at for konstante vannmengder (B) øker returvanns-temperaturen når regulerings-ventilen lukker, dvs. når avgitt effekt reduseres. Med mengdestyrte systemer derimot, i følge (C) , så minker returvanns-temperaturen når effekten reduseres. Vi ser at for (D) er returvanns-temperaturen nær tilluftstemperaturen, dvs. svært gunstig for et fjernvarmenett. Ren mengdestyring (D) er i tillegg, i sin enkelhet også gunstigst å bruke, både for varme-batterier og kjøle-batterier.Det må også bemerkes at 3-vegs ventiler er en dårlig og energi-forbrukende styring; lav ΔT og full pumpekapasitet – derfor; unngå alltid (B). Bruk (C) med 2-vegsventil eller (D).

VIKTIG HUSKEREGEL:- BRUK REN MENGDESTYRING FOR REGULERING AV VARME- OG KJØLE-BATTERIER.

Alternativt nyttes 2-vegs-ventil (1) og bypass (2) med tilbakeslagsventil

(1)(2)


Varme- /kjølebatteri i luftbehandlings-aggregat

Regulerings-ventilene SV1 og SV2 er plassert med ren mengdestyring,dvs. med optimal energioverføring.

Diverse luftbehandlings-aggregater

Det finnes mange varianter av luftbehandlings-aggregater, men de grunnleggende prinsipper er de samme.


Varmebatterier må alltid frostsikres dersom det er fare for at disse kan bli utsatt for ute-temperaturer under frysepunktet. Der er flere måter å gjøre dette på. Mest vanlig er at det nyttes en egen sekundærpumpe som sirkulerer vannet i batteriet – en såkalt shuntgruppe. Men der finnes også en annen metode som er enklere og billigere når det nyttes roterende varmegjenvinner, og som gir samme sikkerhet under visse gitte betingelser. Dette skal vi se nærmere på i det følgende.

Kjølebatteriet ligger vanligvis i luftstrømmen etter varmebatteriet, og frost-sikres derved gjennom frostsikringen for varmebatteriet.

Frostsikring av varmebatteriI anlegg hvor det nyttes roterende varmegjenvinner (stort sett i de flest anlegg i dag), kan

man i stedet for den tradisjonelle shuntgruppa nytte en annen frostsikrings-metode. Da settes regulerings-ventilen rett på batteri-stussen, valgfritt på tur- eller retur-stuss, og frostsikringen går ut på å hindre at batteriet utsettes for uteluft under 0ºC.

Man skal måle tilluftstemperaturen etter den roterende varmegjenvinneren, og sørge for at den aldri kommer under 0ºC. Skjer dette, så skal frostsikringen øyeblikkelig slå inn, ved at regulerings-ventilen kjører til fullt pådrag – inntakspjeldet klapper igjen – tilluftsvifta stanser – avtrekksvifta kjører – og alarmen går på anlegget. Det er imidlertid visse forutsetninger for en slik frostsikring:

Riktig målepunkt for tillufta etter varmegjenvinner

Rotoren har ulik temperatur over varmeflaten, fra innløp i tilluftstrømmen hvor rotor-temperaturen er høyest, og til utløp av tilluftstrømmen hvor rotor-temperaturen er lavest. Temperatur kan over dette området variere med; 6 – 8 ºC. Avlesningspunktet for gjennomsnittstemperaturen ligger i 60 graders vinkel som vist på tegning. Måles temperaturen i dette punktet blir altså avviket opptil 3 – 4 ºC. Frostalarmen stilles på utslag ved +5 ºC. Da har en rimelig sikkerhet for at batteriet ikke blir utsatt for frostfare.

Frese OPTIMA på retur-rør og filter på tur-rør


Varmegjenvinneren må kjøre med høg nok virkningsgrad

Dette er vanligvis ikke noe problem i dag. Si at varmegjenvinneren går med 75% temperatur-virkningsgrad og en regner med +20ºC i avtrekksluft-temperatur. Da kan denne frostsikringen nyttes med god margin i anlegg hvor dimensjonerende ute-temperatur er ned til –30ºC. Av dette ser vi at denne frostsikrings-metoden kan nyttes omkring i Norge med dimensjonerende ute-temperaturer ned til; –25 til –30ºC, altså for mesteparten av Norge.

En skal alltid være klar over at det er lufta som er årsak til frysing og at det alltid gjelder å oppdage frostfare så tidlig som mulig i systemet. Alle system-forsinkelser i varslingen må unngås. Det betyr at det er lufta man skal holde øye med og ikke vannet, selv om det riktignok er vannet som fryser.

Sikre at batteriet har varmt vann i nærområdet

Sett på et by-pass løp (bløder) ved varmebatteriet, for å sikre at det alltid er varmt vann i batteriets nærområde. I all frost-sikring må en unngå at det kan stå kaldt (nedkjølt) vann i rør-nettet når frost-sikringen slår ut, og det trengs øyeblikkelig tilgang på varmt vann. Derfor plasseres en bløder ved batteriet med by-pass, kun et par % av vannmengden, avhengig av rørlengden.

