Lavtrykks- distribusjons-system i vannbårne energisystemercova.no/pdf_fagstoff/mengdestyring.pdf · optimale funksjonen som rør, ventiler, varmeforbruker osv. Feil valgte komponenter

Lavtrykks distribusjonssystem i vannbårne energisystemer

Paul Tengesdal, Terje Kåre Apeland

Lavtrykks- distribusjons-system

i vannbårne energisystemer

Utgave 2006 Henvendelse om denne boka kan rettes til: COVA AS 4387 Bjerkreim NORGE Nettadresse: www.cova.no Innhold eller deler derav kan gjengis under forutsetning av at kilden gjengis.

Paul Tengesdal, Terje Kåre Apeland Side 1 Copyright © COVA AS

http://www.cova.no/


Forord Denne boka er egnet som lærebok på tekniske fagskoler eller høgskole- universitetsnivå. Den vil også være nyttig håndbok for rådgivende ingeniører, rørleggerentreprenører og andre som arbeider med prosjektering, utforming, montering og regulering av varme- og kuldeanlegg. I denne boka benyttes en del tekniske faguttrykk, for eksempel mengdestyring, temperaturregulering, innjusteringsfritt anlegg osv. Disse uttrykkene og mer til er samlet og forklart i slutten av boka. Dersom en går over fra å bruke temperaturregulering til å nytte mengdestyring, uten samtidig å endre teknikken, så kan dette medføre store reguleringsmessige problemer. Motorventiler som er eignet til temperaturregulering er ikke uten videre eignet til mengdestyring. Ved å gå over til ny teknologi, og anvende magnetventiler som regulerer åpningstiden i stedet for ventilstillingen som for motorventiler, så oppnås et mer tidsmessig riktig system som er overlegent system med motorventiler på alle områder. Samtidig oppnås nye fordeler som tidligere ikke var mulig, med hensyn til forenklinger, funksjon og ikke minst energibesparelse. Vi skal huske på at motorventiler forandrer vannmengden analogt etter energibehovet, mens magnetventiler forandrer vannmengden digitalt etter energibehovet. Ved å bruke magnetventiler så har vi altså et digitalt system, og oppnår dermed slike systemers fordeler. Kanskje den største og viktigste fordelen er at det nå er mulig å konstruere distribusjons-systemet med langt lavere trykkfall i anlegget – ofte bare 25% av hva som gjerne forekommer – det betyr energibesparelse som merkes på driftsbudsjettet. Denne boka tar for seg slike lavtrykks-distribusjonssystem – hvordan de konstrueres og utføres. Alle mengdestyrte anlegg som er beskrevet i denne boka er innjusteringsfrie. Det spares både innregulerings-ventiler og etterfølgende innregulerings-arbeid. Systemene er basert på maksimal energibesparelse og funksjonsdyktighet og at en ikke behøver anvende trykkdifferanse-regulatorer noe sted i nettet. Vi har arbeidet med denne problemstillingen siden 1991, og føler behov for å dele vår viten med andre. I 1991 foretok SINTEF, Trondheim under ledelse av professor Vojslav Novakovic simulering på sitt dataanlegg for å finne ut om en slik reguleringsstrategi (tidsregulering av vannmengden) ved hjelp av magnetventiler kunne nyttes i et vannbårent system. Konklusjonen var klar: Denne reguleringstrategien kommer til å funksjonere i de fleste sammenhenger innen vannbårne energisystemer under to viktige forutsetninger: 1 – Det må finnes en masse i systemet som kan ta imot den tilførte energien, nettopp slik vi alltid har i batterier, radiatorer, gulvvarme, kjøletak osv. 2 – For det andre så må tidsperiodene holdes innenfor visse områder slik at temperatur-svingningene blir innenfor det akseptable. Med lang periode blir svingningene store, med kort periode blir svingningene små. De må holdes innenfor ett bestemt område, alt etter den enkelte applikasjon.



I 1992 ble det foretatt praktiske forsøk på Oslo Ingeniørhøgskole, Oslo under ledelse av Arvid Grindal, Oslo. Han har drevet med utstrakt forskning, undervisning, kursvirksomhet og publisert en rekke fagartikler og skrevet lærebok innen regulering. Her hadde de ett ventilasjonsaggregat med vannbatteri og tilhørende shuntgruppe. Shuntgruppen ble tatt bort, og erstattet med en magnetventil rett på batteristussen. Så ble magnetventilen regulert på samme måte som en regulerer elektriske batterier med triac. Deretter ble det foretatt målinger på tilluftstemperaturen, når vanntemperaturen ble endret, og når lufttemperaturen ble endret, og når tidssperioden ble endret. Forsøkene bekreftet det SINTEF hadde kommet frem til. Systemet funksjonerte utmerket. Vi fikk masse måleforsøk, med kurver og data som viste hvordan tingene henger isammen, hva som har stor betydning og hva som har liten betydning osv. Disse forsøkene dannet grunnlaget for vårt videre arbeid. Videre må det nevnes at professor, dr.ing. Bent A. Børresen, Oslo, som en utrettelig inspirator og forbilde, har gjennom sine mange foredrag og fagartikler opp gjennom årene, påvirket oss sterkt til å arbeide med mengdestyring innen vannbårne energisystemer. Hans slogan: ”Go home and shunt no more” bidrar også til det. I tillegg har prøveanlegg i Paul Tengesdal sin privatbolig siden 1993 gitt begge forfatterne førstehånds erfaring og viten om teknologien. Videre tok Terje Kåre Apeland sin hovedoppgave som sivil ingeniør kybernetikk på reguleringsteknikken i slike vannbårne energisystemer. Når det har vært mulig å skrive denne boka så skyldes det først og fremst utmerket hjelp fra Hugo Brännström, Luleå, Sverige. Han har gjennom sin visdom og mangeårig virke innen VVS-faget hatt en finger med i mangt, skrevet en rekke fagartikler og aldri sagt nei når han blir spurt til råds. Spesielt må nevnes hans utvikling av det frostsikre vannbatteriet og pionerinnsatsen for å skape det innjusteringsfrie radiatorsystemet. Vi skylder ham stor takk for hans engasjement med kommentarer og forslag til boka. Heller ikke må vi glemme våre ektemaker, og den nærmeste familie som har støttet oss gjennom alle disse årene. Derfor var det aldri vært på tale å gi opp, tross de mange års arbeid vi ofret med prosjektet.

Bjerkreim, mai 2006

Paul Tengesdal Terje Kåre Apeland



Innhold Side 1 Innledning 6 2 Innjusteringsfrie varme- og kuldeanlegg 7

2.1 Det tradisjonelle anlegget 7 2.2 Regulering 7

3 Systemoppbygging 8

3.1 Lukket reguleringssløyfe 9 3.2 Rørnettet 10 3.3 Plassering av reguleringsenheten 10 3.4 Bruk færrest mulig pumper og reguleringsenheter 10 3.5 Ta ut store ventiler og spar energi 11 3.6 Nyttige formler / omregningsfaktorer 11

4 Effektregulering 12 4.1 Systemet 12 4.2 Måten å regulere på 12 4.3 Varmeelement med jevn varmefordeling 14 4.4 Sammenhengen mellom mengde og ytelse 15 4.5 Returtemperatur 16 4.6 Pumpe og systemkarakteristikk 17 4.7 Trykkforløp i rør 18 4.8 Laveste differansetrykk 19 4.9 Innreguleringsventiler skal ikke brukes 20 4.10 Væskefordeling innen kursen 21 4.11 Utekompensering 21 4.12 Plasser reguleringsenhetene hvor det best passer 22

4.13 Bruk alltid mengderegulert (trykkstyrt) hovedpumpe 22 4.14 Unngå bruk av trykkdifferanse-regulatorer 23 4.15 Unngå flere temperaturfølere som betjener samme romenhet 23

5 Eksempel på lavtrykks-varmeanlegg 24 6 Forenklet dimensjonering av rørnettet 25 7 Ventilasjon 26 7.1 Ventilasjonsaggregater 26 7.2 Ettervarmingsbatteri 27 7.3 Oppvarming med luftvarmere 27 8 Frostsikring av varmebatteriet 28 8.1 Dagens løsning 28 8.2 Hva skjer når batteriet fryser 28 8.3 Krav til frostsikring 29 8.4 Ny løsning 30 8.5 Montering av frostvernføler i batteri 30 9 Varme- og kjølebatterier 31



10 Det innjusteringsfrie radiatorsystemet 32 10.1 Hovedfordeler i rørnettet 32 10.2 Systemtemperatur 33 10.3 Sirkulasjonspumpe 33 10.4 Radiatorer 34 10.5 Radiatorer med stor vannavkjøling 34 11 Gulvvarmesystemer 35 11.1 Rørtrykkfall frem til gulvvarmefordeler 35 11.2 Gulvvarmefordeler med like rørlengder 35 11.3 Reguleringsenheter i rørnettet 35 11.4 Manuelle ventiler 36 11.5 Gulvvarme 36 11.6 Turtemperatur med 30 – 40 °C 36 11.7 Sikring av jevn varmefordeling 37 12 Takvarme 38 13 Diverse systemer 39

13.1 Oppvarming av svømmebasseng 39 13.2 Snøsmelteanlegg 39 13.3 Tappevann 39 13.4 Tilkobling til fjenvarme 39

14 Dokumentasjon 40 14.1 Utprøving av anlegget 40 14.2 Drift og vedlikeholdsinstruks 40 15 Kostnadssammenligning 41 16 Faguttrykk 42 Litteratur 45



1 Innledning Varme- eller kjølebehovet i en bygning varierer etter utetemperaturen, sol og vind samt med størrelsen av indre varmetilførsel fra personer med mer. Det er således behov for å kunne regulere effekttilførselen til varme- og/eller kjøleelementene i rommene. Ved mengdestyring tar vi utgangspunkt i at vi har konstant turtemperatur og at ytelsen reguleres ved at vannmengden varierer. Tradisjonelt har en anvendt motorventiler til regulering i vannbårne energisystemer, men dette er når reguleringen skjer ved at en regulerer vanntemperaturen og den sirkulerte mengden er konstant, det som vi betegner med temperaturregulering. Ved overgang til mengdestyrt system får vi et nytt problem. Når vannmengden varierer vil også trykket variere. Ventiler innmontert i et mengdestyrt system har i prinsippet et potensiale til gjensidig å innvirke på hverandre. En ventil som åpner resulterer i fallende trykk i systemet, som igjen medfører at de øvrige ventilene må innta nye posisjoner. For motorventiler endres ventilstillingen, for magnetventiler endres åpningstiden. Det finnes flere grunner for at motorventiler ikke er eignet i et mengdestyrt system hvor trykkforholdene varierer hele tiden. Vi skal se på noen av de viktigste forskjellene mellom motorventiler og magnetventiler anvendt i et mengdestyrt system. • Magnetventiler regulerer åpningstiden i stedet for ventilstillingen som for motorventiler.

Dermed unngår en ventilautoriteten, og en kan helt fritt ta ut store ventiler og spare energi. • Når det nyttes magnetventil så er det den minste åpningstiden som begrenser hvor lite

energi forbruker kan avgi. Denne kan gjøres svært liten, for eksempel 0,1 sek, slik at en overdimensjonert ventil, eller overdimensjonert batteri, ikke gir noe reguleringsproblemer.

• Magnetventilen kan stå åpen i en fast periode, slik at gulvvarmekursene, radiatorene og lignende gjennomspyles med full vannmengde, og så kommer neste gjennomspyling avhengig av varmebehovet. Stort varmebehov – kort stengetid, lite varmebehov – lang stengetid. Ved denne gjennomspylingen blir temperaturfordelingen jevn over hele varmeflaten, fra ende til annen.

• Når det nyttes magnetventiler så er stort trykkfall over ventilen ikke nødvendig, og overdimensjonert ventil er ikke noe problem. En kan i dette tilfelle ta ut ønsket regleringsventil utelukkende med hensyn til nok vannmengde og lite trykkfall. Dimensjoneringen blir redusert til å sørge for nok vannmengde til den kursen som har størst trykkfall i rørnettet ( forbruker som ligger lengst borte). De øvrige kursene er dermed garantert nok vannmengde.

• Ved å kombinere magnetventilens hurtighet med elektronikk som til enhver tid regner ut ideell åpningstid, så får vi en konstruksjon som arbeider svært hurtig, så hurtig at trykksvingningene får ingen betydning for reguleringen.

I denne boka omtaler vi kun mengdestyring hvor det nyttes magnetventiler kombinert med elektronikk som styrer åpningstiden. Dette utstyret kaller vi i fortsettelsen for en reguleringsenhet. Den dekker behovet for alle varme- og kjølesystemer i ventilasjon, radiatorvarme, gulvvarme, takvarme, kjøletak og lignende. Vi skal se nærmere på de enkelte systemene, hvordan de konstrueres og utføres.



