RADIATORTERMOSTATER RUMSTEMPERATUR TILLOPPSTEMPERATUR TRYCKFÖRHÅLLANDEN

Transkript

1 Värt att veta om ENERGIMÄTNING av fjärrvärme RADIATORTERMOSTATER RUMSTEMPERATUR TILLOPPSTEMPERATUR TRYCKFÖRHÅLLANDEN 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 tilloppstemperaturens betydelse för och inverkan på värmesystemets funktion. Övriga titlar i serien är: Värt att veta om rumstemperatur Värt att veta om radiatortermostater Värt att veta om tryck och flöde Värt att veta om tryckförhållanden i fjärrvärmenät 2

3 Rätt tilloppstemperatur i värmesystem Rätt tilloppstemperatur är den som ger avsett resultat, rätt rumstemperatur, rätt lufttemperatur eller rätt vattentemperatur. Regleras temperaturen av en givare som känner resultatet krävs att tilloppstemperaturen, i förhållande till flödet, är så hög att den tillförda värmemängden räcker för att hålla inställd temperatur, värmeauktoriteten skall vara större än 1,0. Styrs däremot sluttemperaturen i förhållande till något annat, t ex utetemperaturen, påverkas inte värmeavgivningen av andra externa eller interna belastningsändringar. Detta förhållande gäller för t ex ett radiatorsystem med manuella radiatorventiler. Ett radiatorsystem där flödet är väl injusterat och radiatortermostaterna endast fungerar som max begränsning kräver en tilloppstemperatur, men kan inte kompensera för ökad belastning och endast till en liten del utnyttja tillskottsvärme. Samma system men där radiatortermostaterna har värmeauktoritet och reglerar rumstemperaturen kräver något högre tilloppstemperatur. I gengäld kan det kompensera för ökad belastning, t ex ökad luftväxling pga vind, och utnyttja tillskottsvärmen betydligt effektivare. När det gäller radiatorsystem är det alltså en fråga om vad Du vill att systemet skall uträtta: - skall det tillföra en viss mängd värme i förhållande till utetetemperaturen utan att ta hänsyn till lokala behov eller - skall det hålla önskad rumstemperatur konstant, inom rimliga gränser, och utnyttja tillskottsvärmen så effektivt som möjligt. I fortsättningen kommer vi att behandla det senare alternativet med radiatortermostater med värmeauktoritet. Ventilauktoritet Ventilauktoriteten anger reglerventilens andel av det totala motståndet i den krets den påverkar flödet i, vid maximalt erforderligt flöde. I ett system med varierande flöde skall 3

4 reglerventilen fungera bra över hela flödesområdet. Ju mindre skillnaden mellan max och min motstånd över reglerventilen är, desto bättre fungerar den. Ventilauktoritet vid fullt flöde skall vara minst 30%. Normalt räknar man med att motståndet över en reglerventil skall vara minst 1 /3 (30%) av kretsens totala motstånd, högre värden är bara en fördel. Används en differenstrycksregulator för att hålla rätt tryck över en reglerventil, kommer reglerventilen att arbeta med detta tryck inom hela flödesområdet och ventilauktoriteten blir l00%, se Värt att veta om tryck och flöde. Den lösningen kan inte användas för varje radiatortermostat i ett radiatorsystem utan där får vi nöja oss med att hålla det tillgängliga trycket konstant över en begränsad krets. Värmeauktoritet Värmeauktoritet är förhållandet mellan tillgänglig och erforderlig effekt vid en reglerventil. Om ventilen sitter i ett fjärrvärmenät, en shuntgrupp eller på en radiator spelar ingen roll. Värmeauktoritet 12:10 = 1,2 Avsikten med att sätta in en reglerventil med tillhörande regulator är att de tillsammans skall hålla önskad/instälid temperatur. För att detta skall fungera krävs naturligtvis att den effekt som erfordras också finns tillgänglig. Gör den inte det kommer ventilen att stå fullt öppen och vattnet rusar igenom utan kontroll och utan att ge avsedd effekt, värmeauktoriteten är mindre än 1,0. Det räcker med en liten höjning av tilloppstemperaturen för att värmeauktoriteten skall bli större än 1,0. I ett system med 15 C temperaturfall ger 2 C högre tilloppstemperatur en ökning av den tillgängliga effekten på 13% och är temperaturfallet 10 C ökar effekten med 20%. Den på grund av temperaturhöjningen ökande värmeförlusten från rörsystemet är försumbar. Differenstryckets förändring vid varierande flöde De flödesvariationer vi skall behandla är resultatet av en ändrad inställning i en eller flera reglerventiler. När vatten cirkulerar i ett rörsystem bromsas det av friktion mot rörväggar, engångsmotstånd i rördelar, ventiler och 4