Ved ekstremt lave ute-temperaturer

Da benyttes den tradisjonelle shuntgruppa med 2-vegs ventil og sekundærpumpe i kretsen. I det tilfellet benyttes frostsikring med føler i vannkretsen i batteriet.

VIKTIG HUSKEREGEL:- FROSTSIKRING VIA ROTERENDE VARMEGJENVINNER KAN BRUKES FOR DIMENSJONERENDE UTE-TEMPERATURER NED TIL –25-30ºC

Roterende varmegjenvinner


Radiatorer er en viktig del i varmesystemet. Dersom de er underdimensjonert vil anlegget ikke fungere ved lave utetemperaturer og radiatorene holder ikke varmen, i tillegg til at radiatorene gir dårlig reguleringsfunksjon når de regulerer for høyt på radiatorens effektkurve.

RadiatorerNår vi tenker på energiforbruket er det svært viktig at det er benyttet «store» radiatorer med

nok varmeavgivelse og med lav vannhastighet. Dessuten må det ligge et visst trykkfall over hver radiatorkobling.

Høyeste anbefalte temperaturnivå for radiator/konvektorer er 60/45 ºC. Lavere temperatur kan anbefales i systemer med varmepumper eller andre lavtemperaturkilder og spesielt i bygg med lavt effektbehov til oppvarming. Det kan anbefales tur-temperatur 45-55 ºC, og retur-temperatur 10-15 grader lavere.

Dimensjonering av radiatorer og hvordan dette virker inn på regulering og energitap skal vi se nærmere på.

Hovedårsaken til de dårlig fungerende radiatorsystemene er at de prosjekteres og drives med for stor vannmengde, for lite trykkfall, for høgt pumpetrykk og savner etterjusteringsmulighet. Alt dette kan vi gjøre noe med.

Radiatorenes effektkurve viser hvordan avgitt effekt varierer med vannmengden. Her ser vi (kurve A) hvor 100% effekt er plassert på kurven (ganske vanlig). Skal vannmengden økes blir effektøkningen minimal, bare 10% ved 200% vannmengde. Dersom vi hadde plassert 100% effekt lenger ned på kurven (større radiator), så ville vi oppnådd 25% effektøkning ved 200% vannmengde (kurve B). Dette er langt betre.

Kan vi forsvare en økning av radiatorkostnaden for å oppnå en svært god funksjon? Vi har såvisst en betydelig mindre pumpe som trekker mindre energi – i hele radiatorsystemets livstid, gjerne 30-40 år. Vi har et anlegg med radiatorer som kan justeres opp eller ned etter behov. Klage på for kalde og iblant for varme rom unngås når den enkelte står fritt til å innstille sin egen temperatur. Det beskrevne systemet åpner for alle muligheter.

VIKTIG HUSKEREGEL:- RADIATORENE SKAL ARBEIDE INNENFOR DEN «STEILE» EFFEKTKURVEN.


Montering av radiator

Radiatorer som er utstyrt med 4 stk. anslutninger R1/2 for best mulig fleksibilitet.

Radiatorer som er diagonalt koblet. Kan med fordel benyttes ved montering av spesielt lange og lave radiatorer.

NB! Radiatorer kan også kobles i vent-retur (3 strenger) for HELT trykkjevn system.

Radiatorer til forskjellige bruksbehov

Varmelegemer for romoppvarming

Radiatoren gir en stor del av varmeavgivelsen i form av strålevarme ut i rommet. En radiator uten konveksjonsribber bak avgir ca 70% av varmen som strålevarme, 30% som konveksjonsvarme.

Konvektorer er oftest aluminiums-lameller som er presset inn på kobberrør. De avgir omkring 100% konveksjonsvarme, og har altså ingen strålevarme i sin varmeavgivelse. Konvektorer kan være bygget inn i vindus-benker, i lakkerte kapslinger eller brukes udekket.


Gulvvarmeanlegg kan nyttiggjøre lave vanntemperaturer som i varmepumpe- og solvarmeanlegg, og utnytter alternative energikilder, og øker energisystemenes energieffektivitet. Det er mulig å gjøre lavtemperatur varmeanlegg meget energi-effektive.

GulvvarmeAnbefalt maksimalt temperaturnivå er 40/35 ºC. Vanligvis legges det plastrør i lengder opp

til ca. 120 meter som legges i sløyfer. Disse kobles til den spesialkonstruerte gulvvarmefordeleren med fordelings- og samlerør, hvor hver 10-12 sløyfer kan tilknyttes.