2 Innjusteringsfrie varme- og kuldeanlegg Når en skal konstruere og utføre et vannbårent energisystem, så er det viktig å tenke på, helt fra de første skisser / idéutkast, at systemet skal ha så lite energiforbruk som mulig. Husk at anleggets sannsynlige livstid er 30 – 40 år. Er anlegget da konstruert med energimessige svakheter, så slår dette ut på energiregnskapet, år etter år. Men utførelsen er minst like viktig. I et vannbårent energisystem er det mange komponenter som skal samsvare for å få den optimale funksjonen som rør, ventiler, varmeforbruker osv. Feil valgte komponenter i en del av systemet kan slå uheldig ut for andre deler i systemet. Dersom vi for eksempel velger for små rørdimensjoner, små ventiler osv., så medfører dette økt rørtrykkfall – som i neste omgang medfører høyere pumpetrykk – som deretter kan føre til lyd i termostatventiler – osv. I alle sammenhenger er det ønskelig å holde pumpetrykket så lavt som mulig, både utifra energimessige hensyn, økt pumpetrykk = økt energi, men også utifra at økt pumpetrykk fordrer enda mer utstyr i anlegget, som for eksempel trykkdifferanse-regulatorer – som igjen øker energiforbruket – og investeringskostnaden. Skal vi gjøre inngrep i et vannbasert energisystem må vi altså tenke helhetlig, ellers kan det bli som en ballong. Presser vi inn ett sted (sparte rørkostnader) sveller ”ballongen” bare ut ett annet sted. Det teoretiske optimale energimessige væskesystemet hadde vært at væsken strømmet gjennom rørnettet av egen kraft (uten energitilførsel). Da hadde vi bare hatt ett gjenstående problem å løse. Hvordan kan vi sikre oss at væskefordelingen blir riktig, at alle forbrukerne får nok vann til enhver tid? 2.1 Det tradisjonelle anlegget Den mest vanlige måten å regulere vannbårne energisystemer har hittil vært med såkalt temperaturregulering, hvor væskemengden mer eller mindre forsøkes holdes konstant. I slike systemer må hver rørforgreining innreguleres med egne ventiler for å få anlegget i hydraulisk ballanse, som medfører ekstra arbeid og økte kostnader. Når en nytter mengdestyring, kan en ikke gjøre dette på samme måten. I mengdestyrte systemer holdes temperaturen konstant, og så reguleres væskemengden i stedet. Innreguleringsventiler begrenser væskemengden, og kan ikke benyttes, da mengden varierer hele tiden. I slike mengdestyrte anlegg benyttes gjerne trykkdifferanse-regulatorer, også med økte kostnader og ekstra arbeid. Dagens tradisjonelle anlegg er altså basert på ekstra utstyr for innregulering av den enkelte kursen, med økt energiforbruk, mer arbeid og større kostnad som resultat. Kan dette unngås? 2.2 Regulering I denne boka viser vi bare innjusteringsfrie systemer. Det grunnleggende prinsippet i alle systemene er at den enkelte kursen skal via reguleringen selv sørge for seg. Det er altså reguleringen i seg selv som sørger for, til enhver tid, at det er riktig vannmengde i kursen, og ikke utenforstående utstyr slik som tradisjonell løsning. Denne tankegangen er helt vesentlig – derfor skal vi komme mer inn på dette i flere sammenhenger utover i boka.



3 Systemoppbygging Fig. 3.1 viser et typisk mengdestyrt system som er oppdelt i ett hovedfordelingsnett og flere forbrukernett. Når det nyttes ren mengdestyring slik som her, så kan sekundærkursene være de samme som hver kurs i forbrukernettet. Se senere avsnitt: 9 varme- og kjølebatterier. Vi ser at hele systemet forsynes av en hovedpumpe i hovedfordelingsnettet. I dette viste eksempelet har vi også en fjernkurs med egen pumpe som leverer til fjerntliggende forbrukernett hvor også der kan være en eller flere sekundærkretser. Vi skal i det følgende se nærmere på konstruksjonen av et typisk distribusjonsnett med mengdestyring.

FORBRUKERNETT = SEKUNDÆRKURSER

Radiatorersone II

Gulvvarme I

Radiatorerso

ne I

Gulvvarme II

Fjernkurs

Varmebatterier

Reguleringsenhet

HOVED- FORDELINGS- NETT

KJEL

Forshunting

Fig. 3.1



3.1 Lukket reguleringssløyfe Når en regulerer ett varmebatteri, radiatorer, gulvvarme osv. med ren mengdestyring, så har den enkelte sekundærkretsen alltid en lukket reguleringssløyfe. Se fig. 3.2. Føler registrerer temperaturen, som via regulator R styrer reguleringsventilen SV som endrer vannmengden til forbruker, som endrer lufttemperaturen, som føler igjen registrerer. Dermed er sløyfen lukket. Føler sørger med andre ord, via det øvrige utstyret, for at riktig temperatur holdes i romlufta. Temperaturen reguleres, mens SV styres – derfor betegnelsen: mengdestyring.

Reguleringsenhet SV

R

R

R

Føler

Romluft

LUKKET REGULERINGSSLØYFE

SV

Forbruker Varmtvann

Gulvvarme

Føler

R

Radiatorer

Varmebatteri

Fig. 3.2

En reguleringssløyfe som vist her, vil alltid sørge for seg, uten å ”tenke” på det øvrige utstyret i distribusjonsnettet. Reguleringsenheten SV arbeider hele tiden for å tilfredsstille det innkommende signalet fra føler, og mater inn nødvendige væskemengde i kretsen. Hver reguleringsenhet sørger altså, til enhver tid, for riktig væskemengde i kursen. Derfor trenger ikke et mengdestyrt system bli innregulert til hydraulisk balanse, slik et distribusjonssystem for konstante vannmengder alltid må. Les mer om dette i avsnitt: 4.9 Innreguleringsventiler skal ikke brukes.



3.2 Rørnettet Nå har vi sett at hver reguleringsenhet sørger for seg, og ”tar” den til enhver tid nødvendige vannmengden fra nettet. Vi må bare sørge for at vannmengden som trengs hele tiden er tilgjengelig. Det sørger vi for gjennom hovedfordelingsnettet. Hovedregelen i mengdestyringen er at turtemperaturen på vannet skal holdes konstant og mengden variere. Men det er ingen ting i veien for at turtemperaturen også kan varieres. Husk at lukket reguleringssløyfte sørger hele tiden for riktig energitilførsel. Varmeproduksjonen (kjel, varmepumpe) tilknyttet hovedfordelingsnettet kan godt arbeide med ulike temperaturnivåer, hvor varmepumpen sørger for laveste oppvarming, opptil for eksempel 55°C og ved behov hever kjelen turtemperaturen ytterligere til dimensjonerende anleggstemperatur, for eksempel 70°C. Hovedfordelingsnettet skal dimensjoneres med lavest mulig rørtrykkfall, dog med hensyn til rørkostnad og pumpekostnad (også driftskostnad). Det er tre viktige grunner for det. For det første skal hovednettet sørge for nok vannmengde til den lengst borte liggende forbruker, når alle de øvrige forbrukere samtidig også har full vannmengde. Med lite rørtrykkfall i hovedfordelingsnettet er tilgangen like god over hele nettet. For det andre så oppnås stabile forhold mellom de enkelte kurser, og en får en enkel og varig innregulering mellom kursene. Når det så nyttes mengdestyrt hovedpumpe i hovedfordelingsnettet, så kan trykkføleren være plassert inni pumpehuset, som er vanlig, uten at dette får noen betydning for trykkreguleringen, og derav forholdene for sekundærkursene. Bruk dimensjonerende rørmotstand i hovedfordelingsnettet mindre enn 100 Pa/m. Forbrukernettet kan dimensjoneres for høyere trykk. Her kan en utelukkende tenke på forholdet mellom energiforbruk og rørsystemkostnaden. Høyt trykkfall gir små rørdimensjoner og billigere rørsystem men pumputgiftene øker. En må ha i minnet at et rørsystem ofte er i funksjon 30 – 40 år, slik at stort trykkfall kan utgjøre merkbare energikostnader over tid. Bruk dimensjonerende rørtrykkfall i forbrukernettet mindre enn 200 Pa/m. 3.3 Plassering av reguleringsenheten En skal være klar over at når det nyttes mengdestyring, så kan reguleringsenheten plasseres hvor som helst i rørnettet, på tur- eller returrøret, i motsetning til temperaturstyrt system. Dette åpner for helt andre muligheter når det gjelder plasseringen. Se senere avsnitt: 4.12 Plasser reguleringsenheten hvor det best passer. Når det gjelder varmebatteri som skal frostsikres så må varmtvannet være tilgjengelig ”øyeblikkelig” i tilfelle frostfare. Iblant anordnes det en ”bløder” mellom tur- og returrør før ventilen som sikrer tilgjengelig varmtvann. Da må ventilen stå i varmebatteriets nærhet. 3.4 Bruk færrest mulig pumper og reguleringsenheter Alt reguleringsutstyr koster penger, og medfører drift- og vedlikeholdskostnader senere. Ta derfor utgangspunkt i å seksjonere anlegget med færrest mulig sekundærkretser. For



varmebatterier må hvert enkelt batteri ha sin egen sekundærkrets. For radiatorvarme kan flere radiatorer slås sammen til en kurs, soneinndeling, for eksempel en sone øst, en vest, en for 1.etasje, 2.etasje osv. alt etter hvordan det er naturlig å dele inn det enkelte bygget. Gulvvarmekursen må først forshuntes, om vanntemperaturen er 70 eller 80°C. Deretter kan det nyttes en reguleringsenhet for den enkelte gulvvarmesonen, som kan gjelde ett enkelt eller flere rom, eller en hel bolig. Ved lavtemperaturanlegg sløyfes forshuntingen. Det nyttes færrest mulig pumper, dvs. en hovedpumpe i hovedfordelingsnettet, en pumpe i fjernkursen for å kompensere for tilleggstrykktapet i dette rørnettet, og en pumpe til forshuntingen av gulvvarmen. Alle pumper bør være trykkstyrt, dette for energibesparing. 3.5 Ta ut store ventiler og spar energi Det tradisjonelle anlegget med temperaturregulering og motorventiler, setter store kunnskapskrav til dimensjonering av styreventilen, noe som kun få behersker godt nok. Resultatet er feil vannmengde og energioverføring, og at ”styreventilen ikke fungerer”. Når det nyttes mengdestyring med reguleringsenheter som beskrevet i denne boka, er ikke dette lenger noe problem. Reguleringsenheten SV regulere ned til minste elektroniske åpningstid 0,1 sek, som er langt under hva ventilen fysisk klarer å åpne og stenge igjen (avhengig av ventilstørrelsen). Med andre ord, væsken får ikke satt seg i bevegelse før ventilen stenger igjen. Vi kan altså snakke om ”dråperegulering” i det vanskelige reguleringsområdet, 0-5%, som tradisjonelt fører til store endringer av effekten ved små endringer av motorventilens stilling, og ustabilt system som resultat. En står nå altså helt fritt til å ta ut ventilstørrelse, men husk: stor ventil har mindre trykkfall enn en liten ventil, og gir økt energibesparelse. En enkel og grei huskeregel er: ta ut ventilstørrelse etter rørdimensjonen. Se trykkfallsdiagram for aktuelle ventiler. Vanligvis ligger da trykkfallet over ventil på mindre enn 3-5 kPa. 3.6 Nyttige formler / omregningsfaktorer Det henvises til annen litteratur med tekniske regnetabeller, formelsamlinger og lignende hjelpemidler som trengs under dimensjonering, beregninger osv. Det har vært ett overordnet mål at denne boka skulle være en mest mulig praktisk lærebok, derfor er ikke dette medtatt.



4 Effektregulering 4.1 Systemet Det vises til fig. 4.1. Vi ser at det ikke er noen forbindelse mellom turrør og returrør. Hele væsken strømmer gjennom varmeelementet som i dette tilfellet er et varmebatteri for ventilasjon. Reguleringsenheten blir styrt fra en regulator med føler i luftstrømmen. Dermed fremkommer en lukket reguleringssløyfe; føler – regulator – reguleringsenhet – varmeelement – føler. Dersom temperaturen endres oppfanger føleren dette, som via regulatoren endrer reguleringsenhetens åpningstid som igjen fører til at temperaturen opprettholdes. Selve reguleringsenheten kan plasseres hvor som helst i rørnettet, på tur- eller returrør, langt ifra eller nærme varmeelementet, der det best passer. Det er bare i de tilfeller at reguleringsenheten er utstyrt med fast følerlengde (eventuell frostsikringsføler) at enheten må stå nærme varmeelementet (batteriet). Reguleringsenheten arbeider uavhengig av ventilautoritet, derfor kan det velges store ventiler for å spare energi. En enkel og grei regel er å følge rørdimensjonen, eller eventuelt ett hakk under. Dermed sikres lave transportkostnader i rørnettet.

