ecotrench läggning av fjärrvärmerör

Transkript

1 ecotrench läggning av fjärrvärmerör Alf Lindmark, Solcon AB Forskning och Utveckling 2004:114

2 ECOTRENCH LÄGGNING AV FJÄRRVÄRMERÖR Forskning och Utveckling 2004:114 Alf Lindmark, Solcon AB ISSN Svensk Fjärrvärme AB Art nr FoU 2004:114

3 I rapportserien publicerar projektledaren resultaten från sitt projekt. Publiceringen innebär inte att Svensk Fjärrvärme AB tagit ställning till slutsatserna och resultaten.

4 Sammanfattning FOU 2004:114 EcoTrench metoden är en metod för läggning av fiberoptik och gasledningar i gator och vägar. Ecotrench konceptet studeras med målet inställt på att kunna tillämpa tekniken även för läggning av fjärrvärmerör med mediarör mm. EcoTrench konceptet innebär att konventionell schakt ersätts med ett fräst spårslits. Efter installation av rör gjuts den frästa slitsen igen med specialbetong. Metodens fördelar är att installationer kan göras snabbare (5-10 ggr snabbare när det gäller bredband) och till lägre pris. Den viktigaste fördelen är de minskade skadorna på vägar och gator. Syftet med denna studie har varit att skaffa underlag för att dimensionera hållfastheten på den betong som skall fyllas i slitsen. Termiska och statiska simuleringar av vad som händer i en vägkropp där fjärrvärmerör installeras med EcoTrench metoden har utförts. Beräkningarna har gjorts på två typer av betong med skilda egenskaper både vad det gäller värmeledning och hållfasthet. Beräkningarna visar att: Värmeförlusterna minskar med 2-10 % jämfört med om slitsen skulle kringfyllts på konventionellt sätt med jord (sand, grus). Jämförelser av både deformationer och spänningar visar på en styrkemässig förbättring av vägbanan som resultat av kulvertinstallation enligt EcoTrench metoden. 3

5 Summary FOU 2004:114 EcoTrench laying of district heating pipes The EcoTrench method is a method for laying fibre optical cables and gas pipes in streets and roads. EcoTrench concept is studied with the aim to be able to use the technique for installing district heating pipes with an inner tube of mm. The idea of the EcoTrench concept is to replace the conventionally trench with a new concept based on minitrench technology. When the tubes has been installed the trench is refilled with a special type of concrete. The advantage of the method is that the installations can be done faster (5-10 times faster when installing fibre optical cables) and to a lower cost. The most important advantage is the benefit the method has regarding reducing the damages of streets and roads. The purpose of this study has been to present a technical understanding of some of the technical parameters involved in the process of choosing material parameters for the concrete to be filled in the trench. Booth thermal and static simulations of the behaviour of the concrete and the road installed with district heat pipes has been calculated. Two types of concrete with different technical specifications regarding unconfined shear strength and thermal conduction and insulation has been studied. The results of the calculations indicates: The loss of heat is reduced with 2-10 % compared with the case that the trench is filled in a conventionally way with soil (sand, gravel). When compering both deformations and stresses it can be proved that the road gain in strength after installation of pipes with the EcoTrench concept.

6 Innehållsförteckning 1. Bakgrund Mål Projektgenomförande EcoTrench metoden Termiska beräkningar Beräkningsförutsättningar Resultat Statiska beräkningar Materialparametrar och laster Beräkningar Resultat Diskussion Rekommendationer...13 Bilagor Bilaga 1 Bilaga 2 Bilaga 3 Bilaga 4 Dimensionerande parametrar betong Dimensionerande parametrar väg Termiska beräkningar Statiska beräkningar 5