Gulvvarmeanlegg er selvregulerende

I et gulvvarmeanlegg er det liten temperaturforskjell mellom varmeflaten (gulvet) og romlufta. Dette virker inn på reguleringen. En økning i romtemperaturen vil redusere den drivende temperaturdifferansen mellom romtemperaturen og gulvtemperaturen. La oss ta et eksempel: Vi har romtemperatur 20ºC ved gulvtemperatur 26ºC og varmeeffekt 60 W/m². Dersom romtemperaturen stiger til 22ºC (f.eks ved solinnstråling) reduseres effekten til 40 W/m². Det betyr at når rom-temperaturen stiger, så reduseres effektavgivelse automatisk. Dette er en gunstig tendens, men regulering av gulvtemperaturen er fortsatt nødvendig.

Dimensjonering

Gulvvarme er, som de fleste kjenner til, et temmelig tregt varmesystem med relativt lange død-tider ved regulering av romtemperaturen. For å klare dette reguleringstekniske problemet, bør gulvvarmen dimensjoneres slik at gulvtemperaturen på maksimalt 25-26ºC gir tilstrekkelig varme-energi for å opprettholde ønsket romtemperatur (21-22ºC).

Temperatursenking

På grunn av varmestråling fra det varme gulvet kan luft-temperaturen senkes opptil 2ºC. En nødvendig forutsetning for å kunne senke lufttemperaturen og nå disse besparelsene er at bygget har lavt varmetap (er godt isolert), som for eks. i lavenergiboliger.

Krav som må settes

Det må settes strenge krav til isolering, varmeavgivelse i vinduer (kaldras) og gulvoverflaten må være slik at den ikke oppfattes spesielt kald i temperaturområdet 20-22ºC. Samtidig forutsettes meget god temperaturkontroll. Dette kan oppnås ved å bruke lette flytende gulvkonstruksjoner uten betong, og å nytte regulerings-utstyr med rask responstid.

VIKTIGE HUSKEREGLER:- GULVVARMEANLEGG ER TIL EN VISS GRAD SELVREGULERENDE.- LUFTTEMPERATUREN KAN SENKES MED OPPTIL 2ºC.


Isolering av gulvet

Unngå for stort varmetap til grunnen:1. Systemløsning med avrettingsmasse, 2. gulvvarme, 3. trinnlydmatte, 4. pore-isolasjon, bruk min. 250 mm.

Betonggulv mellom 3 og 4.

Styring og regulering av gulvvarmeanlegg

Det er en fordel å nytte løsninger som har liten varmetreghet, og som raskt kan endre temperaturen etter døgnet eller dersom det er solinnstråling. Som eksempel tar det ca 5 timer å varme opp et 80 mm tykt betonggulv. For badegulv kan rørene legges i betong.

Det er to systemer som kan anbefales; kun utekompensering av vanntemperaturen og /eller med romtermostat i hvert rom/sone. Regulering av innetemperaturen kun med utekompensering av vanntemperaturen kan benyttes i store haller, verksteder, lager, garderober og kontorbygg. Fordelen med dette er at vannet, som alltid har riktig temperatur i forhold til ute-temperaturen sirkulerer konstant gjennom alle sløyfer.

For boliger, skoler, barnehager, omsorgsleiligheter og sykehjem er det ofte flere temperatur-soner i bygget, og da monteres det en romtermostat i hver sone. Dette er en av/på regulering. Når termostaten kaller på varme, gir den spenning til det termoelektriske elementet som den styrer, og åpner for vannstrømmen til rommet. Det nyttes trådløse termostater eller termostater med kabel.

Viktig med den rette vannavkjøling (Δt)

Fordelen med høy Δt er mindre vann som medfører mindre tilførselrør, men fare for en stor temperaturforskjell på gulvet. En liten Δt gir mer vann, større rørdimensjon, men en mer jevn temperatur over hele rommet. Velg rørdim. 20x2 som frakter mye vann, som igjen gjør at Δt kan være liten. Bruk Δt = 5ºC for gulvvarme i vanlige oppholdsrom og Δt = 7-8ºC for store haller, lager, verksteder o.l.

VIKTIG HUSKEREGEL:- MED GULVVARME PÅ GRUNN, BRUK MIN 250 PORE-ISOLASJON.


Snømelteanlegg nyttes for å hindre at det dannes is i inngangspartier eller andre trafikkområder utendørs. Slike anlegg er energislukere og bør kun nyttes hvor behovet er sterkt tilstede.

Snøsmelting og gateoppvarmingPrinsippskisse

Prosjektering

• Et gatevarmeanlegg består av smelterør i slynger fra en fordeler og materør fra varmekilden til fordeler. Større anlegg kan ha mange fordelere. I tillegg består anlegget av temperatur-følere (evt snøfølere), reguleringssentral, pumpe og varmeveksler.