Fig. 4.1 4.2 Måten å regulere på Det finnes to prinsipielt forskjellige måter å regulere på. Begge går ut på å tidsregulere vannmengden, se fig. 4.2. Den første metoden går ut på å inndele tiden i faste perioder, for eksempel 30 sek., og så innenfor denne tiden endre ventilens åpningstid alt etter varme-/kjølebehovet. Denne metoden kaller vi for variabel åpningstid. Den andre metoden måten går ut på å beholde en fast åpningstid for ventilen, for eksempel 15 sek., og så endre tiden ventilen skal være stengt. Denne metoden kaller vi for fast åpningstid. I dette tilfellet er altså perioden variabel.



Begge metodene brukes alt etter anvendelsesområdet. Typiske eksempler er varme- /kjølebatteri i ventilasjonsanlegg hvor det nyttes variabel åpningstid, og radiatorer /gulvvarme hvor det nyttes fast åpningstid. Mer om dette senere.

(1) (1) (1) (1)

(2) (2) (2)

Åpen

Variabel periode

Stengt

Fast periode

Stengt

Åpen

Fast åpningstid (2)

Variabel åpningstid (1)

Fig. 4.2 Når ventilen skal åpne eller lukke, så har ventilen en mekanisk masse som skal settes i bevegelse. Derfor får vi en viss tid ventilen trenger for å åpne (fra stengt til åpen stilling). Når ventilen er stengt er væsken i røret stillestående (ingen strømning). Da kan ventilen åpne hurtig. Når ventilen er åpen, strømmer det full væskemengde gjennom røret. Om ventilen skulle lukke med samme hastighet som den åpner, ville vi få trykkstøt, såkalt ”hammerslag” i rørnettet. Derfor er lukketiden betydelig lenger, se fig. 4.3.

Lukke tid Åpne tid

Stengt

Åpen

Fig. 4.3 Begge disse metodene, variabel åpningstid eller fast åpningstid, har to viktige forutsetninger for å kunne funksjonerer. I begge tilfeller blir varmen / kulden avlevert i ”doser” til varme- / kuldeforbruker. Det betyr at forbruker må ha en viss masse for å kunne ta imot energien, nettopp slik vi har i batterier, radiatorer, kjølebaffler osv. i vannbårne systemer. Den andre forutsetningen, minst like viktig, er at vi har kontroll med temperatursvingningene. Når vi tidsregulerer vannmengden som vist, så resulterer dette i temperatursvingninger i forbruker. Disse svingningene må holdes innenfor visse grenser, slik at de ikke får noen betydning i oppholdssonen. Lange åpningstider resulterer i store svingninger, korte resulterer i små svingninger. Med andre ord, så må svingningene være tilpasset den enkelte



anleggstypen; radiatorer, gulvvarme, ventilasjon osv., som hver har sine særegenheter. Følgen er at reguleringsenhetene ikke kan byttes om, for eksempel bruke en i ventilasjon som er tenkt for gulv, eller vis a versa. Hver reguleringsenhet lages for sitt gitte bruksområde. Nå drar en gjerne den slutningen at det gjelder å få svingningene så små som mulig. Men det betyr at ventilen skal åpne og lukke oftere. Det er heller ikke ønskelig (økt slitasje). Derfor skal temperatursvingningene være så store som mulig, men uten at de får noen betydning i oppholdssonen. Det gjelder å utnytte hele den dempende massen som alt finnes i systemet - fra ventilen og like frem til oppholdsonen. For ventilasjon har vi demping – i batteriet – i aggregathuset – i kanalen – i innblåsningsventilen – og i romlufta. I slike anlegg med varmebatteri viser forsøk at den faste perioden for temperatursvingningene sin del ofte kan være 1 min. og mer uten å få betydning i romlufta, men for å ha god sikkerhetsmargin, bør perioden begrenses til halvdelen. 4.3 Varmeelement med jevn varmefordeling Det har stor betydning at en radiator, ett gulv osv. har jevn varmeavgivelse, at for eksempel gulvet har jevn temperatur over hele gulvflaten. Tilsvarende gjelder for en radiator. Tradisjonelt har dette blitt løst med å nytte en egen sirkulasjonspumpe i kretsen som sørger for jevn varmefordeling i kretsen. Men dette er ikke lenger nødvendig med denne nye reguleringsstrategien. Det løses på en enklere måte. For gulvvarme og radiatorvarme skjer reguleringen med fast åpningstid, se fig. 4.2. Ventilen står altså åpen en fast tid, tilsvarende den tiden det tar å gjennomspyle hele gulvet, eller hele radiatoren. Åpningstiden er vidt forskjellig for disse systemene, men metoden er den samme. La oss se nærmere på hva som skjer i en radiator med denne reguleringsmåten. Se fig. 4.4.

(2)

B

A

(1)

Fig. 4.4 For radiatorer skjer varmeavgivelsen dels som stråling (1) ca. 20 – 40 %, og dels som konveksjon (2), ca. 60 – 80 %. Konveksjon er luft som er satt i bevegelse på grunn av at den er varmet opp og blitt lettere enn omgivelselufta, og dermed stiger til værs. Kald luft strømmer til fra bunnen. For radiatorer gjelder det å utnytte begge disse effektene, stråling og konveksjon, maksimalt for å få en god varmeavgivelse. Når ventilen åpner, strømmer vannet inn i radiatoren med full hastighet inntil vannet har gjennomstrømmet hele radiatoren. Da stenger ventilen. Den faste åpningstiden skal altså være minst tilsvarende den tiden det tar å gjennomspyle hele radiatoren. Stengetiden varierer alt etter varmebehovet. Ved stort varmebehov er stengetiden kort og ved lite varmebehov er



stengetiden lang. På denne måten oppnås ganske jevn temperatur langs radiatorflaten, i hele radiatorens bredde A. Langs høyden B stiger temperaturen noe, nedentil og oppover. Dette kommer av konveksjonen, det at luft strømmer oppover langs radiatoren og kjøler den ned, mest nedentil. Men likevel, temperaturforskjellene er små, noe som betyr at hele radiatorflaten utnyttes til varmeoverføringen under alle temperaturtilstander. Med denne enkle reguleringsmåten har vi fått ett reguleringssystem for radiatorer som utnytter stråling og konveksjon optimalt. Ved å anvende stor vannavkjøling (stor radiator) får vi et system som er velegnet for stor vannavkjøling og som med riktig dimensjonering av resten av anlegget gir: Det Innjusteringsfrie Radiatorsystemet – se senere i boka. 4.4 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 til 50 %. Fig. 4.5 viser sammenhengen mellom mengde og ytelse for en radiator, som er ganske typisk for slike systemer. Vi ser at kurven (vanntemperatur 80°C), er svært steil for liten vannmengde, og flater kraftig ut for de større vannmengdene.

Mengde (l/h)

500

1000

10050

Effekt (w)

Fig. 4.5

Dersom vi har en vannmengde på 100 l/h gjennom radiatoren og reduserer den til 50 % (50 l/h) så reduseres ytelsen fra ca. 1000 W til 900 W, altså kun 10 % ytelsereduksjon. Eller har vi 50 l/h og skal redusere ytelsen til 50 % (fra 900 W til 450 W) så må vi redusere vannmengden med mer enn 80 %. Kurven er altså svært ulinjær. Dette må det tas hensyn til inni reguleringsenheten. Når det sendes inn ett linjært reguleringssignal for eksempel 0-10 Vdc, så må kurven omregnes til de åpningstidene som gir tilsvarende linjær effektavgivelse. Med andre ord, når innsignalet er linjært så skal effektavgivelsen være tilsvarende linjær, for eksempel 8 Vdc innsignal gir 80% effektavgivelse, 6 Vdc gir 60% effektavgivelse osv.



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. Typisk i dag, så dimensjoneres en radiator for 50 l/h som gir 900 W effektavgivelse ved dimensjonerende utetemperatur (DUT), og med vann av 80°C. Fra dette punktet på kurven og nedover er radiatorens arbeidsområde, se fig. 4.5. 4.5 Returtemperatur Når distribusjonssystemet tilkobles fjernvarmenettet 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. 4.6. 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.

Turtemperatur

Returtemperatur

1,0

q / q maks

0,5

50°C

90°C

Fig. 4.6

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 på dette må en utekompensere turtemperaturen (senke turtemperaturen) ved avtagende belastning. Med dette oppnår en fallende returtemperatur når belastningen minker. Med 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.



4.6 Pumpe og systemkarakteristikk Pumpekarakteristikken, som er bestemt av konstruksjon og størrelse av pumpen, viser sammenhengen mellom trykkøkning i pumpen og vannstrømmen gjennom den. Anleggskarakteristikken viser sammenhengen mellom vannstrømmen og den totale motstanden i systemet forårsaket av rørtrykkfall, trykkfall i ventiler, varmeelement etc. Se fig. 4.7. Se for øvrig avsnitt: 4.13 og kapittel: 5. Dersom pumpen 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 driftspunktet flytte seg etter pumpekarakteristikken, mens for en trykkstyrt pumpe vil driftspunktet flytte seg etter anleggskarakteristikken, fra A til B og videre nedover. Linje C viser kurven for en proporsjonal trykkstyrt pumpe.

Pumpekarakteristikk ∆p

Anleggskarakteristikk

C B

A2

1

Fig. 4.7

q

Pumpekarakteristikken viser at en pumpe uten styring er ”uegnet” i et sentralvarmesystem. Ved stor vannmengde (q) er trykkhøyden (∆p) 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 friksjon. Dette er motsatt av pumpekarakteristikken, hvor trykkhøyden økes i takt med at mengden minkes, hvilket i praksis betyr, at en stor del av pumpens energitilførsel går tapt i systemet. Men det er også viktig at ikke trykket stiger når væskemengden minker. Det skal vi blant annet se på senere, se kapittel: 10 Det innjusteringsfrie radiatorsystemet. Derfor – sirkulasjonspumpa skal ha proporsjonal trykkstyring, dvs. at den følger kurve C. Det betyr også at det kun tilføres den mengde energi til pumpa systemet har bruk for, til enhver tid. 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 kapasiteten var tilpasset behovet hadde avhjulpet problemet.



Dersom en likevel velger pumpe uten styring, for eksempel ut fra prismessige hensyn, så må en huske på at pumpen skal ha flat pumpekarakteristikk (stabilt trykk). Ofte står en overfor eksisterende anlegg som skal bygges om. Da oppstår problemet: Skal en nytte den eksisterende pumpa, eller må den også skiftes ut? En nærmere vurdering av pumpens karakteristikk og ytelse kan da være lønnsomt. 4.7 Trykkforløp i rør Sett ut ifra et energimessig synspunkt så er det ønskelig å ha lavest mulig trykkfall i rørnettet. Høyt trykkfall gir på 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.

7kPa

2,5kPa

1kPa

1kPa

9kPa

3kPa

Rørlengde

50% 100%

Mengde

Trykk

Små rør

Store rør

Fig. 4.8 Trykkfallet langs en ledning fremstilles ofte som vist i fig. 4.8. Her ser vi en kurs med 5 radiatorer, og trykkfallet langs rørstrekket med store, alternativt små rør. Utgangspunktet er at den lengst borteliggende radiatoren skal ha et differansetrykk på 1 kPa. For store rør er rørtrykkfallet 2 kPa, slik at differansetrykket ved pumpen må være 3 kPa. For små rør er rørtrykkfallet 8 kPa, slik at i det tilfellet blir differansetrykket ved pumpen 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 mengde – fire ganger større trykk). 25 % av 2 kPa = 0,5 kPa. Differansetrykkfallet 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 ventilstillingen endres. For små rør resulterer en reduksjon med 50 % av vannmengden, 25 % av 8 kPa = 2 kPa trykkreduksjon i rørnettet. Differansetrykkfallet 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 rør blir skjevfordelingen av vannmengden størst, når vannmengden reduseres. Dette betyr at system med små rør kommer lettest utav balanse, med resultat at det oppstår problemer/klager på for kalde og iblant for varme rom. Store rør har også den fordelen, foruten at påvirkningen blir redusert, at pumpekostnaden også er redusert, da det blir et lavere trykkfall i rørnettet. Konsekvensen er at en fortrinnsvis skal velge store rør i systemet. Bruk dimensjonerende rørmotstand i forbrukernettet mindre enn 150 Pa/m. 4.8 Laveste differansetrykk Det varme-/kjøleelementet som bestemmer laveste differansetrykk er vanligvis lengst borte fra pumpen. Noen systemer blir konstruert for laveste differansetrykk av 2 kPa, mens andre bruker 10 kPa.

