Kärlberäkning för värmesystem

Transkript

1 Kärlberäkning för värmesystem Beräkning av ett Flexcon-expansionskärl för värmesystem med fast eller utbytbart membran Grundläggande begrepp för beräkning av Flexcon-expansionskärl Du behöver förstå följande begrepp för att välja rätt bland Flexcons-expansionskärl: Brutto-kärlvolym Flexcon-expansionskärlets totala volym. Netto-kärlvolym (eller användbar volym) Den mängd vatten som högst kan tas upp på membranets vattenanslutningssida. Statisk höjd Installationens höjd mellan Flexconexpansionskärlets anslutningspunkt och dess högsta punkt, mätt i meter i vattenpelaren (vp.) ( meter vp. = 0, bar). Flexcon-expansionskärlets förtryck Det tryck som uppmäts på kvävepåfyllningsventilen i passivt läge och i rumstemperatur. Förtrycket måste anpassas till den statiska höjden, avrundat uppåt till faktorn 0,5 bar. Sluttryck Anläggningens högsta tillåtna tryck på kärlet. Detta sluttryck är samma som inställningstrycket på Prescor-säkerhetsventilen, förutsatt att den har monterats på samma höjd som kärlet och att det inte har satts någon pump mellan Flexconexpansionskärlet och Prescor-säkerhetsventilen. Sluttrycket får aldrig överskrida det högsta värde som står på expansionskärlet. Förtryck Förtryck 0,5 bar Förtryck,0 bar 8 Produktkatalog fr.o.m Vi reserverar oss för fel eller framtida ändringar.

2 Flexcon tryckexpansionskärl Nyttoeffekt Förhållandet mellan kärlvolymens brutto- och nettosiffror. nettoinnehåll Nyttoeffekt = bruttoinnehåll Nyttoeffekten fastställs av förhållandet mellan förtryck och sluttryck. Formeln ser ut så här (avledd från Boyles lag): sluttryck förtryck Nyttoeffekt = sluttryck OBS: tryckvärden är i bar absolut. Högsta nyttoeffekt för ett Flexconexpansionskärl med fast membran = 0,63. Högsta nyttoeffekt för ett Flexconexpansionskärl på 800 liter = 0,5, och på 000 liter = 0,4. Högsta nyttoeffekt för Flexcon M = 0,72. När ett kärls högsta nyttoeffekt överskrids, kan membranet drabbas av dragpå kä nning. Det leder till skador, eller till och med brott, på membranet. Systemets vattenvolym Det är den sammanlagda vattenvolymen i värmekälla, radiatorer, ledningar osv., efter att dessa har fyllts helt och avluftats. Expansionsvolym Expansionsvolymen beräknas så här: expansionsvolym = vattenvolym volymökning vid genomsnittlig uppvärmningstemperatur. Ett exempel: uppvärmningstemperatur 90/70 C (genomsnittlig 80 C) = 2,89 %. Säkerhetsfaktor Vi rekommenderar att lägga på 20 % extra utöver den beräknade expansionsvolymen. Flexcon-expansionskärlets bruttoinnehåll Kärlets bruttoinnehåll fastställs på följande sätt: expansionsvolym,2 kärlets bruttoinnehåll = nyttoeffekt Produktkatalog fr.o.m Vi reserverar oss för fel eller framtida ändringar. 9

3 Vattnets volymökning i % I nedanstående tabell finns uppgifter om vattnets volymökning i procent vid en temperaturökning av vattnet från +0 C till +0 C. Temperaturen i Flexcon-expansionskärl Den högsta temperaturen i kärlet är 70 C konstant. Den lägsta temperaturen i kärlet är 0 C. Temperaturhöjning Volymökning 0 25 C 0,35% 0 35 C 0,63% 0 40 C 0,75% 0 45 C 0,96% 0 50 C,8% 0 55 C,42% 0 60 C,68% 0 70 C 2,25% 0 80 C 2,89% 0 90 C 3,58% 0 00 C 4,34% 0 0 C 5,6% Volymökning i % Temperatur i C I diagrammet kan du avläsa volymökningen vid andra temperaturer. FLAMC 273 SWE. 20 Produktkatalog fr.o.m Vi reserverar oss för fel eller framtida ändringar.

