TORTERMOSTATER RUMSTEMPERATUR TILLOPPSTEMPERATUR TRYCKFÖRHÅLLANDE

Transkript

1 Värt att veta om ENERGIMÄTNING av fjärrvärme RADIATORTERMOSTATER RUMSTEMPERATUR TILLOPPSTEMPERATUR TRYCKFÖRHÅLLANDE i fjärrvärmenätet TRYCK OCH FLÖDE 1

2 VÄRT ATT VETA För att informera om och underlätta arbetet med att spara värme, höja komforten och få vattenburna värmesystem att fungera har Danfoss tagit fram en serie skrifter, Värt att veta om som behandlar de aktuella områdena. Den här skriften heter och förklarar hur radiatortermostater fungerar och hur Du på bästa sätt skall använda dem för att uppnå önskat resultat. Övriga titlar i serien är: Värt att veta om rumstemperatur Värt att veta om tryck och flöde Värt att veta om tilloppstemperatur Värt att veta om tryckförhållanden i fjärrvärmenät 2

3 Reglering av rumstemperatur Det exakta behovet av värme i ett rum kan bara avgöras i rummet. En utomhusgivare som styr tilloppstemperaturen efter utomhustemperaturen kan bara ta hänsyn till utomhustemperaturens variationer. Externa belastningar, sol och vind, kan den inte kompensera för och ännu mindre för interna belastningsvariationer, förorsakade av aktiviteter i byggnaden. Genom att mäta temperaturen i varje rum och anpassa värmetillförseln efter behovet går det att ta vara på tillskott från sol, personer, värmeavgivande utrustning o s v, så att värmeförbrukningen blir minimal och komforten rimlig. Observera att rumstemperaturen bara är en av flera faktorer som påverkar upplevd komfort i ett rum, se Värt att veta om rumstemperatur. För vattenburna radiatorsystem har Danfoss under många år kunnat erbjuda radiatortermostater som hjälpt fastighetsägare att hålla önskad rumstemperatur och få ett balanserat system med hög komfort. Danfoss radiatortermostater har genomgått en enorm utveckling sedan introduktionen i början på 50-talet och är sedan många år en accepterad värmesparare och komforthöjare. Kvalitetskraven har alltid varit höga, vilket bevisas av att det fortfarande finns åtskilliga av första generationens RA i tjänst Danfoss radiatortermostater - RA Radiatortermostaterna kan, om de används rätt, öka eller minska värmetillförseln till ett rum när rumstemperaturen av någon anledning stiger eller faller. Detta leder till bättre komfort och bättre utnyttjande av tillskottsvärme. Radiatortermostaten anpassar värmetillförseln inte bara efter interna variationer i belastningen utan också efter externa, t ex mer eller mindre hård vind från olika håll. Ökad vind på en fasad medför ökad luftväxling i byggnaden och därmed större värmebehov, i rummen på den vindutsatta sidan, om önskad rumstemperatur skall bibehållas. Avvägningen mellan komfort- och sparkrav är svår men i de flesta fall är det komfortkraven som skall gälla och då skall rumstemperaturen hållas på samma nivå oberoende av vindriktning. Radiatortermostater kan klara detta men det leder inte till minskad värmeförbrukning, förhoppningsvis minskar klagomålen. Vinden ökar luftomsättningen även i täta hus och därmed värmebehovet, om rumstemperaturen skall hållas konstant. 3