7

8 1. Bakgrund Läggning av kabel och rör i gator och vägar görs idag med konventionell teknik d.v.s. grävning alternativt enkel form av plöjteknik. Vid svåra passager används s.k. horisontal-borrning. I Sverige är vi väl förtrogna med grävtekniken vilket gör att denna metod i många fall kan vara både rationell och bästa val. För vissa projekt finns dock nackdelar om grävteknik tillämpas som t.ex. höga kostnader, lång tidsåtgång, omgivningspåverkan, låg kvalitet på förläggningen samt påverkan på befintlig väg. Det sistnämnda är kanske speciellt allvarligt eftersom skador på gator och vägar till följd av grävning kan orsaka väghållare stora framtida kostnader i form av underhåll. Det finns nya tekniker för läggning av rör eller kabel som har flera fördelar jämfört med grävteknikerna. En av dessa nya tekniker är utvecklade i Frankrike och kallas Cleanfast metoden. Vi har valt att arbeta med den under namnet EcoTrench metoden i Skandinavien. Vid användande av EcoTrench metoden för installation av bredband har flera fördelar kunnat visas som snabbare läggning, lägre kostnad samt mindre skador på vägar och gator. I ett samarbete mellan Solcon AB och Stadspartner AB (ett dotterföretag till tekniska Verken) i Linköping har möjligheterna att använda EcoTrench metoden för läggning av fjärrvärmerör börjat utredas. Föreliggande FoU projekt initierades för att kunskapsmässigt stödja teknikinriktningen mot läggning av fjärrvärmerör med EcoTrench metoden. 2. Mål Syftet med denna studie är att beräkningsmässigt simulera återfyllningsmassans egenskaper med avseende på mekaniska och termiska egenskaper. En optimering av dessa storheter innebär en målkonflikt (högre hållfasthet ger exempelvis sämre isolerande egenskaper). Målet är att finna en betongblandning som på ett tillfredsställande sätt uppfyller de krav som ställs med avseende på hållfasthet och isolerande egenskaper. 3. Projektgenomförande Beräkningar av spänningar och deformationer (statiska beräkningar) samt termiska skeenden har simulerats i en teoretisk modell, i fallet statiska beräkningar FE-beräkningar i full 3D (FE står för Finita Element). I denna teoretiska modell har två typer av betong använts och beräknats för olika lastfall. De båda betongkvalitéerna skiljer sig åt både när det gäller termiska och hållfasthetsmässiga egenskaper, se bilaga 1. Framtagandet av de parametrar som beskiver vägkroppens uppbyggnad samt de lastfall som enligt Vägverket skall användas har gjorts i samverkan med VTI (Väg och Trafikforskningsinstitutet) i Linköping. VTI har även varit behjälpliga vid utvärderingarna av beräkningsresultaten. 7

9 Beräkningarna av värmeförluster har gjorts av Camilla Holmgren på Chalmers Tekniska Högskola i Göteborg. Simuleringar av deformationer och spänningsförlopp har gjorts av Jan Brant på Ingenjörsdata AB i Linköping. En referensgrupp har varit kopplad till projektet. Externa deltagare i referensgruppen var Lars Ljunggen från Göteborg Energi, Pål Ryke från Affärsverken i Karlskrona och Göran Johansson från Powerpipe i Göteborg som tillverkar fjärrvärmerör. 4. EcoTrench metoden EcoTrench metoden är ett nytt koncept för läggning av ledningar främst i stadsmiljö. Metoden har utvecklats i Frankrike av företaget Marais. Inledningsvis var skälet till utvecklingen av läggningstekniken att finna bättre installationsmetoder för bredband i gator. Metoden används idag i Frankrike, Spanien och Portugal vid läggning av bredband. Försök görs i USA och Mexiko att tillämpa metoden för läggning av gasrör. En av metodens stora fördelar är att den minskar sättningar eller andra skador på gator och vägar. Nya ledningar läggs på kort tid med små ingrepp i miljön och med minimala trafikstörningar. Vid läggning av bredband i gator kan man lägga 400 m per arbetsdag, att jämföra med m per dag med konventionell teknik. Utförandet görs i fyra moment, fräsning, rörläggning, gjutning och asfaltering. Fräsningen görs med en för metoden specialbyggd maskin. Maskinen suger upp lösfräst material under fräsförloppet, se bild 1. Detta ger små ingrepp i närmiljön, inget damm eller kringflygande partiklar. Uppsugningen av material görs via en filterenhet till ett uppsamlingsutrymme på bilen. Konceptet bygger på minimeringsstänkande, ett tänkande som omfattar allt från det som skall installeras i det frästa spåret till hur ingreppet i vägen görs. Detta ger bl.a. fördelar när det gäller omhändertagande om frästa massor. Mängden massor att ta hand om blir inte så stora och kan hanteras av fräsmaskinen som själv tömmer behållaren, se bild 3. Eftersom trafik kan passera över det frästa spåret uppstår minimala trafikstörningar. Det frästa spårets djup kan varieras men är vanligtvis grundare än 45 cm vilket gör att skador på befintliga ledningar i mark kan undvikas. Fräshuvudet klarar asfalterade gator, gator med stabiliserad fyllning under asfalt samt betongbeläggning. Utrustningen för fräsning har tagits fram för att ge ett så kliniskt snitt som möjligt, se bild 2. Det ger fördelar i form av mindre uppsprickning av vägens överbyggnad och därigenom också mindre problem med hydraulisk uppspräckning och/eller vattennedträngning och frysning. 8