Lavt differansetrykk

Rørlengde

13kPa 10kPa

4kPa 1kPa

Høyt differansetrykk 18kPa

9kPa

Trykk

Fig. 4.9 Fig. 4.9 viser to radiatorkurser som er nøyaktig like: den eneste forskjellen er at laveste differansetrykk er 1 kPa for den ene og 10 kPa for den andre. Den heltrukne linjen viser rørtrykkfallet ved full vannmengde, som er den samme i begge tilfeller. Når noen av radiatorventilene lukker, blir vannmengden gjennom kursen redusert, som også reduserer rørtrykkfallet i kursen. Det nye rørtrykkfallet er vist ved stiplet linje i figuren. Differansetrykket over radiator 5 øker da med 3 kPa. I det første tilfellet med lavt differansetrykk, øker differansetrykket over radiator 5 fra 1 kPa til 4 kPa. Dette tilsvarer 100 % økning av vannmengden gjennom radiator 5, såfremt ventilstillingen ikke endres. I det andre tilfellet med høyt differansetrykk øker også differansetrykket over radiator 5 med 3 kPa. Imidlertid, siden dette opprinnelig var 10 kPa, så blir relativ økning bare 30 % mot 300 % som i forrige tilfelle. Dette betyr at vannmengden gjennom radiatoren i siste tilfelle øker bare med 14 %. Nå skulle en gjerne tro at det høyeste differansetrykket er det gunstigste siden påvirkningen blir minst når vannmengden endres, men så er ikke tilfelle. Det høyere differansetrykket er



energitap i form av høyere trykktap gjennom ventilene, som følgelig gir høyere transportkostnad i systemet. Det finnes ingen grunner for å arbeide med høyt differansetrykk. Når det nyttes motorventiler og en dermed er avhengig av ventilautoriteten, så er denne et argument for å bruke høyt differansetrykk i systemet, og så foreta en balansert innregulering (noe å innregulere på). I dag er det fullt mulig å konstruerer det innjusteringsfrie radiatorsystemet – les mer om dette senere. Følgen blir at systemet bør konstrueres for lavest mulig differansetrykk. Ett annet viktig forhold med lavest mulig differansetrykk er at trykkføler for pumpestyringen like gunstig kan stå i pumpehuset (enklest og billigst). 4.9 Innreguleringsventiler skal ikke brukes Ved mengderstyring så varierer vannmengden hele tiden etter energibehovet. Dersom det nyttes 2-veis motorventiler i et mengdestyrt system så kan ikke innreguleringsventiler brukes. De vil kun fungere som tiltenkt ved nominell vannmengde, mens de ved liten vannmengde forverrer forholdet dramatisk for motorventilen. Husk at for mesteparten av tiden så er vannmengden betydelig mindre en det anlegget er dimensjonert for (nominell vannmengde), dvs. at innreguleringsventiler i et mengdestyrt anlegg vil forverre reguleringsforholdene i mesteparten av tiden. Derfor er disse ikke tilrådelige å bruke. Når magnetventiler brukes, så vil en innreguleringsventil kun føre til et uønsket trykktap (energitap) i kretsen, uten innvirkning på reguleringen. Dette skyldes at magnetventilen hele tiden arbeider med full vannmengde, enten av eller på. Unngå bruk av innreguleringsventiler, og spar energi og investeringskostnad – sørg bare for nok væske til den ventilen og kretsen som har størst trykkfall. De øvrige ventiler er dermed garantert nok vannmengde. Bruk av innreguleringsventiler for hver reguleringskurs er: - helt unødvendig - medfører investeringskostnader - medfører innreguleringsarbeid - medfører energitap så lenge anlegget er i drift (mange år) Vær klar over at system med mengdestyring som beskrevet i denne boka er selvregulerende. Anlegget trenger ikke innjusteres til hydraulisk balanse slik det alltid må for system med konstante vannmengder. I det øyeblikket et mengdestyrt system startes opp, vil væsken strømme i de forgreningene som har minst trykkfall, og kanskje går det for lite væske til forgreninger med høyt trykkfall. Dette betyr at forgreninger med lite trykkfall får alt for stor væskemengde – dvs. for stor energitilførsel – som igjen betyr for høy temperatur (varmeanlegg). Regulatoren for denne kursen regulerer straks ned væskemengden, som resulterer i at væskemengden øker tilsvarende til de øvrige kursene. Vi snakker altså om et eventuelt oppstartingsproblem som i praksis ikke eksisterer da det uansett er av kortvarig natur.



Resultatet er at hele anlegget regulerer seg inn slik at hver kurs har riktig væskemengde. Innenfor den enkelte kurs må en selvfølgelig sikre seg at væskefordelingen er jevn. 4.10 Væskefordeling innen kursen Innenfor den enkelte sekundærkursen må en alltid sikre seg at væskefordelingen er jevn. Om radiatorsystemet er med termostatiske radiatorventiler så kommer mengdefordelingen til å skje automatisk, er systemet med manuelle radiatorventiler så innstilles vannmengden etter behovet. I andre enkeltstående tilfeller kan det være behov for strupeventiler (engangsinnstilling). Fig. 4.10 viser en sekundærkurs med flere delkurser, og som har felles reguleringssløyfe, noe som betyr at hele sekundærkursen reguleres under ett, for A, B og C samtidig. Da må en sikre riktig væskefordeling til hver enkelt delkurs. Dersom delkurs B har det høyeste trykkfallet, så settes det inn strupeventiler for delkurs A og C.

C

B

A SV

Fig. 4.10 4.11 Utekompensering Når det nyttes systemer med konstante vannmengder, dvs. temperaturregulerte systemer, så er det ganske vanlig å utekompensere turtemperaturen. Dette gjøres for å få bedre regulerbarhet. Ved stigende utetemperatur reduseres turtemperaturen, slik at når det er kalt ute så er turtemperaturen høyest, og tilsvarende varmt ute, så er turtemperaturen lavest. Når en derimot nytter mengdestyrt system med magnetventil så holdes turtemperaturen konstant, og mengden reguleres tilsvarende. Dette blir noe helt annet. Det er mange som umiddelbart tenker at selv om det nyttes mengdestyring, så bør en likevel ha utekompensering av turtemperaturen. Dette er feil, vi skal i det følgende se hvorfor. En skal være klar over at ett system med liten mengde påvirkes sterkt av en mengdeforandring mens ett system med stor mengde påvirkes lett av en temperaturforandring. Forutsetningen for å endre temperaturen er altså at der er en stor mengde i systemet, slik som det alltid er i temperaturregulerte systemer. I et mengdestyrt system går anlegget derimot med redusert mengde mesteparten av året (bare noen få dager i året går anlegget mot dimensjonerte forhold). Dersom temperaturen endres under disse forholdene (liten mengde) får den liten påvirkning. Temperaturen skal altså ikke endres i et mengdestyrt system, den skal hele tiden holdes konstant.



En annen effekt som oppnås med å holde temperaturen konstant, er at en med det kan flytte reguleringsenheten hvor som helst det måtte passe best i rørnettet, uten at det får noen betydning for reguleringen. Dette er en stor styrke for mengdestyrte systemer. Som en kjenner til for temperaturregulerte systemer så må reguleringsorganet stå i nærheten av reguleringsobjektet. En shuntgruppe må eksempelvis stå i nærheten til vannbatteriet den skal regulere, ellers gir det reguleringsproblemer. Se også avsnitt: 4.12. Plasser regulerings-enhetene hvor det best passer. I dagens varmepumper benyttes ofte flytende kondensering. Da utekompenseres retur-temperaturen for å oppnå bedre virkningsgrad på varmepumpeanlegget. I slike anlegg skal utekompensering nyttes, og får ingen annen bivirkning enn nevnt ovenfor. 4.12 Plasser reguleringsenhetene hvor det best passer Et mengdestyrt system gir helt nye plasseringsmuligheter. Vær klar over at det er væskemengden som blir regulert og ikke temperaturen på væsken slik som for system med konstante væskemengder. Når en nytter mengdestyring så kan reguleringsenheten som nevnt plasseres hvor som helst i rørnettet, på turrør eller returrør, nærme forbruker eller langt fra forbruker, alt etter hvor det passer best. Det er bare i de tilfeller at reguleringsenheten har egen føler, frostsikring, maks./min. begrensning og lignende, at en ikke står helt fritt med plasseringen. Følerkabellengden begrenser plasseringen, men kan leveres i mange forskjellige lengder. Når en arbeider med mengdestyring så er væsketemperaturen ut til forbruker den samme hele tiden. Det har ingen betydning om røret er kort eller langt. Har du for eksempel et 50 meter langt rør, så er en gitt vannmengde inn i røret samme vannmengde ut av røret, og tilsvarende energimengde ut av røret når røret er isolert. Røret har tilnærmet konstant vanntemperatur i hele rørlengden. Ved regulering av konstante vannmengder vil derimot vanntemperaturen i røret endres etter som reguleringen endres, for vannbatterier kan du få en ganske håpløs regulering dersom reguleringen ikke skjer ved forbruker men med for eksempel 50 meter rørlengde mellom reguleringsenheten og forbruker. I slike systemer kan temperaturen ut av røret være noe helt annet enn inn i røret fordi temperaturen hele tiden svinger i rørets lengderetning i takt med hvordan reguleringen endres. Vanntemperaturen kan sogar være vesentlig høyere i rørets utløp enn i dets innløp. Temperaturen varierer altså langs hele røret. Ved å øke temperaturen i innløpet av røret, så kan det godt være at temperaturen faller i rørets utløp, eller vis a versa. Når det nyttes mengdestyring, så bør du derimot ta hensyn til helt andre forhold, slik som nærhet til elektrisk tavle, få samlet mest mulig på samme sted, korte rørføringer og lignende forhold. Plasser gjerne alle reguleringsenhetene rett på avgreninger fra hovedfordeler, i begynnelsen av distribusjonssystemet. Det gir vanligvis betydelige forenklinger. 4.13 Bruk alltid mengderegulert (trykkstyrt) hovedpumpe Mange tror at det må nyttes frekvensregulert pumpe i et mengdestyrt system. Dette er feil! Når det nyttes reguleringsenhet for mengdestyring, så får det ingen innvirkning på



reguleringen om det nyttes pumpe med konstante vannmengder eller pumpe med variable vannmengder. Reguleringen funksjonerer helt uavhengig av pumpevalget. En skal likevel være klar over at i et mengdestyrt system så oppnås det energibesparelse, sammenlignet med system med konstante vannmengder. I et mengdestyrt system transporteres ikke mer væske enn det er behov for til enhver tid. Dette gir energibesparelse. Husk også at energibesparelsen skal tas ut i form av redusert energiforbruk til pumpa. Velg derfor alltid sirkulasjonspumpe med automatisk justering av vannmengden. Energiforbruket blir redusert, som igjen betyr at pumpen blir tilbakebetalt i løpet av et par år, alt etter pumpestørrelsen. For nærmere informasjon om valg av pumper henvises til pumpeleverandører. I et system med flere kretser (flere ventiler) vil hver reguleringsenhet sørge for, til enhver tid, riktig væskemengde i kretsen, på grunn av lukket reguleringssløyfe. Når en dimensjonerer pumpa, må en bare huske på at den ventilen og kretsen som har størst trykkfall, 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. 4.14 Unngå bruk av trykkdifferanse-regulatorer Når vi skal konstruere ett vannbårent energisystem så skal vi først og fremst tenke på energiforbruket, det at anlegget under drift skal forbruke minst mulig energi. Måten vi utformer anlegget på, komponenter vi bruker og hvordan vi drifter anlegget skal ha dette formålet. Vi skal tilsikte å konstruere anlegget med så lite trykkfall som mulig. Hvordan vi unngår bruk av trykkdifferanse-regulatorer behandles flere steder utover i boka. 4.15 Unngå flere temperaturfølere som betjener samme romenhet Dette vil forårsake reguleringsproblem. Således bør regelen generelt være at en felles temperaturføler bør anvendes om flere varme- / kjøleenheter finnes i samme romenhet (lokal).