4 Central styrning av tilloppstemperaturen efter utetemperaturen kan inte ta hänsyn till lokala behov men väl anpassa tilloppstemperaturen efter ett troligt behov, se avsnitt om reglering av tilloppstemperatur. Denna anpassning av tilloppstemperaturen är viktig för att radiatortermostaterna skall få så gynnsamma arbetsförhållanden som möjligt. Rätt tilloppstemperatur ger maximalt utbyte av radiatortermostaterna medan fel (för låg temperatur) gör investeringen olönsam. I gamla byggnader med befintliga radiatorsystem där minskning av värmebehovet genom tilläggsisolering och liknande, relativt dyra, åtgärder inte har genomförts, finns stora pengar att hämta vid en sänkning av den genomsnittsliga rumstemperaturen och ett bättre utnyttjande av tillskottsvärmen. En sänkning av den genomsnittsliga rumstemperaturen förutsätter att det går att upprätthålla likvärdig komfort i byggnadens olika rum, d v s värmen måste kunna fördelas efter behov och det är Danfoss radiatortermostater bra på. Medeltemperaturen i detta hus är 21,5 C. En jämnare fördelning av värmen är lätt att utföra, men en sänkning av medeltemperaturen och därmed en minskning av värmeförbrukningen är troligen svårt att få acceptans för. I äldre fastigheter där åtgärder vidtagits för att sänka värmebehovet, såsom tilläggsisolering, tätning av fönster och dörrar, minskning av luftflöden i ventilationen o s v, närmar sig förhållandena de som gäller i nyproducerade energisnåla byggnader. Värmesäsongen är kortare och tillskottsvärmen utgör en större andel av värmebehovet än tidigare. Den stora andelen tillskottsvärme leder till övertemperaturer och det gäller därför att så fort som möjligt reducera tillskottet från radiatorerna, dels för att utnyttja gratisvärmen men också för att hålla så god komfort som möjligt. Danfoss radiatortermostat, RA 2000 Alla delar i en radiatortermostatventil är viktiga, ingen del kan klara sig utan den andra. Ventilens karaktäristik skall vara anpassad efter radiatorns karaktäristik, packboxen skall täta i många år och får inte börja gå trögt under sin livslängd, ljudnivån måste vara acceptabel, injustering skall vara lätt att utföra, utan risk för felinställning o s v. Det är inga dåliga krav på dessa delar men det viktigaste är ändå termostaten. Danfoss radiatortermostat RA 2000 i genomskärning. Termostaten i Danfoss RA 2000 är baserad på en bälg som fylls med en gas-vätskeblandning. Denna lösning används av Danfoss i pressostater och termostater för reglering i kyl-, frys- och ångsystem därför att den är driftsäker och långlivad. 4

5 Danfoss RA 2000 termostat är temperaturstabil under sin livstid. Så länge det finns fyllning i bälgen fungerar den och ger samma temperatur, först om det skulle gå hål på bälgen, så att gasen läcker ut, ändras dess funktion och då blir den helt död. Gasen läcker, vid en eventuell skada, ut på mycket kort tid, det rör sig om timmar. Det är alltså inte frågan om en utdragen, nästan omärklig process som ger en smygande höjning av rumstemperaturen. Danfoss termostat RA 2000 fungerar så att en sänkning av bälgens temperatur medför kondensering av en del gas i bälgen, vilket ger minskat tryck i bälgen. Den återföringsfjäder som strävar efter att trycka ihop bälgen kan då röra sig en aning varvid käglan öppnar ventilen och släpper in mer värme i radiatorn. Stigande rumstemperatur resulterar i förångning av vätska, högre tryck i bälgen, mindre öppen ventil och minskad värmetillförsel. Danfoss radiatortermostater är baserade på en bälg, fylld med en gas-vätskeblandning, och är mycket driftsäker. Termostaten RA 2000 utnyttjar naturlagarna, en viss temperatur innebär motsvarande tryck i bälgen och alltså en viss lyfthöjd för käglan. Då mängden fyllning i bälgen inte förändras betyder det att termostaten är temperaturstabil, samma rumstemperatur ger samma tryck och samma lyfthöjd även efter många års drift. RA 2000 med värmeauktoritet >1,0 Värmeauktoritet är förhållandet mellan tillgänglig och erforderlig värmemängd. En första förutsättning för att en regulator skall kunna reglera värmetillförseln är att den har tillgång till minst den värmemängd som krävs för att hålla den på regulatorn inställda temperaturen. Detta förhållande gäller för alla regulatorer, elektroniska, mikrodatorstyrda och självverkande, alltså även radiatortermostater. Erforderlig värmemängd bestäms av det lokala värmebehovet och tillförd värmemängd utgörs av flödet och det temperaturfall som erhålls. Överenstämmer värmebehov och tillförd värmemängd är värmeautoriteten 1,0. Höjs tillloppstemperaturen någon grad kommer den tillgängliga värmemängden att bli större än behovet och rumstemperaturen stiger. Radiatortermostaten känner detta och minskar värmetillförseln. Värmeauktoriteten är större än 1,0 och det är radiatortermostaten som bestämmer tillförseln av värme. Det är först vid en tilloppstemperatur på 51 C som radiatortermostaten, i ovanstående exempel, kan börja bestämma värmetillförseln, först då har den värmeauktoritet. 5