10 Bild 1 Fräsmaskinen bakifrån. The trenching machine from behind. Bild 2 Det frästa spåret. Bredd/djup 15/40 cm. The trench. Läggning av ledningar görs direkt efter fräsmomentet. När rören installerats i det uppfrästa spåret gjuts det igen med snabbhärdande specialbetong. Betongens egenskaper har anpassats för att harmonisera med vägkroppens egen E modul. På detta sätt undviks sättningar och sprickbildning i gator och vägar samtidigt som rören skyddas. 9

11 Bild 3 Tömning av uppsamlingsbehållaren för uppfräst material. Emptying of the container with material from the trench Gjutningen sker med en liten gjutvagn som konstruerats för metoden. Gjutvagnens uppgift är att fylla det frästa spåret med betong. Inbyggda vibratorstavar säkerställer att betongen omsluter rören. Betongen som används stelnar efter ca en timma. Det snabba stelningsförloppet är viktigt av två skäl. Dels kan gatan återtrafikeras snabbare och dels uppstår inte bristningar i betongmassan orsakade av vibrationer, se bild 4 och 5. Betongmassan färgas för att underlätta framtida detektering. Betongen är grävbar för handschaktning. Bild 4 Gjutning i fräst spår. Casting the trench. 10

12 Bild 5 Trafikpåsläpp 3 timmar efter gjutning. The traffic can pass 3 hours after casting. För att åstadkomma likvärdig friktion som omgivande gata läggs ett toppskikt med asfalt. Toppskiktet fungerar även som ett tätskikt mot vatteninträngning till det frästa spåret. 5. Termiska beräkningar 5.1. Beräkningsförutsättningar Som utgångspunkt i de termiska beräkningarna gavs en given rörgravsgeometri, en smal slits med fjärrvärmerör kringjutna med betong, se bilaga 3, fig. 1. Skälet till vald geometrin har varit att minimera schaktens bredd. Figuren visar att valet av två standard singelrör ovanpå varandra är möjligt ur utförandesynpunkt. Användningen av ovala rör skulle underlätta installationen men vi har valt att inte införa ytterligare en för många ny parameter. Värmeförlusterna skulle bestämmas för två olika typer av betong (betong A och betong B) med värmeledningsförmågor λ A =0,7 W/(m K) respektive λ B =0,2 W/(m K). Temperaturen på markytan har satts till 7 C (årsmedeltemperatur i Kalmar). Framledningen i (undre röret) har givits en temperatur på 80 C och returledningen en temperatur på 45 C. De olika betongtypernas eventuella effekt på värmeförlusterna bör ställas mot vad som vanligtvis skulle vara fallet det vill säga då ledningarna kringfyllt sand eller grus. Beräkningar av värmeförluster för detta fall gjordes därför också. 11