• Slyngesiden fylles opp med vann-etylenglykol -blanding.• Varmebehovet settes normalt til 230-250 watt pr. kvadratmeter.• Den mest vanlige dimensjon for smelterørene er 25x2,3 mm.• For mindre flater, små inngangpartier etc, kan det benyttes gulvvarmerør dimensjon 18x2

mm.• Vanligvis regnes 200 meter som maksimal lengde pr. sløyfe.• Normal tur-temperatur er 35 ºC og retur-temperatur 20 ºC.• Senteravstand mellom smelterørene er normalt 25 cm.• Maksimum arbeidstrykk er 4,5 bar ved 50 ºC /6 bar ved 20 ºC.


• Minste vannhastighet bør være 0,7 m/s.• Husk at eksempelsvis 30 % glykolblanding gjør at vannmengden må økes ca 20 % ved

dimensjoneringen.• Bruk ett og samme system for anlegget.

Eksempel

• En parkeringsplass er på 500 kvadratmeter og skal holdes snøfri. Et varmebehov på 250 watt pr. kvadratmeter gir et totalt varmebehov på 500x250 watt = 125 kW. Total rørlengde blir 500/0,25 = 200 meter, hvilket vil si 10 sløyfer a 200 meter. Hver sløyfe dekker 50 m² dvs 12,5 kW, hvilket gir en vannmengde på 12,5/4,18 * (35-20) = 0,20 l/s pr. Sløyfe. Pga glykolblandingen økes vannmengden til 0,20 * 1,2 = 0,24 l/s.

• Trykkfallet i rørnettet; rørsøyfa, i ledninger fra varmeveksler til fordeler (tur + retur) regnes ut for valg av pumpe (nødvendig trykkhøyde).

Gateoppvarming

Legging av rør til snøsmelteanlegg.

VIKTIG HUSKEREGEL:- BRUK SNØSMELTEANLEGG KUN HVOR BEHOVET VIRKELIG ER TILSTEDE.


Feil dimensjonerte ekspansjonskar kan ofte skape store driftsproblemer i varmeanlegget. Det er viktig å ha et stort nok ekspansjonskar. Her følger anbefalte overslags-beregninger av karets nødvendige størrelse, i følge NRL sin Rørhåndbok:

Trykkekspansjonskar

Utvidelse ved oppvarming

Ekspansjonskarets viktigste oppgave er å sørge for at det økte vannvolumet har et sted å gjøre av seg når vannet varmes opp. Varmes vannet opp fra 4 ºC til 100 ºC, vil det utvide seg med 4%. Vannvolumet i anlegget må være kjent for å kunne foreta en beregning av ekspansjonskarets størrelse.

Inneholder et anlegg 500 liter vann, vil økt vannvolum tilsvare 500x4% = 20 liter. Dersom det ikke sørges for en mulighet for å kunne ta i mot det økte vannvolumet, vil trykket i anlegget øke så sterkt at det sprenges.

I tillegg til ekspansjonskaret skal det monteres sikkerhetsventiler som skal åpne ved et bestemt trykk for å hindre sprengning og ulykker. Derfor er det viktig å ha stort nok ekspansjonskar og riktige tilpassede sikkerhetsventiler i varmeanlegget.

Vannmengder i varmeanlegg

En nøyaktig beregning av ekspansjonskarets størrelse, betinger at anleggets vannmengde beregnes så nøye som mulig. Ofte kan dette være vanskelig, spesielt ved rehabilitering av eldre anlegg.

For små nye anlegg kan følgende tabell benyttes for overslags-beregninger:

Radiatorer 4 liter pr. kWRørledninger 5 liter pr. kWKjeler* 6 liter pr. kWGulvvarme 18 liter pr. kW*Om mulig bør vannvolumet for kjeler tas ut fra fabrikantens katalog pga store forskjeller.

Eksempel 1

Et nytt varmeanlegg med radiatorer har et effektbehov på 60 kW.Overslags-beregninger for vannmengde:

Membran-ekspansjonskar


Radiatorer: 60x4 = 240 literRør: 60x5 = 300 literKjel: 60x6 = 360 literTotalt volum i anlegget 900 literDette svarer til økt volum på ca 900x4 = 36 liter

Trykkforhold og utnyttelsesgrad

Ekspansjonskarets størrelse er ikke bare avhengig av vannutvidelsen, men også det statiske trykket i anlegget.

Statisk trykk = høyden fra laveste vannstand til toppen av øverste varmelegeme.Driftstrykk = statisk høyde + 1 meterBlåsetrykk = åpningstrykk = maks tillatt driftstrykk, dvs når sikkerhetsventilen utløsesUtnyttelsesgrad = N = forholdet mellom differansen i blåsetrykk og driftstrykk (i absolutt

trykk) over blåsetrykket, det vil si den delen av karets volum som kan utnyttes.

Eksempel 2

I anlegget i eksempel 1 er driftstrykket 18 mVS dvs 1,8 bar overtrykk = 2,8 bar absolutt trykk og sikkerhetsventilens åpningstrykk er 3,0 bar overtrykk = 4,0 bar absolutt trykk.