5 Eksempel på lavtrykks-varmeanlegg

30 m (tur/retur)

KJEL

50 m (tur/retur)HOVEDFORDELER

Varmebatteri

Radiatorer sone I

Radiatorer sone II Her ser vi ett ganske vanlig varmeanlegg med radiatorkurser og varmebatteri for ventilasjon. Varmtvannsbereder kan om ønskelig også tilknyttes nettet, til hovedfordeler, på lik linje med de øvrige sekundærkursene. Sekundærkursen for varmebatteri er i dette tilfelle dimensjonerende for pumpetrykket. Det er ingen begrensninger hvor store anlegg som kan lages etter dette nye prinsippet, følg bare de angitte retningslinjer. Pumpa skal levere pumpetrykk tilsvarende den kursen som har størst trykkfall, som i dette tilfelle er til varmebatteriet. Pumpa skal da arbeide mot følgende trykk: • trykkfall over kjel = 8 kPa • trykkfall i hovedfordeler: 50 x 80 Pa/m = 4 kPa • trykkfall i rørnett til varmebatteri: 30 x 150 Pa/m = 4,5 kPa • trykkfall over reguleringsenhet for varmebatteri = 5 kPa • trykkfall over varmebatteri = 12 kPa Samlet trykkfall blir 33,5 kPa. Dette gis ett sikkerhetstillegg på 20% (ikke mer), slik at pumpa som skal anvendes for hele anlegget, tas ut med pumpetrykk = 40 kPa, dvs. 4 mVS, og med vannmengde som er summen av alle kurser. Pumpa skal være proporsjonal trykkstyrt. Dermed reduseres trykket enda mer under mesteparten av året. Vi ser at vi har fått et varmeanlegg med ekstremt lavt trykkfall, noe som vil vise igjen på energiregnskapet år etter år. Samtidig har vi oppnådd betydelige forenklinger, som også viser igjen på investerings kostnaden. Ved forenklinger har vi også redusert muligheter for feil.



6 Forenklet dimensjonering av rørnettet For distribusjonsnett for vannbåren varme i bygg under 400 m² kan det tillates enkelte forenklinger fordi systemene er mer oversiktlige. I småhus er det som regel ikke nødvendig å dele opp distribusjonssystemet mer enn hva praktiske hensyn tilsier. Fasadeinndeling er uaktuelt. Nedenfor er vist en forenklet metode der en kan velge rørdimensjon ut fra effekt i Watt og temperaturforskjell mellom tur og retur. Tabellen nedenfor viser øvre effektgrense ved ulike rørdimensjoner. NB! Det er den innvendige rørdiameter som er bestemmende, uansett rørtype.

Øvre effektgrense i Watt Innvendig

diameter mm

turtemp -returtemp

=5°C

turtemp -returtemp

=10°C

turtemp -returtemp

=20°C

turtemp -returtemp

=30° 8 500 1000 1500 10 400 800 1600 2400 13 750 1500 3000 4500 16 1400 2750 5500 8250 20 2500 5000 10000 15000 25 4750 9500 19000 28500 30 7500 15000 30000 45000 35 11000 22500 45000 67500

Rørdimensjonene (innvendige mål) velges ut fra tabellen. Start med effektbehovet for det enkelte rom, og ta ut rørdimensjon ytterst i rørnettet først og summer effektene innover for hvert koblingspunkt like til begynnelsen av distribusjonssystemet samtidig som rørdimensjonene tas ut. Rørdimensjonene påføres tegningen og benyttes som dokumentasjon når bygget er i drift. Når en skal ta ut hovedpumpe etter en slik forenklet dimensjonering kan totalt trykk beregnes etter følgende prosedyre: • Lengden på rørnettet (sum lengde av tur og retur til fjernest liggende radiator) beregnes. • Rørfriksjonen beregnes med ett gjennomsnittlig trykktap på 100 Pa/m. • Trykkfallet over fjernest liggende radiator med returkupling og åpen radiatorventil legges

til. Om ikke leverandøroppgaver foreligger på beregningstidspunktet, kan dette settes til 10 kPa.

• Legg til trykkfall over kjel, reguleringsventil og eventuelt andre enkeltmotstander. • Summen av trykkfallene gis et sikkerhetstillegg på 20 % og total-mengden et tillegg på

20 %. Dette brukes til å ta ut pumpen. Ved mer sammensatte rørnett må nøyaktigere beregning gjøres, selv i småhus.



7 Ventilasjon 7.1 Ventilasjonsaggregater Reguleringsenheten (magnetventil og elektronikk) passer utmerket til å nyttes for ventilasjonsaggregater på grunn av størrelsen og plasseringshensyn. Vanlig nyttet shuntgruppe for konstante vannmengder tar mye plass, noe som ofte skaper problemer med hensyn til inspeksjonsgang og adkomst til innvendig utstyr. I dette tilfellet, når det nyttes mengdestyring, så kan reguleringsenheten monteres helt fritt i rørnettet, på tur eller retur, hvor det best passer. Fig. 7.1 viser et typisk ventilasjonsaggregat med varmebatteri og kjølebatteri, og tilhørende reguleringsenheter SV1 og SV2. For varmebatteri må batteriet frostsikres, noe som gjøres gjennom reguleringsenheten SV1. Ved frostfare stanses viftene og spjeldene lukkes. Les mer om dette senere, se kapittel: 7 Frost-sikring av varmebatteri. Reguleringenheten SV2 styrer kjølebatteriet. Begge reguleringsenhetene samt varmegjenvinner styres i sekvens fra en felles regulator.

SV1

Romregulering med min. begrensning

SV2

Fig. 7.1 Forutsettingen for å nytte tidsregulering av vannmengden er at vi har enn viss termisk masse å avlevere energien til, slik vi har i ett varme- eller kjølebatteri. En annen forutsetning er at reguleringsperiodene er innenfor en viss størrelse. Lang periode gir store temperatur-svingninger i forhold til en kort periode som gir små temperatursvingninger. I et ventilasjonsaggregat har vi en gitt masse i batteriet. Men en skal også være klar over at i tillegg til dette så får vi også en demping av temperatursvingningene gjennom massen i selve aggregatet, i kanalen, i luftventilen og i romlufta omkring. Temperatursvingningene har således ingen betydning før de omsider når oppholdssonen, om vi ser bort fra frostsikringshensyn. Internt i batteriet kan temperatursvingningene tillates å være relativt store. Det er den midle verdien som avgjør energioverføringen. I ett mengdestyrt system, når anlegget går med minste vannmengder, vil en få reguleringsproblemer om ikke den minste åpningstiden kan gjøres liten nok. Et annet uheldig forhold er at når en nytter tidsregulering av vannmengden, og en kan se bort fra ventilautoriteten, så kan ventilene velges fritt, og derav nytte store ventiler, som følgelig krever enda mindre åpningstid. For å tilfredsstille reguleringsbehovet i alle disse tilfellene så



må minste åpningstid gjøres mindre enn ventilen fysisk klarer åpne i det ugunstigste tilfelle, noe som i praksis betyr minste reguleringssignal ned til 0,1 sek. 7.2 Ettervarmingsbatteri Ettervarmingsbatterier skal reguleres på samme måte som om de er plassert i ventilasjonsaggregat, altså med regulering; fast periode og variabel åpningstid, se avsnitt 4.2 Måten å regulere på. Imidlertid kan ofte reguleringsutstyret forenkles ved at reguleringsenheten SV også har temperaturregulering innebygget med egen føler, slik at en ikke behøver tilknytting til ekstern regulator. Se fig. 7.2. Samme system nyttes også for kjølebatterier.

Fig. 7.2 7.3 Oppvarming med luftvarmere Dette er egentlig ikke ventilasjonsutstyr, men anvendes ofte i slik forbindelse. Utstyret er mer å sammenligne med radiatorer, men skal reguleres som varmebatterier, se ovenfor. I store lokaler hvor varmelasten kan være ganske forskjellig med hensyn til indre og ytre belastningsforhold, er det gunstig å seksjonere anlegget med forskjellige sekundærkurser som regulerer varmetilførselen uavhengig av hverandre. Men generelt gjelder at en samler flest luftvarmere innenfor hver sekundærkrets.

Fig. 7.3



8 Frostsikring av varmebatteri 8.1 Dagens løsning I årenes løp har det dukket opp mange forskjellige måter å utføre frostsikringen på, basert på erfaringsdata, pga. de store temperaturforskjellene vi har her i Norden, den store forskjellen i utstyr som brukes og anleggsmessige forskjeller. Det som er mest vanlig er å bruke en shuntgruppe med reguleringsventil og sekundærpumpe, og så en føler i returvannet til batteriet og ofte også en gjennomsnittsføler som måler lufttemperaturen i flere punkter på overflaten av batteriet. Deretter er det automatikken og innstillingen av denne som skal sørge for at shuntventilen tvangsåpnes ved frostfare og videre at anlegget stoppes dersom der er fare for at batteriet skal fryse. Det er mange faktorer som har innvirkning på frostsikringen: • utetemperaturen • temperaturen inne i aggregatet • tiden uteluftspjeldet bruker på å åpne • tiden viftene bruker på å starte • tiden varmeveksleren bruker på å starte • virkningsgraden til varmeveksleren • avtrekkstemperaturen • lufthastighet gjennom batteriet

• responstiden til temperaturfølerne • regulatoren som styrer shuntventilen • tiden shuntventilen bruker på å åpne • ventilkarakteristikken til shuntventilen • temperaturen på primærvannet • vanntemperaturen inn til batteriet • vanntemperaturen ut fra batteriet • batterikonstruksjonen

Alle disse har én ting til felles, og det er at de påvirker tiden det tar å kjøle ned batteriet. 8.2 Hva skjer når batteriet fryser? Som kjent er det dannelsen av is-propper inne i et/eller flere av rørene i et vannbatteri som fører til at trykket på vannet øker til det er så stort at batterikonstruksjonen ikke tåler dette og vi får en vannlekkasje. Hvor lang tid det tar før det har dannet seg en is-propp, er isolert sett avhengig av rørets diameter, temperaturen på vannet gjennom røret, hastigheten på vannet og lufttemperaturen røret utsettes for. Tabellen nedenfor viser hvor stor del av rørets tverrsnitt som er belagt med is ut fra utetemperaturen og tiden. Tallene i tabellen tar utgangspunkt i standard rørdimensjon, stillestående vann og at vannet er kjølt ned til 0°C.

Tid 20 sek. 1 min. 1,5 min. 2 min. 3 min. 6 min.

-10 °C 25 % 40 % 50 % 60 % 70 % 100 % -20 °C 35 % 60 % 70 % 80 % 100 % 100 % -30 °C 45 % 70 % 90 % 100 % 100 % 100 %

Ute- temp.

-40 °C 50 % 85 % 100 % 100 % 100 % 100 %



En ser at ved ekstrem lav utetemperatur, -40°C, og stillestående vann av 0°C, tar det 1 1/2 minutt før det har dannet seg is-propper i batteriets kaldeste del. Dersom vannet ikke er stillestående blir tiden betydelig lenger. 8.3 Krav til frostsikring For å få et system som håndterer frostsikring av vannbatterier på en rask og sikker måte, har vi følgende krav:

• Frostsikringen må være mest mulig uavhengig av øvrig utstyr som brukes og av anleggsmessige forskjeller i luftbehandlingsanleggene. Dvs. at en må være uavhengig av tiden det tar å kjøle ned vannet til 0°C, siden den varierer svært mye fra anlegg til anlegg. En står da igjen med tiden det tar å danne is-propper i rør av standard dimensjon.

• Med utgangspunkt i det verste tilfellet, stillestående vann og -40°C utetemperatur, og innenfor halve tiden til da is-propper dannes (se tabell), blir kravet at innen 20 sekunder må vanntemperaturen i batteriet ha steget til over 0°C, ellers må anlegget stoppes. Dvs. at hele frostsikringssystemet må være svært raskt.

• Frostsikringsregulatoren må være en integrert del av reguleringsventilen, komplett med egen temperatur-føler, utgang for stopp av anlegget, manuell reset og med alle parametre innstillet fra fabrikk uten mulighet for at disse kan endres ute på anlegget. En har dermed full kontroll med styringen av ventilen med hensyn til frostsikring av batteriet.

• Frostsikringsføleren må være finfølende med stor grad av nøyaktighet, slik at ikke frostsikringsregulatoren sitt reguleringsområde kommer i konflikt med reguleringsområdet til hovedregulatoren for hele luftbehandlingsaggregatet.

• Responsen til føleren må ikke være mer enn et par sekunder, slik at denne ikke bidrar med en tidsforsinkelse av betydning.

• Føleren må plasseres i batteriets kaldeste del, dvs. i bunnen av batteriet på utløpssiden. Nøyaktig plassering av føleren i dette området må ikke være kritisk for frostsikringen.

• Frostsikringen må være aktiv selv om anlegget er av, som f.eks. om natten, siden kald uteluft kan lekke inn gjennom utette spjeld og dermed utsette batteriet for frostfare.

• Ventilen må ikke bruke mer enn et par sekunder på å gå fra stengt til helt åpen stilling, slik at en får full vannmengde gjennom batteriet uten nevneverdig tidsforsinkelse. Dermed trenger en ikke ha sekundærpumpe for å opprettholde sirkulasjon i batteriet ut fra hensynet til frostsikring. En sikrer også at tilførselen av varmt vann skjer med maksimal hastighet og dermed i løpet av minimal tid.

• En må ikke shunte returvannet fra batteriet med primærvannet, slik som et temperaturstyrt system, fordi returvannet da vil kjøle ned primærvannet slik at tiden inntil det er varmt vann i batteriet blir vesentlig forlenget.