13 Beräkningarna av värmeförluster har gjorts av Camilla Holmgren på Chalmers Tekniska Högskola i Göteborg. Resultaten av de termiska beräkningarna redovisas i sin helhet i bilaga Resultat För betong B, med den bättre isolerande förmågan, minskar värmeförlusterna med ca 10 %. Motsvarande minskning för betong A blev ca 2 %. Omgivande marks värmeledningsförmåga påverkar den relativa värmeförlustminskning som betongen kan ge. 6. Statiska beräkningar 6.1. Materialparametrar och laster Som i det termiska beräkningsfallet har en modell (geometri) angivits som beräkningsförutsättning. Ingående materialparametrar för de två betongtyperna har valts med erfarenhet av vad som brukar användas i Frankrike, se bilaga 1. Uppbyggnaden av vägkroppen och dess parametrar har tagit fram av B-Å Hultqvist VTI. Förslag på E-moduler för olika lager i en vägöverbyggnad samt trafiklast finns redovisat i bilaga 2. Övriga materialdata som exempelvis fjärrvärmerörens materialparametrar har hämtats från produktbeskrivningar från rörleverantörer och redovisas i tabell1, bilaga Beräkningar Beräkningar har gjorts för angiven trafiklast anbringad över en fjärrvärmerör utförd med betongtyp A respektive betongtyp B. Som jämförelse har motsvarande trafiklast låtits verka på orörd vägkropp. Beräkningsresultat presenteras i form av: Deformation Spänning, i form av jämförelsespänning enligt von Mises Resultat Sett till både deformationer och spänningar blir vägen/gatan något starkare efter en installation enligt EcoTrench metoden. Deformationerna blir mindre och därmed också spänningarna i asfaltssikten. Den svagare betongen, mtrl B ger mindre eller nästan lika deformationer jämfört med de deformationer som blir för orörd vägkropp. I fallet med den starkare betongen, mtrl A blir deformationerna bara lite drygt hälften av vad som skulle uppstå i orörd vägkropp. Påverkan på vägkroppen efter installation med Ecotrench metoden blir enligt beräkningarna liten eller försumbar. Det viktiga är att kunna konstatera att inte några ökade deformationer åstadkommes som skulle kunna ge spårbildning eller sprickor. Påkänningarna på materialet (betongen) i schakten är stora och ligger i paritet med materialets brottvärden. Risken för kollaps bedöms dock som liten eftersom den använda betongen kommer att vara armerad samt inte innehålla några hålutrymmen. 12

14 Simuleringar av deformationer och spänningsförlopp har gjorts av Jan Brant på Ingenjörsdata AB i Linköping och redovisas i sin helhet i bilaga Diskussion De statiska beräkningarna visar att en rörinstallation med EcoTrench metoden påverkar vägkroppen mycket litet. En mindre förstärkningseffekt kunde konstateras. Beräkningarna har här jämfört last på en väl utförd väg med en vägkropp som innehåller en kulvert installerad med EcoTrench metoden. Det framtida beteendet hos dessa vägavsnitt bör bli ett minimum av restdeformationer och därmed ett minimum av framtida underhåll/justeringar förorsakat av kulvertinstallationen. Det som också vore intressant att titta på är hur en konventionellt utförd kulvert med återfyllda massor skulle bete sig i motsvarande beräkningar. Detta låter sig dock inte göras på grund av att man då introducerar flera okända parametrar som exempelvis E- modulen i återfyllningen och restsättningar. När det gäller konventionella rörgravar vet vi dock att det alltid uppstår restsättningar. 7. Rekommendationer Utförda beräkningar visar att påverkan på vägen blir liten eller obefintlig när rör eller kulvert installeras med EcoTrench metoden. Vilken betong typ bör man då välja? Ur värmeförlustsynpunkt är B betongen att föredra. Deformationerna i vägkroppen blir dock mindre om betong typ A väljs. Den starkare betongen A rekommenderas tills vidare för installation med fjärrvärmerör. När fler studier gjorts och erfarenheter från utförda projekt vunnit finns det dock goda skäl till att titta på möjligheterna använda betong med bättre värmeisolerande förmåga. 13

15 Bilaga 1 EcoTrench Materialparametrar för betongfyllning i schakt. Material A Enaxiell tryckhållfasthet: 4 (2-4) MPa Densitet: kg/m 3 Värmeledning: 0.7 W/(mC) E- modul: GPa Material B Enaxiell tryckhållfasthet: 2 MPa Densitet: 900 kg/m 3 Värmeledning: 0.2 W/(mC) E- modul: 2,3 (2-2,5) GPa 14