4 Flexcon tryckexpansionskärl Nyttoeffekt I denna tabell kan du avläsa nyttoeffekten som gäller vid olika förtryck och sluttryck. Det bör alltid skilja,5 bar mellan förtryck och sluttryck. Statisk höjd (i meter) Förtryck (i bar) Sluttryck (i bar) ,5 0, ,50 0, ,5 0,38 0,64 0, ,25 0,57 0, ,5 0,3 0,50 0,6 0, ,43 0,56 0, ,5-0,36 0,50 0, ,29 0,44 0, ,5-0,2 0,39 0, ,33 0, , ,28 0, ,22 0, , ,7 0, , , , ,8 Beräkning av systemets vattenvolym För att kunna fastställa vilken volym du behöver i ditt Flexcon-expansionskärl måste systemets vattenvolym beräknas. Om det inte går att beräkna systemets vattenvolym, kan denna volym uppskattas genom de empiriska siffrorna här bredvid, som baseras på en tillopps-/returtemperatur på 90/70 C. värmeaggregat med Vattenvolym i liter per kw (860 kcal/t) Konvektorelement och/eller varmluftsanläggningar 5,2 Induktionsenheter 5,5 Vädrings- och ventilationssystem 6,9 Panelradiatorer 8,8 Värmeanläggning med blandade källor 0,0 Kolonnradiatorer 2,0 Värmeanläggning med blandade källor, kallvatten 20,0 Strålningstak och/eller golvvärme 8,5 omfattande rörledningssystem(fjärrvärme) 25,8 Systemets vattenvolym kan uppskattas genom att multiplicera systemets effekt med de värden som står i tabellen. Denna tabell avser nya installationer. För äldre installationer bör man välja högre värden. Denna metod är vägledande, och alltså ingen garanti för att det blir rätt specifikation för aktuellt expansionskärl. Enhetsomvandling: bar = 00 kpa = Pa = 0 N/cm 2 = 0,9869 atm. = 0,2 mwk kw = 0,239 kcal/s = 859,86 kcal/t kcal/s = 4,868 kj/s = 4,868 kw Produktkatalog fr.o.m Vi reserverar oss för fel eller framtida ändringar. 2

5 Räkneexempel för Flexcon-expansionskärl Exempel Uppgifter - vattenvolym = 340 liter - genomsnittlig uppvärmningstemperatur (90/70 C) = 80 C - anläggningens höjd = 8 m - sluttryck = 3,0 bar - Flexcon-expansionskärl och värmepanna placerade i källeren. Beräkning Volymökning i % = 2,89 % 2,9 % 340 2,9 Expansionsvolym = = 9,86 liter 00 Reserv 20 % = 9,9,25 =,9 liter (3,0 + ) - (0,5 + ) Nyttoeffekt = = 0,63 (3,0 + ) Expansionskärlets nödvändiga bruttoinnehåll:,9 Flexcon-expansionskärl = = 8,9 liter 0,63 Välj följande: Flexcon 25/0,5. Exempel 2 Uppgifter - okänd vattenvolym - pannans effekt = 280 kw - genomsnittlig uppvärmningstemperatur (80/60 C) = 70 C - anläggningens höjd = 2 m - sluttryck = 3,0 bar - Flexcon-expansionskärl och värmepanna placerade på vinden. - installationsdelar: 00 % panelradiatorer Beräkning Beräkning av installationsinnehåll = 280 8,8 = liter Volymökning i % = 2,25 % ,25 Expansionsvolym = = 55,4 liter 00 Reserv 20 % = 55,4,25 = 66,5 liter (3,0 + ) - (,5 + ) Nyttoeffekt = = 0,375 (3,0 + ) Expansionskärlets nödvändiga bruttoinnehåll: 66,5 Flexcon-expansionskärl = = 77,3 liter 0,375 Välj följande: Flexcon 200/,5. 22 Produktkatalog fr.o.m Vi reserverar oss för fel eller framtida ändringar.

6 Flexcon tryckexpansionskärl Teori Lägsta drifttryck: Vissa cirkulationspumpar kräver ett visst tryck (till exempel bar) i sin intagsledning för att kunna fungera ordentligt. Många moderna värmepannor har ett skydd mot lägre drifttryck än 0,8 eller bar. Om en sådan pump eller panna byggs in i ett värmeaggregat med låg statisk höjd, kan det löna sig att använda ett expansionskärl med ett förtryck på bar i stället för 0,5 bar. Ett förtryck på bar skapar inte något motsvarande lägsta drifttryck i aggregatet! Risken att det uppstår ett undertryck överst i aggregatet vid avkylning, vilket även skapar luftproblem, ökar vid ett förtryck på till exempel bar än ett på 0,5 bar. När trycket sjunker under bar, kan expansionskärl med ett förtryck på barskicka tillbaks mer vatten till aggregatet, eftersom det inte finns mer vatten i kärlet! Fyllnadstryck För att slippa undertryck och luftproblem är det mycket viktigt att expansionskärlet aldrig får stå utan vatten. Därför rekommenderar Flamco att fylla aggregatet eller anläggningen när det är kallttill ett tryck som motsvarar kärlets förtryck plus 0,2 till 0,3 bar (om trycket måste fyllas på en varm anläggning krävs förstås ett högre tryck). Ett felaktigt och för högt fyllnadstryck kan leda till problem. Om en anläggning med ett kärl som har 0,5 bars förtryck fylls till 2 bar, i stället för till 0,8 bar, förbrukas 30 % mer av bruttoinnehållet innan det varma vattnet kommer att pysa ut på grund av temperaturökning. (3 + ) - (0,8 + ) A = = 0,55 = 55 % (3,0 + ) (3 + ) - (2 + ) B = = 0,25 = 25 % (3 + ) Skillnad i uteffekt ( ): 30% Sammanfattning Ett högre förtryck i ett kärl gör alltså inte att hela aggregatet eller anläggningens tryck ökar. Ett felaktigt och för högt fyllnadstryck påverkar mycket. Flamco rekommenderar att alltid trycksätta anläggningen korrekt, till exempel 0,2 till 0,3 bar över i Flexcon-expansionskärlets förtryck i kallt tillstånd. Hjälpmedel För att du ska kunna göra korrekta beräkningar av vilket Flexcon-expansionskärl du ska använda, erbjuder Flamco diverse hjälpmedel som teknisk dokumentation, räkneskivor och datorprogram. OBS: Expansionskärlet måste sitta på anläggningens retursida, på cirkulationspumpens sugsida. Produktkatalog fr.o.m Vi reserverar oss för fel eller framtida ändringar. 23