• Det må være tilgang til varmt vann i umiddelbar nærhet av reguleringsventilen slik at det ikke går med unødig tid til transport av varmt vann frem til ventilen.



8.4 Ny løsning Den reguleringsenhet med frostsikring som beskrives her kan helt og holdent erstatte shuntgruppen og sekundærpumpen. Enheten har: • tidsregulering av vannmengden, dvs. at pulser med full vannmengde sendes inn i batteriet

der lengden av pulsene varierer etter effektbehovet. Dette erstatter shuntingen.

• elektronisk frostvern føler med en oppløsning på 0,01°C som avleses hvert sekund.

• elektronisk frostvern regulator som sikrer minimum temperatur i batteriet ved å overstyrer 0-10V styre-signalet når temperaturen faller under 8°C. F.eks. ved oppstart om morgenen eller når anlegget er slått av om natten. Ved 5°C er ventilen åpen hele tiden. Føler plasseres i den kaldeste delen av batteriet, nøyaktig plassering i dette området er ikke kritisk for frostsikringen.

• elektronisk frostvern som løser ut og stopper anlegget via frostvernets relékontakt dersom lufttemperaturen i batteriet har vært lavere enn 3°C i mer enn 20 sekunder, som gir svært god margin mht. dannelse av is-propper (se tabell), eller dersom føleren ikke virker. Tilbakestilling av frostvernet kan kun gjøres manuelt i front av regulator. Utkobling av driftsspenningen til enheten vil ikke tilbakestille vernet.

• svært rask ventil som bruker mindre enn 1 sekund på å gå fra stengt til helt åpen stilling. Dette erstatter sekundærpumpen med hensyn til frostsikring.

Resultatet er at reguleringsenheten på en enkel måte regulerer effekten til batteriet samtidig som den gir en sikker og enkel frostsikring av vannbatterier. 8.5 Montering av frostvernføler i batteri

Følerspiss

Lamellene klemmes sammen

LUFTRET.

Følerkabel

Lamellene klemmes sammen

Fig. 7.1

Følerkabel

Nederste batterirør

Frostvernføler plasseres i luftstrømmen, mot det lamellrør der varmtvannet forlater batteriet. Det er viktig at batteriet monteres og tilsluttes ifølge fabrikantens anvisninger. Husk også at det settes inn ”bløder” mellom tur og retur, dersom batteriet er plassert mer enn 10 meter fra sikker varmekilde. Dette er kun for frostsikringen, og har ingen innvirkning på reguleringen.



9 Varme- og kjølebatterier For å oppnå optimale temperaturnivå med hensyn til investeringskostnad og energigevinst for varmebatterier, anbefales det relativt høg turtemperatur og likedan stort temperaturfall, som for eksempel tur- og returtemperaturer 80°/40°C eller 70°/30°C. I fig. 9.1 er det vist tre hovedprinsipp for regulering av varmebatterier; B, C og D, i dette tilfellet med 70°/30°C systemtemperatur som vist med A. For B holdes vannsirkulasjonene konstant både for varmeproduksjonssiden (kjel) og for forbrukssiden (batteri). For C mengdestyres vannsirkulasjonen bare på varmeproduksjonssiden, mens for D mengdestyres vannsirkulasjonen både på produksjonssiden og på batteriesiden.

4 – veis shuntkobling – halv effekt

Dimensjonerende forhold – full effekt

40 °C temperaturfall i batteri Returtemperatur 30 °C

A


B

Ren mengdestyring – halv effekt

Mengdestyring med pumpe – halv effekt


C


D

Fig. 9.1 Vi ser av figurene at for konstante vannmengder (B) øker returvannstemperaturen når reguleringsventilen lukker, dvs. når avgitt effekt reduseres. Med mengdestyrte systemer derimot, i følge (C), så minker returvannstemperaturen når effekten reduseres. Vi ser at for (D) er returvannstemperaturen nær tillufttemperaturen, dvs. svært gunstig for ett fjernvarmenett. Ren mengdestyring (D) er i tillegg, i sin enkelhet også gunstigst å bruke, både for varmebatterier og for kjølebatterier.



10 Det innjusteringsfrie radiatorsystemet Når en skal konstruere det innjusteringsfrie radiatorsystemet så skal en også samtidig tenke på at systemet skal ha så lite energiforbruk som mulig. Målet må være å konstruere ett system med lavest energiforbruk og med reduserte kostnader. Gevinsten med ett innjusteringsfritt system sammenlignet med dagens skulle være betydelig lavere kostnader og dels i tiden et mer funksjonsdyktig system. Kan disse ønskene oppfylles samtidig, kombinert med lavere energiforbruk? Det er fullt mulig. Det fordrer bare litt nytenking når det gjelder systemløsningen, og å anvende den viten som nå finnes med å benytte magnetventiler i stedet for motorventiler i mengdestyringen. Vi må se på alle ledd i systemet slik som systemtemperaturen, hovedfordeler, radiatorene, reguleringsenheten og sirkulasjonspumpa. I alle disse ledd må trykket reduseres (energigevinst) så mye som mulig. Heldigvis har vi på lang vei naturlovene med oss. Når vi reduserer væskemengden til 50% så reduserer vi samtidig trykktapet til 25%. Dette må vi utnytte optimalt. Om vi hever temperaturen på væsken så kan vi redusere mengden og dermed trykktapet. Dette må vi også utnytte optimalt. La oss se nærmere på de enkelte ledd i systemet. 10.1 Hovedfordeler i rørnettet Hovedfordeler skal lages ”dynamisk trykkløs”, med en turstokk og en returstokk. Dimensjonerende trykktap maks. 100 Pa/m. Denne hovedfordeler har til oppgave å fordele varmtvann produsert av kjel til de ulike primærkretsene. Dersom vi har ett enkelt system (en boligblokk) med radiatorkurser og varmtvannsbereder kan vi benytter hovedfordeleren direkte som primærkrets, og ta ut radiatorkursene (sekundærkretsene) rett fra denne, se fig. 10.1. Vi kan sette reguleringventilene (SV) direkte på sekundærkretsen og benytter hovedpumpa for den totale vannstrømmen. Varmtvannsbereder har i dette tilfellet egen sirkulasjonspumpe.

KJEL

V.V.B.

SV

SEKUNDÆRKRETSER

HOVEDFORDELER

Fig. 10.1

I en boligblokk er fyrrommet vanligvis plassert i kjelleren. Vi fører hovedfordeleren opp gjennom en sjakt like til den øverste leiligheten og kobler til sekundærkretsene oppover. En til hver leilighet. På dette viset har vi fått ett trykkreduseret system frem til den enkelte leilighet (spart energi). Samtidig har vi fått ett primærsystem hvor sekundærkursene blir trykkmessig uavhengig av hverandre. Dette gir enkel og varig innjustering.



10.2 Systemtemperatur Det kan være mange synspunkter om hvilken temperatur en skal legge seg på. Temperatur og væskemengde henger isammen. Når en skal transportere en gitt energimengde kan dette skje med stor væskemengde og lite temperaturfall i varmeforbruker (f.eks. radiatorer) eller med liten væskemengde og stort temperaturfall. Når væskemengden redusere så reduseres trykktapet, og det oppnås energibesparelse. Generelt gjelder det altså at økning av turtemperatur gir lavere systemmotstand – mindre transportkostnad. Men en skal og være klar over at høg turtemperatur gir også større mulighet til stort temperaturfall med relativt små varmeelement (= lavere investeringskostnad) og tvert om. Et annet forhold som har stor betydning er systemets returtemperatur, altså hvor mye energi vi henter ut av systemet. Det teoretisk optimale systemet hadde vært om vi kunne hentet ut all energi på forbrukerstedet, dvs. at returtemperatur ble tilsvarende som omgivelsetemperaturen. Det er kostbart å sirkulere væske i omløp når energiuttaket er lite. Derfor gjelder det at lavere returtemperatur gir lavere systemmotstand – mindre transportkostnad. Systemtemperaturen bør være så høg at et temperaturfall på 30 – 40 °C kan oppnås. 10.3 Sirkulasjonspumpe Pumpekarakteristikken viser at en pumpe uten styring er ”uegnet” i et sentralvarmesystem. Ved stor vannmengde er trykkhøyden lav, og ved små vannmengder er den høy, altså omvendt av det vi ønsker. Trykkhøyden brukes til å kompensere for friksjonstapet som skyldes vannets strømning i systemet. Friksjonen oppstår i rør, ventiler osv. Når vannets hastighet minskes, reduseres friksjonen som den trykkhøyde det kreves for å overvinne denne friksjon. Dette er motsatt av pumpekarakteristikken, hvor trykkhøyden økes i takt med, at mengden minskes, hvilket i praksis betyr, at en stor del av pumpens energitilførsel går tapt i systemet. Men for det innjusteringsfrie radiatorsystemet er det mest viktig at trykket ikke stiger, se fig. nedenfor. Derfor - sirkulasjonspumpen bør være trykkstyrt.

5

10

15

PUMPEKARAKTERISTIKKTrykkhøyde, m

0 2 4 6 8 10 Mengde, m²/h

B

A

Fig. 10.2

Pumpekarakteristikk for sirkulasjonspumpe henholdsvis uten styring (A) og med proporsjonal styring (B). Den siste tilfredsstiller systemets behov. Høy gjennomstrømning gir høy trykkhøyde, mens en liten gjennomstrømning gir en lav trykkhøyde. I praksis betyr det at det kun tilføres den mengde energi til pumpen systemet har bruk for.



10.4 Radiatorer Radiatorene er en viktig del i varmesystemet. Dersom de er underdimensjonert vil anlegget ikke fungere ved lave utetemperaturer, radiatorene holder ikke varmen, i tillegg til at radiatorene gir dårlig reguleringsfunksjon når de regulerer for høyt på radiatorens effektkurve. Når 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 radiatortilkobling, se avsnitt: 4.8 Laveste differansetrykk. Systemtemperatur 80/40 – 70/30 – 60/30 °C gir radiatorer som har tilstrekkelig vannavkjøling til å gi god etterjusteringsmulighet. Dimensjonering av radiatorer og hvordan dette virker inn på regulering og energitap skal vi se nærmere på i neste avsnitt. 10.5 Radiatorer med stor vannavkjøling Hovedårsaken til de dårlig fungerende radiatorsystemene er at de prosjekteres og drives med for stor vannmengde, for lite temperaturfall, for høgt pumpetrykk og med dette savner etterjusteringsmulighet. Alt dette kan vi gjøre noe med.

125%110%RELATIV EFFEKT

100%

200%

100%

200%

RELATIV MENGDE

100%100%

BA

Fig. 10.3 Radiatorens 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 bedre. Ved å gå over fra tradisjonell systemtemperatur 80/60°C til systemtemperatur 80/40 – 70/30 – 60/30 °C så får vi varmesystemer med svært gode etterjusteringsmuligheter, og hvor radiatorflatene er økt med 40-50% (25-30% økt radiatorkostnad). Kan vi forsvare en økning av radiatorkostnaden for å oppnå en svært god funksjon? Vi har så visst en betydelig mindre pumpe som trekker mindre elenergi – i hele radiatorsystemets livstid, gjerne 30-40 år. Vi har fått ett anlegg med radiatorer som kan justeres opp eller ned etter behov. Klager på for kalde og iblant for varme rom unngås når den enkelte står fritt til å innstille sin egen romtemperatur. Det beskrevne systemet åpner for alle muligheter.