16 Bilaga 2 Förslag på E-moduler för olika lager i en vägöverbyggnad i Linköping Vid möte hos SOLCON den 29 april 2003 fick VTI i uppdrag att ta fram materialparametrar som kan användas vid kontrollberäkningar av påkänningar i en vägöverbyggnad med nedlagda fjärrvärmerör. Rören planeras att läggas i en uppfräst ledningsgrav i överbyggnaden med ett djup från överytan av ca 450 mm. Ledningsgraven skall fyllas med skumbetong som omsluter ledningarna. I regel brukar vår- och sommarperioden vara mest kritisk för bärigheten i en väg. Under denna period har materiallagren låg E-modul vilket beror på hög vatten halt i obundna lager och hög temperatur i asfaltlager. Nedan anges E-moduler för tjällossning, senvår och sommar. E-modulerna är hämtade från Vägverkets ATB VÄG och kan användas för en väg i Linköping (klimatzon 2) med undergrundsmaterial 4. Förslag på vägöverbyggnad och lagermoduler för en väg i Linköping (klimatzon 2, undergrundsmaterial 4) Lager Tjocklek mm E-modul E-modul E-modul Tjällossn. Senvår Sommar Asfaltslitlager Asfaltgrus AG Grusbärlager Förstärkningslager Undergrund Trafiklast Vid dimensionering av vägkonstruktioner används en trafiklast motsvarande en standardaxel som är en fiktiv axel med parmonterade hjul. Axellasten antas vara 100 kn och kontakttrycket mellan hjul och vägbana antas vara konstant 800 kpa (standardaxel). Vid kontrollberäkningen bör även belastningen från ett enkelhjul undersökas. Hjullasten kan i detta fall antas till 40 kn. 15

17 Bilaga 3 Värmeförluster från fjärrvärmerör förlagda med Eco Trench metoden Camilla Holmgren, Chalmers Uppgift Värmeförluster från fjärrvärmerör förlagda med Eco Trench metoden skall beräknas. Rören läggs i en rörgrav med mått enligt Figur 1. Vid läggning av rören fräses rörgraven upp, ledningarna läggs i hålet, graven fylls igen med en snabbhärdande specialbetong och ytan asfalteras. Värmeförlusterna skall bestämmas för användande av två olika typer av betong (betong A och betong B) med olika värmeledningsförmågor (λa =0,7 W/(m K) respektive λb=0,2 W/(m K)). Figur 1 Rörgravsgeometri. 16

18 Beräkningsfall och beräkningsförutsättningar Fem olika beräkningsfall studeras, enligt Tabell 1. Tabell 1 Beräkningsfall. Värmeledningsförmågan för marken kan variera beroende på beståndsdelar och fuktighet. I Jämförelseberäkning I antas marken ha värmeledningsförmågan λmark=1,5 W/(m K), ett vanligt använt värde. Tre delfall studeras: att kringgjutningen har samma värmeledningsförmåga som marken, att kringgjutningen utförs med betong A och att kringgjutningen utförs med betong B. I Jämförelseberäkning II studeras vad som händer med värmeförlusterna då marken har väldigt låg värmeledningsförmåga, lika låg som kringgjutningsbetong A. Temperaturen på markytan ansätts till 7 C (årsmedeltemperaturen i Kalmar). Framledningen (undre röret) ansätts ha en temperatur på 80 C och returledningen (övre röret) en temperatur på 45 C. Beräkningsmetod Problemet är ett exempel på linjär stationär värmeledning. Beräkningarna utförs med finita element av typen Lagrange quadratic i beräkningsprogrammet FEMLAB. Mark 3 m till höger och vänster om rörgravens mitt till ett djup av 3 m tas med i beräkningarna (över dessa ränder antas värmeflödet vara noll). Beräkningsnätet visas i Figur 2. Det består av noder och element. Elementen är mindre i närheten av rören. Värmeförlusterna fås genom att integrera värmeflödet ut genom de två rörens ränder. 17

19 Figur 2 Exempel på beräkningsnät. Resultat Som exempel på hur temperaturfördelningen runt rören kan se ut, visas i Figur 3 och 4 temperaturfördelningen runt fjärrvärmerören för Jämförelseberäkning I (λmark=1,5 W/(m K)) med betong A (λa =0,7 W/(m K)). Värmeförlusterna från fjärrvärmerören för de olika studerade fallen visas i Tabell 2. Figur 3 Temperaturfördelning runt rören i fall Jämförelseberäkning I, λa. Temperaturintervall 7-15 C (dvs alla temperaturer över 15 C visas som 15 C). 18

20 Figur 4 Temperaturfördelning runt rören i fall Jämförelseberäkning I, λa. Temperaturintervall 7-80 C Tabell 2 Värmeförluster för de olika studerade fallen. Slutsatser Då kringgjutningsbetong A (λa =0,7 W/(m K)) används minskas värmeförlusterna med 0,7 W/m (ca 2 %) jämfört med kringfyllning med markens värmeledningsförmåga (λmark=1,5 W/(m K)). Kringgjutningsbetong B (λb =0,2 W/(m K)) minskar värmeförlusterna med 2,8 W/m (ca 10 %). Kringgjutning med betong A ger ca 2 W/m större värmeförlust än kringgjutning med betong B. 19