6 Danfoss RA 2000 med värmeauktoritet större än 1,0 reglerar rumstemperaturen och tar vara på förekommande tillskottsvärme. Önskas lägre rumstemperatur i ett eller flera rum skall en lägre temperatur ställas in på radiatortermostaten, tilloppstemperaturen skall inte ändras. Den bästa effekten med radiatortermostater erhålls om varje termostat trimmas in tills den ger önskad rumstemperatur i varje rum varefter termostaten begränsas eller låses i detta läge. Injustering Ventilhusen tillverkas i olika storlekar men naturligtvis är antalet kraftigt begränsat och därför är det vanligt att ventilerna är avsedda för ett större flöde än det aktuella. För att anpassa flödet genom ventilen till det aktuella görs en mekanisk injustering. En fast injustering fungerar bra i ett system med konstant flöde, t ex radiatorsystem med manuella ventiler. I ett radiatorsystem med radiatortermostater med värmeauktoritet kommer flöde och därmed tryck att variera och då fungerar den fasta injusteringen bara vid nominellt flöde, d v s dimensionerande flöde och tryck. En fast injustering stryper bort 30 kpa vid 0,55 m 3 /h,1. Minskar flödet till 0,3 m 3 /h reduceras motståndet till ca 9 kpa, 2. 6

7 Sänks tilloppstemperaturen under kortare eller längre perioder, nattsänkning eller periodisk sänkning, innebär det att radiatortermostaternas värmeauktoritet blir mindre än 1,0 (det förutsätter att rumstemperaturen sjunker så att termostaten öppnar ventilen och att radiatortermostaten inte längre kan påverka fördelningen av värme eller flöde i systemet). Resultatet blir, om ingen injustering finns, att radiatorerna närmast pumpen får stort flöde och de längst bort litet flöde. För att råda bot på detta räcker det med en grov injustering då det inte finns något krav på hög komfort, sänkningen görs när det inte finns folk i lokalerna eller när man önskar en lägre rumstemperatur. För kortare sänkningsperioder, över en natt t ex, erhålls ingen sänkning av rumstemperaturen under normala förhållanden. Det krävs längre perioder, flera dygn, för att ge resultat. Det är endast vid mycket låga utetemperaturer eller kraftig blåst som en sänkning av rumstemperaturen erhålls vid korta sänkningsperioder och då är det nödvändigt att den tillgängliga effekten räcker till för att höja rumstemperaturen till önskad nivå. Temperaturförlopp i en lägenhet vid sänkning av tilloppstemperaturen. Höjningen på kvällen beror på interna tillskott och får radiatortermostaterna att stänga. Rumstemperaturen påverkas inte av den sänkta tilloppstemperaturen vid kortare sänkningsperioder. Periodisk sänkning över en natt ger sällan något resultat i form av sänkt rumstemperatur och därmed en minskning av förbrukningen. För att minska förbrukningen krävs sänkningsperioder med en längd av flera dygn och då kan det bara vara aktuellt i skolor, kontor, verkstäder och liknande lokaler där temperaturen kan sänkas under helger. För att säkra flöde till alla radiatorer under och efter sänkningsperioden krävs en grov injustering. Dagens elektroniska reglerutrustningar ger flera möjligheter till besparing. Cirkulationspumpen kan stoppas när utetemperaturen är så hög att värme ej behöver tillföras och en mikroprocessor kan laddas med uppgifter om byggnaden så att den kan beräkna hur dags uppvärmningen måste starta för att en byggnad skall vara varm till en viss tidpunkt. Danfoss har reglerutrustningar som klarar dessa funktioner. 7