7 Kärlberäkning för kylaggregat Flexcon-expansionskärl i kyl- och luftkonditioneringssystem Frostskyddsvätska har en utvidgningskoefficient som är mycket större än vatten I en kylinstallation har Flexcon-expansionskärl följande funktioner: När systemet svalnar minskar kylvattenvolymen. Flexcon-kärlet återför då vatten till systemet, så att det fortfarande är trycksatt. Om systemet inte används, kan vattnet få samma temperatur som omgivningen och därför pysa ut. Flexcon-kärlet tar upp denna expansionsvolym. Alla Flexcon-kärl kan användas i system där man har tillsatt etylenglykolbaserat frostskyddsmedel i vattnet. I nedanstående tabell står volymökningen för olika blandningsförhållanden mellan vatten och etylenglykol. Dessa värden är genomsnittliga. Utvidgningskoefficient för vatten respektive vatten med tillsatt frostskyddsvätska Temperatur (i C) Procent etylenglykol 0% 0% 20% 30% 40% 50% 0 0,04 0,35 0,67 0,89,3, ,8 0,50 0,82,04,46, ,43 0,75,07,29,7 2, ,79,,43,65 2,07 2,39 50,2,53,85 2,07 2,49 2,8 60,7 2,03 2,35 2,57 2,99 3,3 70 2,25 2,60 2,92 3,4 3,56 3, ,89 3,22 3,54 3,76 4,8 4, ,58 3,9 4,23 4,45 4,87 5,9 00 4,35 4,63 4,95 5,7 5,59 5, Volymökning (i %) volymprocent ( 40 C) 44 volymprocent ( 30 C) 39 volymprocent ( 25 C) 34 volymprocent ( 20 C) 28 volymprocent ( 5 C) 20 volymprocent ( 0 C),3 0,78 0,64 0,44 0,3 0, Temperatur (i C) 0 volymprocent = vatten 24 Produktkatalog fr.o.m Vi reserverar oss för fel eller framtida ändringar.

8 Flexcon tryckexpansionskärl Beräkning av Flexcon-expansionskärl i ett kylsystem Följande uppgifter är viktiga vid beräkning av Flexconexpansionskärl i ett kylsystem: Systemets vattenvolym. Procent tillsatt frostskyddsmedel. Systemets lägsta temperatur. Systemets högsta temperatur (= högsta omgivningstemperatur). Procentuell utvidgning av vatten-/ frostskyddsmedelblndningen. Statisk höjd på systemet ovanför kärlet. Säkerhetsventilens inställningstryck. Flexcon-expansionskärlets förtryck väljs efter systemets statiska höjd ovanför kärlet). Det lägsta drifttrycket måste ligga 0,2 bar högre än expansionskärlets förtryck, så att inte hela vattenvolymen trycks ut ur kärlet när systemet svalnar. När kärlet har nått lägsta möjliga temperatur finns därför alltid en reservmängd i kärlet. Med följande formel kan du beräkna till vilken del kärlet fortfarande är fyllt med vatten vid lägsta drifttryck. lägsta drifttryck förtryck I = fyllnadsgrad lägsta drifttryck Med dessa kan kärlets restvärde beräknas. Restvärde = fyllnadsgrad. Sluttrycket måste vara 0,5 bar lägre än säkerhetsventilens inställningstryck. Nyttoeffekten beräknas med nedanstående formel: sluttryck lägsta drifttryck II restvärde = nyttoeffekt sluttryck OBS! tryckvärden är i bar absolut. Högsta nyttoeffekt för ett Flexcon-expansionskärl med fast membran = 0,63. Högsta nyttoeffekt för ett Flexcon-expansionskärl på 800 liter = 0,5, och på 000 liter = 0,4. Högsta nyttoeffekt för Flexcon M = 0,72. Temperaturen i Flexcon-expansionskärlet måste hållas över 0 C. Eventuellt behöver ett buffertkärl eller Flexcon-avsvalningskärl sättas in mellan systemet och expansionskärlet. Vill du beräkna hur stort expansionskärl du behöver i ett i Solarsystem så får du hjälp på www. flamco.se under rubriken "Expansionskärl beräkning". Produktkatalog fr.o.m Vi reserverar oss för fel eller framtida ändringar. 25