11 Gulvvarmesystemer Når det gjelder gulvvarmesystemer, så kan en tenke i samme banen som for radiatorer, og dermed oppnå de samme fordelene. For det innjusteringsfrie gulvvarmesystemet kan vi sette opp følgende forutsetninger: 1. Det benyttes lavt rørtrykkfall frem til den enkelte gulvvarmefordeler – se avsnitt 11.1

Rørtrykkfall frem til gulvvarmefordeler. 2. Alle rør i en gulvvarmefordeler skal ha samme lengde (tilpasset antall rør og

leggemønster) – se avsnitt 11.2 Gulvvarmefordeler med like rørlengder. 3. Hver rørsløyfe kan utstyres med manuelle ventiler – se avsnitt 11.4 Manuelle ventiler. 11.1 Rørtrykkfall frem til gulvvarmefordeler Når vi har ett system med flere gulvvarmefordelere så er det viktig at alle får lett tilgang til den væskemengden som behøves til enhver tid. Dette sørger hovedfordeler for. Se kapittel 10.1 Hovedfordeler i rørnettet. Dimensjonerende trykktap i hovedfordeler rørnettet skal i dette tilfellet heller ikke overstige 100 Pa/m. 11.2 Gulvvarmefordeler med like rørlengder Den enkleste, varige og sikreste innjustering av rørkursene, er at hvert enkelt rør i gulvvarmefordeleren tas ut med lik lengde. Hver rørkurs vil da få samme trykkfall, som betyr at der er samme ”struping” på hver kurs, og innjusterings-arbeidet innbyrdes mellom rørene er dermed utført. I praksis så vil det kun være i de tilfeller rommene (eller flere rom sammen) har om lag samme størrelse. Gulvvarmefordeler kan også forinnstilles (stillskruer). En bør unngå trykktap i gulvrørnettet over 20 kPa for en rørsløyfe og 100 Pa/m rør. Aller helst bør trykkfallet være langt lavere, gjerne halvparten. Det betinger at en på forhånd har vurdert leggemønsteret, og regnet ut trykkfallet. 11.3 Reguleringsenheter i rørnettet Ta utgangspunkt i at det skal benyttes så få reguleringsenheter som mulig, at alt reguleringsutstyr koster penger, og medfører drift- og vedlikeholdskostnader senere. Anlegget seksjoneres derfor med færrest mulig sekundærkretser, med en reguleringsenhet for hver sekundærkurs. Seksjoneringen kan være oppdeling av soner av bygget, inndeling i etasjer eller større rominndeling, grupper av like rom og lignende. Det er ingenting i veien for at det kan være flere gulvvarmefordelere i hver sekundærkrets, dersom disse kan følge samme reguleringen. Da må imidlertid væskemengden til hver delkurs (gulvvarmefordeler) innstilles med strupeventiler – se avsnitt: 4.10 Væskefordeling innen kursen. Temperaturføler plasseres på ett representativt sted. Reguleringsenheten sørger for riktig vannmengde i sekundærkretsen slik at ønsket romtemperatur opprettholdes.



11.4 Manuelle ventiler Når bygget er passende seksjonert med sine sekundærkretser så reguleres temperaturen i referanserommet (hvor føler er plassert) slik at ønsket romtemperatur opprettholdes. Varmebehovet i et bygg endrer seg stort sett likt i alle rom avhengig av utetemperaturen. Det betyr at alle rom som sekundærkretsen dekker får en stabil temperatur, selv om utetemperaturen varierer. Derfor vil det i mange tilfeller ikke være behov for ytterligere regulering. I de tilfeller hvor en ønsker å temperaturregulere det enkelte smårommet, benyttes i tillegg manuell regulering på ventilene i gulvvarmefordeleren. Med disse kan en foreta regulering av de enkelte rørsløyfene til rommet, slik at romtemperaturen økes eller minskes i forhold til de øvrige rommene. Men en må da huske på å merke rørene som fører til hvert rom som skal reguleres (gjenkjenning), slik at en har kontroll med at reguleringen kan skje på de rette rørene. Når rørene er lagt og overdekket av gulvet, blir det ellers vanskelig å identifisere rørene. 11.5 Gulvarme Passende turtemperatur på vannet er 35 - 45°C. Vanligvis legges det plastrør i lengder opp til ca. 120 meter som legges i rørsløyfer. Disse kobles til den spesialkonstruerte gulvarmefordeleren med fordelings- og samlerør, hvor 8 – 10 parallelle rørsløyfer kan tilknyttes. I et gulvvarmeanlegg er det liten temperaturforskjell mellom varmeflaten (gulvet) og romluften. 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 20°C ved gulvtemperatur 26°C og varmeeffekt 60 W/m². Dersom romtemperaturen stiger til 22°C, reduseres effekten til 40 W/m². Det betyr at når romtemperaturen stiger, så reduseres effektavgivelsen automatisk. Dette er en gunstig tendens, men regulering av gulvtemperaturen er fortsatt nødvendig. 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 gulvtemperatur på maksimalt 25-26 °C gir tilstrekkelig varmeenergi for å opprettholde ønsket romtemperatur (21-22°C). 11.6 Turtemperatur med 30 – 40 °C. Varmeanlegg som kan nyttiggjøre lave vanntemperaturer som varmepumper og solvarmeanlegg utnytter alternative fornybare energikilder og øker energisystemenes energieffektivitet. Det er mulig å gjøre lavtemperatur varmeanlegg meget energieffektive. Sammenlignet med varmeelementer plassert under vinduer er det mulig å gjøre energibesparelser i størrelse 5 – 15 %. Det er da tatt hensyn til økt varmetap fra gulvvarme i grunn til grunnen. Dersom varmeanlegget plasseres i mellombjelkelag (gulv/takvarme) kan all avgitt varme utnyttes uten tap siden varmetapet da ivaretas av andre deler av bygningen.



På grunn av varmestråling fra det varme gulvet kan lufttemperaturen senkes opptil 2 °C. En nødvendig forutsetning for å kunne senke lufttemperaturen og nå disse besparelser er at bygget har lavt varmetap (er godt isolert), som for eksempel i lavenergiboliger. 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 – 22 °C. Samtidig forutsettes meget god temperaturkontroll. Dette kan oppnås ved å bruke lette flytende gulvkonstruksjoner uten betong, og å nytte reguleringsenheter som beskrevet i dette kapittel. Dersom denne løsningen benyttes i boliger, så skal romføler plasseres på et sentralt og representativt sted i boligen, for eksempel i stuen. 11.7 Sikring av jevn varmefordeling I et gulvvarmeanlegg er det viktig at en får ganske jevn varmeavgivelse over hele flaten. Tradisjonelt har det vært vanlig å nytte konstant pumpesirkulasjon (egen pumpe) for å få god varmefordeling. Denne kan nå sløyfes. Når vi nytter reguleringsenheter som denne boka omhandler, så oppnås nye fordeler, som tidligere, med gammel teknologi, ikke var mulig. Reguleringsenheten tidsregulerer åpningstiden med fast åpningstid, se fig.4.2. Den faste åpningstiden er tilsvarende den tiden som medgår for å gjennomspyle, med full væskemengde, hele rørsløyfen i full lengde, ca 120 meter. Så kommer neste gjennomspyling, alt avhengig av varmebehovet. Dermed oppnås jevn temperatur over hele gulvet, selv ved de minste belastningene uten å ty til egen pumpe. Med denne metoden kan en gjennomspyle gulvet med vanntemperatur opptil 60°C, noe dagens gulvvarmerør er dimensjonert for. Metoden gir således store anleggsmessige forenklinger.



12 Takvarme Takvarme (strålevarme) er en oppvarmingsmetode som er velegnet i mange sammenhenger. Fordelen med strålevarme er at den operative temperaturen vil bli høyere gjennom strålingen slik at romtemperaturen kan holdes lavere. Dette kan gi energibesparelse. Effektavgivelsen fra takvarmen er ca. 40 % konveksjon (varme til taket) og ca. 60 % stråling (varme nedover). Som følge av dette vil en større andel av varme fordele seg over alle flatene i rommet, og temperaturgradienten i rommet vil bli mindre i forhold til luftbåren varme for eksempel fra aerotempere. Strålevarme fra tak vil også varme opp gulvet ekstra med 2 – 3 °C, og kan gi et behagelig romklima. Viktige parametre ved bruk av strålevarme er romhøyde og vanntemperatur. Strålevarme er ikke velegnet i lavtemperaturanlegg ettersom dette gir store flåter med strålepaneler. Strålevarme er velegnet i idrettshaller, haller generelt, lager-bygg, butikklokaler, kjøpesentre, kirkerom og lignende. Merk at i høye og smale rom vil strålevarme i taket fungere dårlig. Tak og vegger i de øvre deler av rommet vil bli oppvarmet, mens en begrenset del av varmen kommer ned til gulvplanet. De lavereliggende delene av veggene vil forbli kalde, og det termiske inneklimaet vil oppleves ubehagelig. Vanntemperaturen må være så jevn som mulig over hele takflaten. Tur- og returtemperatur velges ut fra anleggets varmekilde, tekniske og økonomiske dimensjoneringskreterier. Det er også viktig at romtemperaturen styres med takvarmen, og ikke ventilasjonen. Tilluftstemperaturen fra ventilasjonsanlegget skal holdes på et konstant lavere nivå enn rommets temperatur. På denne måten utnyttes interne varmekilder som varmetilskudd, og det totale energiforbruket minker. Et takvarmesystem kan rent reguleringsmessig sammenlignes med et radiatorsystem, eller for den sak skyld et gulvvarmesystem, og arrangeres på samme måten. Når det nyttes mengdestyring i slike systemer (gir lave retur-temperaturer) så er det væskemengden som reguleres, og ikke væsketemperaturen slik som ved temperaturstyrte systemer. Vi har tidligere sett på forenklinger dette gir – se avsnitt: 4.1 Systemet. Takvarme er på lik linje med radiatorer / gulvvarme også velegnet for mengdestyring. Alle disse systemene har det til felles at ventilene åpner med fast åpningstid, men som er forskjellig – se fig. 4.2 – fast åpningstid. Takvarmesystemer har likevel den ulikheten at gjennomspylingstiden kan være svært forskjellig, som beror på lengden av panelene og hvordan de er koblet sammen. Den faste åpningstiden til reguleringsenheten skal være slik at takvarmepanelet blir helt gjennomspylt ved hver faste åpning. Varmebehovet bestemmer periodelengden, dvs hvor lenge ventilen er stengt. Takvarmen soneinndeles med reguleringsenheter etter behov.



13 Diverse systemer 13.1 Oppvarming av svømmebasseng Det nyttes en pumpe som hele tiden sirkulerer vannet gjennom sekundærkretsen (bassengvann). Varmen overføres ved at reguleringsenheten SV mater støtvis inn varmt vann i sekundærkretsen via varmeveksleren. Reguleringen skjer ved at ventilens åpningstid endres innenfor en fast periode (30 sek), såkalt variabel åpningstid. Se avsnitt: 4.2 Måten å regulere på.

SV 230V~

Temp.føler montert på sekundærsidens returrør

SVØMMEBASSENG

Bassengpumpe

Fig. 13.1

13.2 Snøsmelteanlegg Dette systemet nyttes for å holde utearealer fri for snø og is om vinteren. Det nyttes varmeveksler, og egen pumpe som hele tiden sirkulerer vannet gjennom sekundærkretsen slik som forrige system, også med temperaturføler montert på sekundærsidens returrør. Reguleringen skjer også på samme måte. For å sikre best økonomi i anlegget nyttes i tillegg utetemperaturføler samt fuktighetsføler (registrerer nedbør). Ved lavere utetemperatur enn +3°C og samtidig nedbør starter sirkulasjonspumpen og reguleringsenheten SV får strømtilførsel. 13.3 Tappevann Systemet nyttes i tappevannsanlegg for å holde en fast temperatur på varmtvannet i sekundærkretsen, for eksempel 60°C. Systemet er likt som de forrige systemene, se fig. 13.1 med unntak av at temperaturføler er montert på sekundærsidens turrør i stedet for på returrør. Reguleringen skjer også på samme måte. 13.4 Tilkobling til fjernvarme For fjernvarme har vi en spesiell problemstilling. Som tidligere nevnt så må det finnes nok termisk masse i systemet som kan ta imot den tilførte energien men i veksleren er massen svært liten i forhold til energimengden som strømmer igjennom. Derfor skal føler for fjernvarmeveksleren alltid plasseres på sekundærsidens returrør.