8 RA 2000 med värmeauktoritet <1,0 En radiatortermostat som inte har värmeauktoritet kan inte påverka flödet eller rumstemperaturen förrän den är högre än önskat värde. Orsaken till att värmeauktoriteten är mindre än 1,0 kan vara en medvetet lågt inställd tilloppstemperatur eller för högt inställd radiatortermostat. Resultatet blir detsamma och radiatortermostaten utnyttjas inte effektivt. Den kommer inte att börja påverka flödet förrän rumstemperaturen är flera grader över normal rumstemperatur, obs ej den på radiatortermostaten inställda temperaturen. Radiatortermostatens besparande effekt utnyttjas för sent, rumstemperaturen är på tok för hög innan radiatortermostaten har stängt av värmetillförseln. Värmeauktoriteten är 1,0 vid 51 C tillloppstemperatur. Redan med två graders högre temperatur erhålls en god värmeauktoritet, p-band ca 1 C. Skall ett system som körs efter dessa principer fungera rimligt krävs en noggrann injustering, precis som för ett system med manuella radiatorventiler, och rumstemperaturen styrs enbart efter utetemperaturen. När temperaturen börjar stiga i någon del av huset, så att radiatortermostaterna börjar minska flödet, resulterar det i en tryckhöjning som pressar igenom mer värme i övriga radiatorer och när rumstemperaturen stiger även i dessa rum börjar radiatortermostaterna stänga. Radiatorsystem med radiatortermostater endast på några radiatorer ger samma funktion som beskrivits ovan, skillnaden är att i det här systemet finns det ingen begränsning när temperaturerna börjar stiga i rummen utan radiatortermostater. Val av termostat Till RA 2000 finns tre typer av termostater. Inbyggd givare, kapillärrörsansluten givare och kapillärrörsansluten givare och inställningsdel. För att en radiatortermostat skall kunna ge önskad effekt måste den kunna känna den temperatur som den skall hålla konstant och det kan vara svårt. Den vanligast förekommande termostaten är inbyggd i inställningsvredet som monteras på ventilhuset. Sedan finns det en typ med en kapillärrörsansluten givare och slutligen en där givare och inställningsdel, via ett kapillärrör, står i förbindelse med ventilen. 8

9 Termostaten skall placeras så fritt som möjligt, där rumsluften kan svepa förbi utan att hindras av gardiner, fönsterbänkar och nischer. Vidare får termostaten inte utsättas för varma luftströmmar från rör eller strålning från radiatorn den sitter på, från värmerör eller t ex en TV-apparat. Den i inställningsvredet inbyggda termostaten används i fria lägen och monteras så att vredets ytterdel kommer så långt ifrån radiatorn som möjligt. Inställningvredet med kapillärrörsansluten givare används när den inbyggda givaren inte kan känna rumstemperaturen och den tredje termostaten, det så kallade VÄGG-elementet, används när termostatventilen är svår att nå för omställning. Givarna måste placeras så att de känner rumstemperaturen. Rätt tilloppstemperatur - ett krav för god reglering Tilloppstemperaturen till radiatorkretsen ställs in med reglercentralen och anpassas sedan automatiskt efter utetemperaturen. Rätt tilloppstemperatur för att radiatortermostaterna skall ge avsedd funktion är den temperatur som ger en värmeauktoritet som är större än 1,0. Analysera värmesystemet, pricka in avlästa värden i nomogrammet och se vilket resultat olika åtgärder leder till och omvänt se vilka åtgärder som krävs för att erhålla ett visst resultat. 9

10 I ett nytt system kan rätt tilloppstemperatur vara den som ligger till grund för beräkningarna. Den resulterar som regel i ett större temperaturfall än beräknat, då den inte tar hänsyn till, vid beräkningar införda men ej utnyttjade, säkerhetsmarginaler. Det beräknade temperaturfallet kan också användas för att komma fram till en riktig tilloppstemperatur, den anpassas därigenom till det verkliga värmebehovet. Läs av aktuella tillopps- och returtemperaturer och lägg in dem i ett diagram. Med hjälp av ett värmeavgivningsnomogram för radiatorer, se föregående sida, i vilket erhållna temperaturer förs in, är det lätt att se vad som händer när tilloppstemperaturen ändras. På grund av uttorkning minskas värmebehovet efterhand i nya byggnader och det är därför lämpligt att efter den första eldningssäsongen gå in och kontrollera temperaturfallet. För befintliga system är det bra att göra en analys av tidigare driftsdata. Görs inga förändringar är det lämpligt att börja med den tidigare använda tillloppstemperaturen och sedan justera tills önskat temperaturfall erhålls. När stora ändringar såsom minskning av värmebehovet genom tilläggsisolering, tätning av fönster och dörrar, injustering av ventilationssystem o s v, har eller skall genomföras är den tidigare nämnda analysen och ett nomogram för värmeavgivning från radiatorer ett bra hjälpmedel. Med detta underlag är det möjligt att, ungerfärligt bestämma den lägsta tilloppstemperatur som systemet kan arbeta med. Omvänt kan underlaget användas för att bestämma vilka åtgärder som måste genomföras för att en viss högsta tillgänglig tilloppstemperatur skall kunna användas, t ex vid användning av värmepump eller lågtempererad spillvärme. Observera att en ökning av flödet över 1,0 inte nämnvärt påverkar värmeavgivningen från radiatorerna. Rätt ventilstorlek Antalet ventildimensioner är begränsat men med rätt användning erhålls en god funktion. Antalet ventildimensioner av RA 2000 är inte stort och skillnaden i kapacitet mellan dem är heller inte stort. Ser vi på erforderlig effekt är det lätt att konstatera att den är liten i dagens välisolerade och gårdagens tilläggsisolerade hus. Ofta räcker det med en ventildimension, den minsta, till samtliga radiatorer i ett system. Det betyder att den stora radiatorn i vardagsrummet har en ventil med samma kapacitet som den lilla radiatorn i badrummet. Vad händer då? 10