Utnyttelsesgraden blir: N = (4,0-2,8)/4,0 = 0,30 = 30%

Ekspansjonskarets minste størrelse blir: V = 36/0,30 = 120 liter.

NB! For små ekapansjonskar kan skape store drifts-problemer. Ta heller ut et for stort enn et for lite ekspansjonskar.

VIKTIGE HUSKEREGLER:- BRUK ALDRI FOR SMÅ EKSPANSJONSKAR.- DRIFTSTRYKKET SKAL MIN. VÆRE STATISK HØYDE + 1 METER

For større anlegg kan membran-ekspansjonskaret ha kompressor eller pumpe, såkalte «trykkholdningsanlegg». Slike gir tilnærmet lik konstant trykk i anlegget, uavhengig av drifts-temperaturen. Typisk for større anlegg er at de også ofte kombineres med automatisk etterfylling.


I alle varme- /kjøleanlegg er det nødvendig med filter. Eneste unntak er i tilfeller hvor det nyttes vannbehandlings-metoder med regelmessige ettersyn på anlegget, tilsvarende som nyttes av Niprox. Dersom anlegget ikke er utstyrt med filter kan dette medføre høye drifts- vedlikeholds- og utskiftingskostnader. Husk, at i alle mengdestyrte anlegg (er enerådende i dag) forflytter partiklene seg kun ved størst energibehov, dvs. ved maksimale vannmengder, og legger seg i stillestående vannlommer, inntil neste kraftige gjennomstrømning. Partikler som er kommet inn i anlegget kan således vandre i «evig» tid omkring i anlegget og forårsaker funksjonsvikt i utstyret.

Skal utstyret sikres, uten å nytte Niprox vannbehandlings-metode, må det ALLTID settes på flere filter ute i anlegget – det er ikke nok med et sentralt hovedfilter.

Filter i rørnettetFilter beskytter rørledninger og komponenter mot partikler og andre urenheter. Filter

plasseres fortrinnsvis ved utstyret det skal beskytte, det kan være varmevekslere, batterier, regulerings-utstyr o.l. Eller viss mulig, plasser filter for en hel gruppe utstyr som er plassert nærme hverandre. Studer anleggs-strukturen, og plasser filter ute i anlegget deretter. Det kan være meget lønnsomt å ha en gjennomtenkt filterstrategi. Filteret skal ha en maskeåpning på 0,5 mm eller mindre.

VIKTIGE HUSKEREGLER:- I TILLEGG TIL HOVEDFILTER SKAL DET OGSÅ BRUKES FILTER OMKRING I ANLEGGET.- FILTER SLØYFES KUN OM DET NYTTES NIPROX VANNBEHANDLINGS-METODE.

Filter plassert på tur-rør og Frese EVA på retur-rør


Eksempel 1: Filterplassering (strainer) omkring i anlegget

Eksempel 2: Filterplassering

Filter på tur-rør og Frese EVA på retur-rør, begge med stengekraner.

Filter


ALLE anlegg skal gjennomskylles før de blir satt i gang, og det skal foreligge dokumentasjon for at dette er gjort forskriftmessig (se neste avsnitt). Deretter tilkobles vannbehandlingsanlegget.

Her beskrives den såkalte «Niprox-metoden». Etter installasjon av vann-behandlingsutstyret, foretar Niprox faste ettersyn på anlegget slik at vannkvaliteten hele tiden er under kontroll. Det er dokumentert gjennom SINTEF-rapport at dette opplegget gir største effekt av alle metoder som er på markedet.

Vannbehandling med «Niprox-metoden»

Korrosjon, nedsmussing, groing og beleggdannelse reduserer funksjonaliteten til lukkede varme- og kjølesystemer. Dette gir høyere energiforbruk, redusert levetid og driftsproblemer. Med Niprox vannbehandling i anlegget oppnås mange fordeler; anleggets levetid forlenges med inntil 20 år, investering og vedlikeholdskostnader reduseres med 15-30 kr pr. m²/år, fyringsutgiftene reduseres med inntil 6% og risiko for drifts-problemer reduseres.

Gjennomskylling (flushing) skal først være foretatt

Dersom vannbehandlingen skjer med Niprox, slik som nevnt ovenfor, kan både filter og mikroboble-utskiller i anlegget sløyfes. Forutsetningen er at det først er foretatt dokumentert gjennomskylling, eller først er foretatt forbehandling av Niprox om denne dokumentasjonen mangler eller ikke er tilfredsstillende. Gjennom forbehandlings-prosessen som går over 7-14 dager, blir partikler fjernet, og oksygeninnholdet redusert til ikke målbare verdier. Anlegget er således «friskmeldt».