21 Bilaga 4 Statisk analys av asfaltsväg med rör lagda enligt EcoTrench metoden Sammanfattning Statiska analyser av typisk asfaltsväg med värmeledningsrör lagda enligt EcoTrench metoden har utförts baserade på FE-beräkningar. Modellerna, för 2 olika fyllnadsmaterial, är i full 3D. Belastning svarar mot 8 ton på en hjulaxel med 2 hjul och en spårvidd på 1800 mm. Jämförelser av både deformationer och spänningar visar på en styrkemässig förbättring av vägbanan, som resultat av rörinstallation enligt EcoTrench metoden. 20

22 1. Inledning Ingenjörsdata AB (IDAB) har utfört statiska analyser av typisk asfaltsväg med värmeledningsrör lagda enligt EcoTrench metoden. Uppdraget har utförts för SOLCON AB/Alf Lindmark. En tredimensionell (3D) Finit Element (FE) modell har analyserats statiskt för påkänningar från 8 tons axeltryck. Två olika fyllnadsmaterial, runt rören, har analyserats, ett starkare benämnt mtrl A samt ett svagare benämnt mtrl B. I olika lastfall har hjulaxeln haft olika lägen i sidled, relativt positionen för rören. Sammanlagt 5 olika lägen har analyserats. Som FE-system har använts PERMAS (INTES GmbH, Stuttgart) och som pre- och postprocessor MEDINA (T-Systems, Stuttgart). 2. Modell Två modeller har analyserats, en för fyllnads mtrl A och en för mtrl B. Eftersom de bara skiljer sig åt beträffande mtrl, används uttrycket modellen när frågan om material inte behöver poängteras. På hjulaxeln sitter ett hjulpar, och lasten i modellen är jämnt fördelad på två halvcirklar. Modellen har ett symmetrisnitt: vertikalt tvärs vägbanan och p.g.a. detta kommer bara en halvcirkel med kontakttryck med, för vartdera hjul, i modellen. Spårvidden har antagits vara 1800 mm. Referenssystemet för modellen har origo på vägbanan i rörens axelplan, x pekandes lodrätt nedåt, y pekandes tvärs vägbana in mot mitten samt z pekandes i färdriktningen. Med dessa definitioner är alltså rörinstallationen förlagd en bit (600 mm) in från höger kant. Med höger hjul förstås hjulet som är närmast rören. Använda enheter är N och mm, så att enheten för spänning är Mpa (N/mm 2 ). Modellen framgår av Fel! Hittar inte referenskälla. och Fel! Hittar inte referenskälla.. Modellen omfattar noder och (första ordningens) element. Genom att jämföra påkänningar (deformationer och spänningar) som råder under höger hjul med dem under vänster hjul, får man en uppfattning av den (gynnsamma) effekten styrkemässigt på vägbanan av rörinstallationen. 2.1 Lastfall Vardera modell har körts för 5 olika sidleds positioner för hjulparet: 1. höger hjul centrerat över rören, y= 0 2. höger hjul lite till höger om rören, y= höger hjul lite till vänster om rören, y= höger hjul mycket till höger om rören, y= höger hjul mycket till vänster om rören, y=

23 2.2 Materialdata Följande E-modul har antagits för de olika materialen. Tvärkontraktions talet (Poisson s tal) har genomgående satts till 0.3 Tabell 1 Matrialdata Material E-modul (Mpa) Asfaltslitlager 3000 Asfaltgrus 3000 Grusbärlager 450 Förstärkningslager 240 Undergrund 50 EPS fyllning, mtrl A EPS fyllning, mtrl B 2300 Isolering 10 Stål Randvillkor Med referens till Fel! Hittar inte referenskälla. gäller följande randvillkor. 1. Förskjutning normalt de (fyra) vertikala gränsytorna är låst. 2. Alla tre förskjutningskomponenterna är låsta i bottenytan. Villkoret 1 fungerar som symmetrivillkor och villkor 2 som berget. 2.4 Typ av analys Beräkning av deformationer och spänningar görs med linjära statiska FE-simuleringar. 3. Resultat Två typer av resultat presenteras, nämligen: Deformation Spänning, i form av jämförelsespänning enligt von Mises OBS! i figurer har deformationer skalats upp x100 rent geometriskt. Färger, skalor och annoteringar avser däremot de sanna deformationsvärdena. Beträffande fördelning av resultat representerar den endera av två följande alternativ. Resultatets fördelning för bara lastfall 1, betecknas Last centrerad Resultatets fördelning som Max över alla lastlägen 3.1 Starkt fyllnadsmaterial, mtrl A Deformationen för central last framgår av Fel! Hittar inte referenskälla.. Fel! Hittar inte referenskälla. visar en fördelning av deformation, där varje punkt uppvisar max (absolut) över alla lastfall, dvs. över alla de analyserade lägena (sidvärts) för hjulaxeln. I Fel! Hittar inte referenskälla. visas spänningsfördelningen för central last. 22