14 Dokumentasjon 14.1 Utprøving av anlegget Før utprøvingen starter skal pumper (hele anlegget) ha vært i kontinuerlig drift i minst 1 uke, filter i rørledningen skal være rengjort og anlegget skal være avluftet. Prøvingen skal foretas med aktuell anleggstemperatur. Under prøvingen skal anlegget gå med maksimalt pådrag, slik det vil være under ugunstigste forhold (dimensjonerende utetemperatur). Turtemperatur og returtemperatur avleses på alle sekundærkretsene og føres i protokoll som vedlegges drift og vedlikeholdsinstruksen. Største tillatte avvik fra det beskrevne er 5 %, inklusiv målefeil. Videre skal tilsvarende dellastprøver gjennomføres med 10 % og med 50 % pådrag. Det skal også foretas lydprøving i henhold til gjeldende standardkrav. 14.2 Drift og vedlikeholdsinstruks For å få god driftsøkonomi, må korrekt drift og forebyggende vedlikehold utføres. Instruksen skal inneholde følgende kapitler: • orientering • anleggsinformasjon • systeminformasjon • driftsinformasjon • feilsøking • vedlikehold / tilsyn

• loggbok • forbruksmateriell / reservedeler • dokumentasjon • brosjyrer • protokoller • tegninger



15 Kostnadssammenligning Det har blitt foretatt flere feltstudier der energiforbruket til pumper er klarlagt. Som typisk eksempel kan nevnes ett forretningssenter med butikklokaler og kontorer. Senteret er tilknyttet et lokalt fjernvarmenett og har totalt oppvarmet areal 42.110 m². Distribusjonssystemet består av en hovedkrets som fordeler varmt vann til syv underavdelinger. Hver underavdeling har sin egen varmeveksler. Underavdelingene er utstyrt med sirkulasjonspumper som betjener hver krets. Anlegget ble opprinnelig prosjektert med sirkulasjon av konstante vannmengde. I 1996 ble anlegget modifisert ved at man valgte å gå over til en mengdestyrt hovedsirkulasjonskrets. Anlegget ble utstyrt med frekvensstyrte pumper og nye toveis motorventiler til hver av de lokale varmevekslerne. Energiforbruket til varmeanlegget som helhet samt forbruket til hovedsirkulasjonspumpene har blitt registrert gjennom årene 1993 – 1999, altså før og etter ombyggingen. Årlig gjennomsnittlig varmebehov til bygningsmassen utgjør ca. 135 kWh/m². Elforbruket til hovedsirkulasjonspumpene før overgang til frekvensstyrte pumper, var 5,4 kWh/m², mens etter utskiftingen så har energiforbruket blitt redusert til 1,0 kWh/m². Energiforbruket til pumpene er redusert med hele 81,5 %. Besparelsen er kun et resultat av at reguleringsprinsippet er endret fra temperaturregulering til mengdestyring. Besparelsen utgjør ca. NOK 90.000,- i året. Stigende energipriser og økte kostnader til drift og vedlikehold og utskifting av tekniske anlegg gjør det mer og mer aktuelt å vurdere livsløpskostnaden når man planlegger anskaffelser i forbindelse med nybygg og rehabilitering. Livssykluskostnadene (LCC) består av investeringskostnader, utgifter til drift og vedlikehold, utvikling i levetid, samt rivekostnadene. Dette blir i neddiskontert form til livsløpskostnaden, eller totalkostnaden. Beregner vi annuiteten av totalkostnaden får vi årskostnaden for anlegget som er likt for hvert år. Hovedformålet ved å synliggjøre årskostnaden er ikke å sørge for lavest mulige byggekostnader, men å gi byggherren mulighet til å velge den for ham mest optimale løsning når det gjelder kostnadsfordeling og totalkostnad. Synliggjøring og bevisstgjøring rundt LCC vil kunne føre til store besparelser. Høye investeringskostnader kan ofte føre til lave driftsmessige kostnader som alt i alt gir lavere totalkostnad. Alle som prosjekterer energisystemer bør gjøre en ”tidløs” kostnadssammenligning for hele prosjektets livssykluskostnad og vise alternativberegninger, som kan føre til bevisste og riktige valg. I dag finnes det flere tilgjengelige dataverktøy for beregningene, og flere er under utvikling.



16 Faguttrykk Bløder Rørforbindelse mellom turrør og returrør. Nyttes gjerne i forbindelse med frostsikring av varmebatterier når det er langt rørstrekk til sikker varmekilde mer enn ca.10m. Kort definisjon: Rørforbindelse mellom turrør og returrør. Bypass Rørforbindelse mellom tur- og returrør. Kort definisjon: Rørforbindelse mellom tur- og returrør. Gulvvarmefordeler Rørsløyfene i gulvet kobles til en gulvvarmefordeler med fordelings- og samlerør, hvor flere rørsløyfer kan tilknyttes. Denne festes på veggen ovenfor gulvet og tilknyttes tur- og returrør til gulvvarmesystemet. Kort definisjon: Fordelings- og samlerør hvor gulvvarmesløyfene tilknyttes. Hammerslag Ett uttrykk som nyttes i forbindelse med magnetventiler. Dersom ventilen stenger for hurtig vil det oppstå et slag (hammerslag) i rørnettet. Magnetventiler som skal nyttes til mengdestyring i vannbårne energisystemer må alltid ha såkalt antihammerslag funksjon innbygget i ventilen, som betyr at lukketiden er lenger enn åpnetiden. Kort definisjon: Slag i rørnettet når ventilen stenger. Høytemperaturanlegg Med høytemperaturanlegg menes at turtemperaturen på vannet ligger mellom +60ºC og +80ºC (normaltemperatur). Kort definisjon: Temperatur i området +60 – 80 ºC. Innjusteringsfritt anlegg Med innjusteringsfritt anlegg forstår vi ett anlegg hvor den enkelte kretsen, gjennom selve reguleringen, sørger selv for at det er riktig vannmengde, og ikke utenforstående utstyr som innreguleringsventiler eller trykkdifferanse-regulatorer. Med ett innjusteringsfritt anlegg spares det slike ventiler og tilhørende innreguleringsarbeid. Kort definisjon: Innjusteringsfritt anlegg igangkjøres uten innreguleringsarbeid. Innreguleringsventil Brukes for å innregulere vannmengden slik at anlegget blir i hydraulisk balanse. Nyttes ikke i forbindelse med mengdestyring. Kort definisjon: Regulerer inn vannmengden i temperaturstyrte systemer. Kuldeforbruker / kuldeelement Den enheten i ett vannbårent system som avleverer kulden fra systemet. Kort definisjon: Utstyret hvor kulden blir avlevert. Lavtemperaturanlegg Med lavtemperaturanlegg menes at turtemperaturen på vannet er på maksimalt +55ºC. Kort definisjon: Turtemperatur max. +55ºC.



Manuell radiatorventil Ventilen sitter på selve radiatoren og betjenes for hand. Kort definisjon: Handbetjent ventil på radiator. Mengdestyring En mengdestyrt reguleringskrets har ingen pumpe i kretsen. Væskemengden transporteres av en pumpe i hovedfordelingsnettet. Mengden i kretsen kan styres av motorventil (= analog forandring av mengden etter energibehovet) eller av magnetventil (= digital forandring av væskemengden etter energibehovet). Kort definisjon: Mengdestyring dersom det ikke finnes pumpe i reguleringskretsen. Reguleringsenhet / SV I denne boka omtaler vi kun mengdestyring hvor det nyttes magnetventiler kombinert med elektronikk som styrer åpningstiden. SV er bokstavbetegnelsen for denne enheten. Kort definisjon: Magnetventil kombinert med elektronikk som styrer åpningstiden. Sekundærkrets En lukket reguleringssløyfe hvor reguleringen i seg selv sørger for, til enhver tid, at det er riktig vannmengde i kretsen. Det vil alltid finnes en reguleringsenhet SV i kretsen. Kort definisjon: Lukket reguleringssløyfe med reguleringsenhet SV. SD-anlegg Sentral driftskontroll (SD) nyttes i større anlegg hvor anlegget overvåkes og betjenes fra et sentralt sted i bygget, eller utenfor bygget (fjernbetjent). Kort definisjon: Sentral driftskontroll anlegg. Strupeventil Ventil for å strupe ned vannmengden. Kort definisjon: Struper vannmengden. Temperaturstyring En temperaturstyrt varme-/kjølekrets kjennetegnes av at væskemengden transporteres av en pumpe som finnes i reguleringskretsen. Mengden i kretsen varierer avhengig av reguleringsventilen i kretsen, for eksempel radiator termostatventiler, som påvirker væskemengden. Ett temperaturstyrt system anordnes som regel slik at varmtvannets temperatur så langt som mulig tilpasses energibehovet, eksempelvis at turtemperaturen styres av utetemperaturen, og på slikt vis opprettholder væskemengden, dog ikke på konstant nivå. Kort definisjon: Temperaturstyring dersom det finnes pumpe i reguleringskretsen. Termomotor ventil Termiske motorer har et elektrisk varmeelement som varmer opp en sylinder fylt med et fast stoff med smeltepunkt ofte mer enn 100 °C, for eksempel teflon. Det oppstår et høyt trykk som pressen en spindel ut av sylinderen og åpner ventilen. Termiske ventilmotorer er kjennetegnet med lang gangtid, fra 3-4 min. for noen til 10-15 min. for andre ved start fra kald motor. Kort definisjon: Ventil med motor med elektrisk varmeelement. Termostatisk radiatorventil Ventilen sitter på selve radiatoren og betjenes av en termostat hvor en kan innstille ønsket romtemperatur. Det aktive elementet består normalt av en metallbelg fylt med ett stoff (ofte



gass) som har stor varmeutvidelse. Aktuatoren tilføres ingen effekt, men tar denne fra den luften den regulerer temperaturen i. Kort definisjon: Termostat betjent ventil på radiator. Tidsregulering av vannmengden Nærmere forklaring finnes under avsnitt: 4.2 Måten å regulere på. Kort definisjon: Digital forandring av væskemengden. Tidsperiode Med tidsperiode menes den syklusen hvor magnetventilen går fra stengt stilling til åpen stilling, tilbake til stengt stilling og tiden frem til neste åpning. Se mer om variabel periode og fast periode, fig. 4.2. Kort definisjon: Magnetventilens syklus fra en åpning til neste åpning. Trykkdifferanse regulator Dette er en selvvirkende ventil som holde differansetrykket konstant over en reguleringsventil eller en abonnentsentral, uavhengig av variasjonene i tilgjengelig differansetrykk eller av vannmengde. Kort definisjon: Holder differansetrykket i rørnettet konstant. Trykkstyrt pumpe Pumpa har trykkfølere i pumpehuset som via intern elektronikk styrer turtallet, og derav væskemengden. Når trykket øker reduseres væskemengden, og ved fallende trykk økes væskemengden. Kort definisjon: Sirkulasjonspumpe med automatisk justering av vannmengden. Utekompensering Turvannstemperaturen endres i overensstemmelse med utetemperaturen etter en såkalt fyringskurve. For at en forhåndsbestemt kurve skal gi ønsket resultat må bygningskroppen være utført iht. spesifiserte data, varmekursene være nøyaktig dimensjonert, varmeelementene være levert og montert som spesifisert og vannstrømmen være innjustert til beregnet verdi. Kort definisjon: Indirekte regulering av turvannstemperaturen. Vannavkjøling Temperaturforskjellen mellom tur- og returvann i ett varme- / kjøleelement. Kort definisjon: Temperaturforskjell mellom tur og retur. Varmeforbruker / varmeelement Den enheten i ett vannbårent system som avleverer varmen fra systemet. Kort definisjon: Utstyret hvor varmen blir avlevert.



Litteratur 1 Leif I. Stensaas

Vannbaserte oppvarmings- og kjølesystemer Skarland Press 1996

2 Leif I. Stensaas

Ventilasjonsteknikk Gyldendal 2001

3 Arvid Grindal

Reguleringsteknikk for ingeniøren Skarland Press 1998

4 Arvid Grindal, Bent A. Børresen Vannbåren Energi, vannfordeling – regulering Statsbygg 1998

5 Bent A. Børresen Diverse fagartikler innen mengdestyring Norsk VVS 1994

6 Anders Trüschel

Hydronic Heating Systems – The Effect of Design on System Sensitivity Chalmers University of Technology 2002

7 Øyvind Nilsen 90/70 – anlegg lite egnet til utnyttelse av spillvarme

Norsk VVS 8/94 8 Per Gundersen

Energieffektive varmeanlegg med vannbåren lavtemperaturvarme Norsk VVS 6/98 9 Torkel Andersson

Konsten att styra Radiatorsystem VVS-forum 10/11 1993

http://www.kt-klimatteknologi.se/konsten.htm 10 Tour & Anderson

Differansetryckreglering i VVS-system med variable flöde: När och Varför? http://www.tahydronics.com/ 11 Danfoss

Värt att veta om… http://www.danfoss.se/vvs/vart_att_veta.asp


http://www.kt-klimatteknologi.se/konsten.htm

http://www.tahydronics.com/

http://www.danfoss.se/vvs/vart_att_veta.asp


12 Grundfos Energibesparende sirkulasjonspumper Norsk VVS 6/2002.

http://www.grundfos.no 13 Hugo Brännström

Vidareförädling av radiatorsystem Luleå 2001.01.15

http://www.mr-shunt.com/ 14 Hugo Brännström

Flödesinnjusteringar Luleå 2003-01-10 http://www.mr-shunt.com/

15 Hugo Brännström Motorshunt med nattsänkning av innetemperaturen Svensk VVS 6/81

16 Hugo Brännström Så skapas injusteringsfria installationer Energi & Miljø 1/94

17 Morten Berthelsen Johnsen Elektrisitetsforbruk ved drift av VVS-anlegg Diplomoppgave NTNU, Oslo 2001

18 Kirsten Lindberg LCC-livssykluskostnader – et viktig begrep for VVS-bransjen Norsk VVS 5/2003

19 Varmeinfo – opplysningskontoret for fleksibel romoppvarming VVS-bransjens VARMENORM Oslo 12.10.2000


http://www.grundfos.no/

http://www.mr-shunt.com/

http://www.mr-shunt.com/

Documents

Lavtrykks- distribusjons-system i vannbårne energisystemercova.no/pdf_fagstoff/mengdestyring.pdf · optimale funksjonen som rør, ventiler, varmeforbruker osv. Feil valgte komponenter