Forbehandling dersom gjennomskylling mangler

Eventuell Niprox Forbehandling foretas med et mobilt anlegg som tilknyttes COVA varme- /kjølesentral,

og sørger for gjennomskylling og reduksjon av oksygen.


Vedlikeholdsenheten installeres i anlegget

Niprox Vedlikeholdsenhet er tilpasset anleggets volum og installeres permanent. Denne tar opp all slam/rust som felles ut fra anlegget etter at en har stoppet korrosjonen. Dette hindrer slitasje. Vedlikeholdsenheten

består av et standard filterhus, men med spesielle syrefaste patroner fylt med katalysatormasse.

Vedlikeholdsavtale

Sammen med hvert solgte anlegg inngår en Niprox Vedlikeholdsavtale. På de to årlige servicerundene tas målinger av vannkvaliteten, og nødvendige tiltak utføres. Alle målinger blir loggført og hver kunde får

tilsendt en tilstandsrapport på anlegget. Dette gjør at kunden hele tiden skal ha en optimal vannkvalitet på sine anlegg.

VIKTIGE HUSKEREGLER:- LVERANDØRER AV VANNBEHANDLING MÅ KUNNE DOKUMENTERE; FORVENTET LENGER LEVETID, REDUSERTE INVESTERINGS- VEDLIKEHOLDS- OG FYRINGS-UTGIFTER.- BRUKES NIPROX VANNBEHANDLING, KAN MIKROBOBLE-UTSKILLER OG FILTER SLØYFES PÅ ANLEGGET.- DET SKAL INNGÅS EN VEDLIKEHOLDSAVTALE MED AVTALT FASTE BESØK.


Når varme- /kjøleanlegget er montert, må hele anlegget gjennomskylles før det tas i bruk. Dette syndes det ofte mot. Anlegget skal utføres slik at det er mulig å foreta en grundig og god gjennomskylling (flushing) gjennom hele anlegget, dvs. at det på strategiske steder i anlegget er anbrakt avtappings-punkter med formål kun å foreta utskyllingen. Slike steder skal anbringes på de laveste punkter i anlegget og med tilgang til sluk i nærheten. Anleggs-beskrivelsen SKAL innbefatte gjennomskyllingen.

Gjennomskylling av anleggetNår anlegget er montert, vil det ofte ligge igjen forurensninger i rør-nettet, som skjærespon

og innkommet partikler av ymse slag fra monteringsarbeidet. Alt dette skal ut før anlegget settes i drift. Da må det foretas en systematisk gjennomskylling. Denne foretas ved at rør-nettet inndeles i områder som gjennomskylles, område for område.

Det er ikke tilstrekkelig at det kun angis at anlegget skal gjennomskylles. Det skal også angis hvordan en går fram for at hele anlegget blir grundig gjennomskyllet. I hvilken rekkefølge dette foretas for hele anlegget. Så skal det finnes dokumentasjon for at det er gjort iht. den oppsatte planen.

NB! Pass på at rør-nettet blir gjennomskyllet på begge sider av avtappings-pluggene.

Kuleventiler er velegnet for avtapping.Bruk små dimensjoner, gjerne DN20 – DN25.

NB! Etter at gjennomskyllingen er foretatt skal kuleventilen stenges og avtappingsstedet plugges. Dersom avtappingsstedet ikke plugges, skal hendel tas av og henges på ventilen.

VIKTIG HUSKEREGEL:- GJENNOMSKYLLING AV ANLEGGET ER EN DEL AV LEVERANSEN, OG SKAL ALLTID GJENOMFØRES. DET SKAL DOKUMENERES AT DETTE ER FORETATT I.H.T. INSTRUKS.


COVA varmesentral montert i teknisk rom. Vi ser et ryddig og fint røropplegg.Avtappings-plugger er plassert omkring i rommet på laveste punkt for de enkelte kurser.

Et praktanlegg til etterfølgelse!

Ventiler er klargjort for gjennomskylling

Alle ventiler av Frese-fabrikat leverer COVA klargjort for gjennomskylling. Dersom ALPHA innsats inngår i ventilen, blir denne ved levering hengt utenpå ventilen i en plastpose, og ventilen er lukket, klargjort for gjennomskylling. For andre ventiler leveres disse i åpen stilling og med regulerings-motor utenfor ventilen.

Frese ALPHA-ventil slik den leveres fra COVA


Trykkprøving av alle sveiser og øvrige rør-forbindelser kan skje med luft eller vann. Er det frost på byggeplassen, så må det nyttes luft. Da går en over med såpevann og ser etter om det kommer ut luftbobler. Vann vises ved eventuelle vannlekkasjer.