24 0 visar spänningsfördelningen som max över alla lastfall, se anm. ovan. Både Fel! Hittar inte referenskälla. och 0 är inriktade på att visa resultat i områdena (framför allt Asfaltslitlager och Asfaltsgrus) utanför själva rörinstallationen. 0, däremot, som också visar spänningsfördelningen som max över alla lastfall, avser studium av själva närområdet till rörinstallationen, dvs. EPS fyllnadsmaterial. 3.2 Svagt fyllnadsmaterial, mtrl B Deformationen för central last finns redovisad i 0. I Fel! Hittar inte referenskälla. visas fördelning av deformation som max över alla lastfall, se anm. ovan. 0 visar spänningsfördelningen för central last. 0 visar spänningsfördelningen som max över alla lastfall, se anm. ovan. Både 0 och 0 avser studium av resultat i områdena utanför själva rörinstallationen. 0 visar också spänningsfördelningen som max över alla lastfall, men med fokus på själva närområdet till rörinstallationen. 4. Slutsats Jämförelser av både deformationer och spänningar visar på en styrkemässig förbättring av vägbanan, som resultat av rörinstallation enligt EcoTrench metoden. Det använda breddmåttet 160 mm, för spåret, är tilltaget lite i underkant för läggning av rör där ytterdiametern hos isoleringen är 140 mm. Spänningarna i väggens smalaste parti ligger klart över tryckbrottgränsen (4 Mpa) för mtrl A, resp. något över dito (2 Mpa) för mtrl B. Mtrl A är det gynnsammare m.a.p. att hålla nere påkänningarna i vägbanan. 23