5 apparater. Skall cirkulation kunna ske måste ett tryck som motsvarar motstånden byggas upp, t ex med en cirkulationspump. Ändras mängden cirkulerande vätska, flödet, i ett givet rörsystem, ändras motståndet i systemet i det närmaste kvadratiskt mot flödesändringen. På grund av det kvadratiska förhållandet blir motståndsändringen ganska drastisk, även vid små ändringar av flödet. Minskas flödet med 10%, dvs det nya flödet blir 0,9 (1,0-0,1 = 0,9), minskas motståndet med 19% (0,9 i kvadrat, 0,9 x 0,9 = 0,81; 1-0,81 = 0,19, dvs 19%). 30% mindre flöde (1,0-0,3 = 0,7) ger ca halva motståndet (0,7 x 0,7 = 0,49; dvs 49%). 50% flöde (1,0-0,5 = 0,5) ger ett motstånd som bara är 25% av det ursprungliga (0,5 x 0,5 = 0,25; dvs 25%). Tryckets fördelning mellan olika delar i ett system vid varierande flöde. Samma förhållande gäller vid ökande flöde. En flödesökning på 10% (1,0 + 0,1 = 1,1) ger ett motstånd som är ca 21% större (1,1 x 1,1 = 1,21; dvs 121%). 22% större flöde (1,0 + 0,22 = 1,22) ger ca 50% större motstånd (1,22 x 1,22 = 1,49; dvs 49%) och 100% större flöde (1,0 + 1,0 = 2,0) ger 400% större motstånd, (2 x 2 = 4; dvs 400%). Dessa ändringar av motståndet vid en ändring av flödet gäller för alla komponenter som genomströmmas av flödet, även en fast inställd injusteringsventil. Val av cirkulationspump Att välja cirkulationspump för ett system med varierande flöde är extra känsligt, flöden mellan 0 och 100 % kan förekomma. Vid små flöden kan tryckhöjningen över pumpen öka avsevärt och denna tryckhöjning plus det som blir över i rörsystemet skall hanteras av reglerventilerna. Förses pumpen med utrustning för konstanthållning av differenstrycket försvinner inverkan av pumpkurvan. Vid nyproduktion skall man se till att motståndet i rör och apparater blir så lågt som möjligt och att pumpen har så flack kurva som möjligt. I befintliga system kan motståndet endast påverkas genom ökning eller minskning av flödet, dvs sänkning eller höjning av tilloppstemperaturen, såvida inte gamla komponenter Det övre diagramet visar tryckförhållandena i ett system med brant pumpkurva och 33% av Dp över reglerventilen vid max flöde. I det nedre är pumpkurvan flack och 66% av Dp ligger över reglerventilen. 5

6 skall ersättas med nya. Börja med att samla in driftsdata för systemet, sedan är det enkelt att ta fram systemets karaktäristik och med den som utgångspunkt fastställa erforderligt flöde och tryckhöjning. Nattsänkning - periodisk sänkning Temperaturförlopp i hyreshus under sänkningsperiod. Sänkning av rumstemperaturen i en byggnad över en natt eller längre period under vilken full rumstemperatur inte krävs anses vara ett sätt att minska värmeförbrukningen. I nyproducerade villor och hyreshus eller befintliga byggnader som tilläggsisolerats, fått nya fönster och dörrar, tätats, där luftomsättningen minskats osv, är möjligheterna att erhålla en sänkt rumstemperatur över en natt ganska små, i varje fall vid normala vintertemperaturer. I andra typer av byggnader, såsom skolor, kontor, verkstadslokaler osv, med sämre isolering och möjligheter till längre sänkningsperioder, är förutsättningarna för sänkt rumstemperatur och därmed energibesparing betydligt större. För att detta skall fungera krävs att värmesystemet har tillräcklig effekt tillgänglig för att höja temperaturen inom rimlig tid innan lokalerna skall tas i bruk. Fjärrvärme, el-pannor, värmepumpar är exempel på system med begränsad tillgänglig effekt. Dessutom krävs en grov flödesfördelning mellan systemets radiatorer så att inte temperaturen i de längst bort belägna lokalerna blir för låg. Radiatortermostaterna kan inte reglera värmetillförseln, värmeauktoriteten är långt under 1,0. Rätt tilloppstemperatur Vad är rätt tilloppstemperatur för ett system med varierande flöde och varierande tilloppstemperatur? Teoretiskt är det lätt att besvara frågan. Rätt tilloppstemperatur är den som ger samtliga reglerventiler en värmeauktoritet som är större än 1,0. Med hjälp av kurvan i reglercentralen och avläsning av returtemperaturen går det att få fram aktuella driftförhållanden för systemet. Det är alltid den sämst belägna reglerventilen som bestämmer, även den skall ha en värmeauktoritet som är större än 1,0. Det gäller alltså att hitta den enhet som kräver högst tilloppstemperatur för att kunna avge erforderlig effekt. Ett enkelt och säkert sätt att konstatera vilken värmeauktoritet som gäller för enskilda brukare är att mäta temperatur- 6

7 fallet över dem. I nya system finns alltid ett beräknat temperaturfall, utgår man från det är man alltid säker. För befintliga system skall anläggningens driftdata dokumenteras innan några åtgärder vidtas. För en radiatorkrets bestäms erforderlig tilloppstemperatur genom mätning av temperaturfallet över hela kretsen, med kompletterande mätningar vid de sämst belägna radiatorerna. Shuntgruppen för radiatorkretsen måste matas med en tillloppstemperatur som är något högre än den för radiatorerna erforderliga, reglerventilen måste ha en värmeauktoritet som är större än 1,0. Tilloppstemperaturen bestäms av den grupp som kräver högst temperatur. Värmeauktoriteten skall vara större än 1,0. För ett varmluftsbatteri gäller att dimensionerande flöde och temperaturfall skall hållas, annars ökar risken för frysning. Flödet i kretsen ställs in med injusteringsventilen, så att rätt temperaturfall erhålls. I nyproducerade system krävs en kontroll av inställda värden sedan byggnaden torkat, som regel efter första eldningssäsongen, värmebehovet kan minska ganska kraftigt. Detta nomogram visar värmeavgivning från radiatorer och är mycket användbart vid sökandet efter rätt tilloppstemperatur för ett system. Läs av och pricka in aktuella värden i nomogrammet och bestäm med utgångspunkt från dessa värden, vilka åtgärder som skall vidtas. 7

8 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. 8 Rb.99-04