Trykkprøving av anleggetFremgangsmåte:

1. Etter gjennomskyllingen og utlufting skal rørene trykktestes med 2 ganger driftstrykk

2. Oppretthold trykket i 30 min

3. Sjekk alle rør, sveiser og koblinger nøye

4. Foreta eventuelle utbedringer, og ny trykktest 2 ganger driftstrykk i 30 min

5. Dersom OK, juster trykket til vanlig driftstrykk og la det stå slik i minst 90 minutter

6. Holder trykket, kan rørene fylles opp, og anlegget kan idriftsettes

7. Lag deretter dokumentasjon som viser alle punkter som er sjekket, når det er gjort og hvem som har foretatt det

VIKTIG HUSKEREGEL:- TRYKKPRØVING AV ANLEGGET MED DOKUMENTASJON ER EN DEL AV LEVERANSEN, OG SKAL ALLTID GJENOMFØRES.


Alle COVA varme- /kjølesentraler blir trykktestet på fabrikken før de leveres.Derved gjenstår kun trykktesting av rør-nettet på byggeplassen.


Når anlegget skal settes i drift, fylles det opp med vann og luftes ut. Her er en punktvis fremgangsmåten for idriftsettingen.

IdriftsettingFor varmeanlegg:

1. Steng ut alt varmeutstyr (radiatorer, gulvvarme varmebatteri etc)

2. Fyll opp alle rørstrekkene med en hageslange e.l. samtidig som luften slippes ut (åpen ende)

3. Tett rørene og fyll opp til riktig arbeidstrykk, ifølge manometer på ekspansjonskaret og kontroller at all luft er ute av systemet

4. Kontroller ekspansjonskaret med hensyn til eventuelle lekkasjer på membranen

5. Fyll opp radiatorer, gulvvarme, varmebatterier etc, ventiler skal være fullt åpne

6. En og en varmeforbruker åpnes slik at vannet strømmer mot den åpne delen som forbindes med en hageslange med avløp til sluk eller det fri.

7. Fyll opp til det bare kommer vann og ikke luftblandet vann ut av slangen

8. Gjenta hele prosessen for hver etasje til hele anlegget er fylt opp

9. Når hele systemet er fylt opp, startes pumpen

10. La anlegget gå med maksimal gjennomstrømning i minst 3 uker

11. En forutsetning for god utlufting er at det monteres en mikrobobleutskiller på turledningen på pumpens sugeside og/eller mindre utskillere på alle høydepunkter. Husk stengeventiler!

For kjøleanlegg:

2. Steng ut alt kjøleutstyr (takpaneler, batterier etc)

2. Fyll opp alle rørstrekkene med en hageslange e.l. samtidig som luften slippes ut (åpen ende)

3. Tett rørene og fyll opp til riktig arbeidstrykk, ifølge manometer på ekspansjonskaret og kontroller at all luft er ute av systemet

4. Kontroller ekspansjonskaret med hensyn til eventuelle lekkasjer på membranen

5. Fyll opp kjøletaket, seksjon for seksjon, ventiler skal være fullt åpne


6. Ett og ett kjøletak åpnes slik at vannet strømmer mot den åpne delen som forbindes med en hageslange med avløp til sluk eller det fri. Dersom det er blandet glykol i vannet, føres slangen til en oppsamlingstank.

7. Fyll opp til det bare kommer vann og ikke luftblandet vann ut av slangen

8. Gjenta hele prosessen for hver etasje til hele anlegget er fylt opp

9. Når hele systemet er fylt opp, startes pumpen

10. La anlegget gå med maksimal gjennomstrømning i minst 3 uker

11. Ved glykolholdige anlegg bør utluftingsperioden være 4-5 uker

12. En forutsetning for god utlufting er at det monteres en mikrobobleutskiller på returledningen på pumpens sugeside og/eller mindre utskillere på alle høydepunkter. Husk stengeventiler!

NB! Alle luftutskillere på høydepunkter SKAL avstenges med stenge-ventiler etter at utluftingen er foretatt. Da unngår en at det suges inn falsk luft i anlegget under driften, et ganske vanlig forekommende tilfelle, dessverre.

VIKTIG HUSKEREGEL:- UNDER IDRIFTSETTINGEN SKAL ALL LUFT I ANLEGGET FJERNES.- HUSK Å STENGE AV ALLE LUFTUTSKILLERE MED STENGE-VENTILER ETTER UTLUFTINGEN.


DokumentasjonFølgende dokumentasjon skal foreligge om at:

• Alle ventiler er plassert iht tegninger• Alle ventil-innstillinger er foretatt iht vannmengder• At sikkerhetsventiler ikke kan utestenges• Ventiler plassert tilgjengelig for betjening, vedlikehold og utskifting og montert

med strømningspil rett veg• Ventiler montert iht leverandørens opplysninger• Ventiler merket iht krav• Lufteventiler er montert i alle høydepunkter• Alle avtapping-steder er plugget• Alle varmeavgivere, utstyr og komponenter har tilgjengelig avstengings-

mulighet• Alt øvrig utstyr skal dokumenteres slik som for ventiler• Gjennomskylling er foretatt iht instruks• Trykkprøving er foretatt iht instruks• Anleggsdokumentasjonen skal inneholde dokumentasjon «som bygget» og

hvilke komponenter som ble brukt• Det skal utarbeides drifts- og vedlikeholds-instruks for alt utstyr i anlegget• FDV-dokumentasjonen skal inneholde som nevnt ovenfor samt;• Tekniske data for alt utstyr• Komponentliste; oversikt over alle komponenter i numerisk rekkefølge• Funksjonsbeskrivelse; styring-pumpe, kjeler ol. Regulering-varmekurser.