11 Rusar det inte igenom för mycket vatten i badrumsradiatorn, så att rumstemperaturen blir för hög där? Nej!! Radiatortermostaten håller inställd temperatur. Är de två termostaterna inställda på samma värde kommer termostaten i badrummet att hålla en något högre rumstemperatur på grund av ett mindre p-band än för ventilen på den stora radiatorn, se vidstående diagram visande p-band. Båda radiatortermostaterna är emellertid stängda vid samma rumstemperatur och med ett rimligt p-band som utgångsläge för den stora radiatorn, t ex 1 C, blir skillnaden i rumstemperatur, så länge radiatortermostaterna kan påverka förloppet, inte mer än 1 C. För befintliga system, där så låg tilloppstemperatur som möjligt skall användas, gäller att man gör en analys av det befintliga systemet innan någonting bestäms. Det erhållna underlaget används för beslut om erforderliga åtgärder och tro inte att det går att tvinga ut mer värme ur radiatorerna genom en ökning av flödet! Välj sedan ventilstorlekar med utgångspunkt från erhållna värden på tilloppstemperatur och temperaturfall. Använd nomogrammet över värmeavgivning från radiatorn. Samma ventilstorlek och samma inställning kommer att ge något högre temperatur i rummet med den lilla radiatorn. Högt differenstryck över en radiatortermostat ger hög ljudnivå Även låga ljudnivåer, i ett värmesystem, kan vara irriterande, inte minst i ett sovrum. Ljudet orsakas ofta av för stort differenstryck över en ventil på en radiator. Problemet blir inte mindre av att flödet och därmed det tillgängliga trycket i systemet varierar. Det innebär att ljudet inte förekommer vid normalt värmebehov men vid små behov kan ljudproblem uppstå. När radiatortermostaterna, på grund av tillskottsvärme, minskar flödet i systemet minskar motståndet i rörnätet och tryckhöjningen över pumpen blir större. Hela det frigjorda pumptrycket måste tas om hand av radiatortermostaten och det kan bli för mycket. Differenstrycket över RA 2000 bör, av ljudskäl, inte överstiga 30 kpa. När radiatortermostaterna minskar flödet får de ta hand om allt överflödigt differenstryck. 11

12 Vid val av rördimensioner och pump, för värmesystem med varierande flöde, måste hänsyn också tas till den tryckhöjning pumpen ger vid eller i närheten av sin dämda punkt. Den kan mycket väl komma att arbeta där när stora interna eller externa värmetillskott förekommer. Går det inte att välja en pump med tillräckligt liten tryckhöjning måste andra åtgärder vidtas för att förhindra ljud i radiatorsystemet, se Värt att veta om tryck och flöde. En differenstrycksregulator avlastar reglerventilen så att den får arbeta med samma differenstryck oberoende av flödet. Danfoss AB SE Mjölby Industrigatan 7 Tfn Fax SE Malmö Stenåldersgatan 2 Box 9153 Tfn Fax SE Stockholm Sjöviksbacken 24 Box Tfn Fax SE Umeå Kylgränd 6 Tfn Fax SE Mölndal Johannefredsgatan 4 Tfn Fax Danfoss tar ej på sig något ansvar för eventuella fel i kataloger, broschyrer eller annat tryckt material. Danfoss förbehåller sig rätt till (konstruktions) ändringar av sina produkter utan föregående avisering. Det samma gäller produkter upptagna på innestående order under förutsättning att redan avtalade specifikationer ej ändras. 12