Melding-drift- feillamper, kjeler ol.• Koblingskjema for tavler og automatikk• Nødvendig dokumentasjon av regulatorer ol.• Adresselister• Garantier• Produktblader


Systemforenklinger

COVA har produsert varme- /kjølesentraler siden 2006.Disse lages 100% etter kundens ønsker.

Men enkelte forenklinger vil du finne går igjen i mange systemer.Se anleggs-eksempler på de følgende sider.


Design /anleggs-eksemplerSide

Fjernvarme – kontorbygg 64

Fjernvarme – skole 65

Fjernvarme og fjernkjøling – forretningsbygg 66

Fjernkjøling – forretningsbygg 67

Varmepumpe – skole 68

Kjølemaskin – forretningsbygg 69

Varmepumpe – kulturhus 70

Varmepumpe – verksted 71

Biokjel – skole 72

Oppbygging av innreguleringsfrie anlegg 74


FJERNVARME - KONTORBYGG


FJERNVARME – SKOLE


FJERNVARME OG FJERNKJØLING – FORRETNINGSBYGG


FJERNKJØLING – FORRETNINGSBYGG


VARMEPUMPE – SKOLE


KJØLEMASKIN – FORRETNINGSBYGG


VARMEPUMPE - KULTURHUS


VARMEPUMPE - VERKSTED


BIOKJEL – SKOLE


Plass for dine egne systemnotater:*************************************************


Oppbygging av innreguleringsfrie anleggGrunnleggerne av COVA har arbeidet med innreguleringsfrie varme- /kjøleanlegg siden

1991. COVA-ventilene har vært på markedet siden 2001, men fra 2012 er de erstattet med Frese-ventiler med tilsvarende egenskaper. Nedenfor finner du beskrivelse for hvordan du benytter slike ventiler for å oppnå et helt innreguleringsfritt varme- /kjøleanlegg. COVA leverer alle ventiler; merket din Ventil-ID og har innstilt vannmengde – forbedret logistikk på byggeplassen.

Trykkuavhengige motorventiler

Frese OPTIMA og Frese OPTIMA Compact

Dynamiske strengreguleringsventiler

Frese S og Frese ALPHA

Prinsippskjema for et varmeanlegg


Symboler:

Varme-/kjølebatterier

Varmebatteri med frostsikring i vannet

Varmebatteri med frostsikring via roterende varmegjenvinner

Kjølebatteri

= trykkuavhengig motorventil

= dynamisk strengregulerings-ventil

= stengeventil

= temperaturføler plassert

= innkommende filtrert /behandlet vann


Batterier med annet fabrikat regulerings-ventiler

RadiatorerRadiatorer med termostater

Radiatorer med termostater og støysikret

Radiatorer uten termostater


GulvvarmeGulvvarme – mange kurser med termostater

Gulvvarme – enkel kurs

TakvarmeTakpaneler - varme

Strålevarme


Kjøletak med regulerte soner

Airtempere

Tappevann

Kundesentral – nærvarmeverk


En rask oppsummering

1. Anlegget skal ha maksimal energiutnyttelse- Gjennom valg av pumper- Plassering av pumpesensor- Husk energioppfølging av varmepumper

2. Anlegget skal være mest mulig driftsikkert- Filter utplassert omkring i anlegget- Vannbehandling kun med regelmessig ettersyn- Hele anlegget skal gjennomskylles før det tas i bruk

3. Bruk kun trykkuavhengige regulerings-ventiler- Skal leveres innstilt med dimensjonert vannmengde- Leveres med merket Ventil-ID som systemtegning- Plasseres hvor servicemuligheten er best

4. Anlegget skal være helt innreguleringsfritt- Ingen innregulering på anleggstedet- Tradisjonelle strupe-ventiler skal ikke forekomme- Tradisjonelle sone-ventiler skal ikke forekomme

5. Få anlegget prefabrikkert i størst mulig grad- Kostnadsbesparende- Kortere byggetid- Forbedrer logistikken- Gode tekniske løsninger

Les hele boka om du er i tvil!


Documents

Paul Tengesdal Vannbårne energianlegg Distribusjonssystemercova.no/cova_bok_vannvaarne_energianlegg/cova-bok-vannbaarne... · ny regulerings-strategi, ved hjelp av magnetventiler,