25 5. Bilaga: Figurer Figur 1 FE-modell 24

26 Figur 2 FE-modell, material och dimensioner. Undergrund 25

27 Figur 3 Starkt fyllnads mtrl (A). Last centrerad, deformation. 26

28 Figur 4 Starkt fyllnads mtrl (A). Max över alla lastlägen, deformation. 27

29 Figur 5 Starkt fyllnads mtrl (A). Last centrerad, σ vmises 28

30 Figur 6 Starkt fyllnads mtrl (A). Max över alla lastlägen, σ vmises 29

31 Figur 7 Starkt fyllnads mtrl (A). Max över alla lastlägen, σ vmises 30

32 Figur 8 Svagt fyllnads mtrl (B). Last centrerad, deformation. 31

33 Figur 9 Svagt fyllnads mtrl (B). Max över alla lastlägen, deformation. 32

34 Figur 10 Svagt fyllnads mtrl (B). Last centrerad, σ vmises 33

35 Figur 11 Svagt fyllnads mtrl (B). Max över alla lastlägen, σ vmises 34

36 Figur 12 Svagt fyllnads mtrl (B). Max över alla lastlägen, σ vmises 35

37 Rapportförteckning Samtliga rapporter kan beställas hos Svensk Fjärrvärmes Förlagsservice. Telefon: , Telefax: , Nr Titel Författare Publicerad FORSKNING OCH UTVECKLING RAPPORTER 1 Inventering av skador på befintliga skarvar med CFC-blåsta respektive CFC-fria fogskum Hans Torstensson maj-96 2 Tryckväxlare Status hösten 1995 Bror-Arne Gustafson Lena Olsson 3 Bevakning av internationell fjärrvärmeforskning Sture Andersson Gunnar Nilsson maj-96 maj-96 4 Epoxirelining av fjärrvärmerör Jarl Nilsson sep-96 5 Effektivisering av konventionella fjärrvärmecentraler (abonnentcentraler) 6 Auktorisation av montörer för montage av skarvhylsor och isolering Former och utvärdering Lena Råberger Håkan Walletun Lars-Åke Cronholm 7 Direkt markförlagda böjar i fjärrvärmeledningar Jan Molin Gunnar Bergström 8 Medierör av plast i fjärrvärmesystem Håkan Walletun Heimo Zinko 9 Metodutveckling för mätning av värmekonduktiviteten i kulvertisolering av polyuretanskum Lars-Åke Cronholm Hans Torstensson okt-96 okt-96 dec-96 dec-96 dec Dynamiska värmelaster från fiktiva värmebehov Sven Werner mars Torkning av tvätt i fastighetstvättstugor med fjärrvärme H. Andersson J. Ahlgren 12 Omgivningsförhållandenas betydelse vid val av strategi för Sture Andersson ombyggnad och underhåll av fjärrvärmenät. Insamlingsfasen Jan Molin Carmen Pletikos 13 Svensk statlig fjärrvärmeforskning Mikael Henriksson Sven Werner maj-99 dec-97 dec Korrosionsrisker vid användning av stål- och plaströr i fjärrvärmesystem en litteraturstudie 15 Värme- och masstransport i mantelrör till ledningar för fjärrkyla och fjärrvärme 16 Utvärdering av fuktinträngning och gasdiffusion hos gamla kulvertrör Hisings-Backa Peeter Tarkpea Daniel Eriksson Bengt Sundén Ulf Jarfelt dec-97 dec-97 dec Kulvertförläggning med befintliga massor Jan Molin Gunnar Bergström Stefan Nilsson dec Värmeåtervinning och produktion av frikyla två sätt att öka Peter Margen dec-97 marknaden för fjärrvärmedrivna absorptionskylmaskiner 19 Projekt och Resultat Anders Tvärne mars

38 Nr Titel Författare Publicerad 20 Analys av befintliga fjärrkylakunders kylbehov Stefan Aronsson mars-98 Per-Erik Nilsson 21 Statusrapport Trycklösa Hetvattenackumulatorer 22 Round Robin test av isolerförmågan hos fjärrvärmerör Mats Lindberg Leif Breitholtz Ulf Jarfelt maj-98 maj Mätvärdesinsamling från inspektionsbrunnar i fjärrvärmesystem Håkan Walletun juni Fjärrvärmerörens isolertekniska långtidsegenskaper Ulf Jarfelt Olle Ramnäs juni Termisk undersökning av koppling av köldbärarkretsar till fjärrkylanät Erik Jonson juni Reparation utan uppgrävning av skarvar på fjärrvärmerör Jarl Nilsson Tommy Gudmundson juni Effektivisering av fjärrvärmecentraler metodik, nyckeltal och användning av driftövervakningssystem Håkan Walletun apr Fjärrkyla. Teknik och kunskapsläge 1998 Paul Westin juli Fjärrkyla systemstudie Martin Forsén Per-Åke Franck Mari Gustafsson Per-Erik Nilsson 30 Nya material för fjärrvärmerör. Förstudie/litteraturstudie Jan Ahlgren Linda Berlin Morgan Fröling Magdalena Svanström juli-98 dec Optimalt val av värmemätarens flödesgivare Janusz Wollerstrand maj Miljöanpassning/återanvändning av polyuretanisolerade fjärrvärmerör Morgan Fröling dec Övervakning av fjärrvärmenät med fiberoptik Marja Englund maj Undersökning av golvvärmesystem med PEX-rör Lars Ehrlén apr Undersökning av funktionen hos tillsatser för fjärrvärmevatten Tuija Kaunisto maj-99 Leena Carpén 36 Kartläggning av utvecklingsläget för ultraljudsflödesmätare Jerker Delsing nov Förbättring av fjärrvärmecentraler med sekundärnät Lennart Eriksson Håkan Walletun 38 Ändgavlar på fjärrvärmerör Gunnar Bergström Stefan Nilsson 39 Användning av lågtemperaturfjärrvärme Lennart Eriksson Jochen Dahm Heimo Zinko maj-99 sept-99 sept Tätning av skarvar i fjärrvärmerör med hjälp av material som sväller i kontakt med vatten 41 Underlag för riskbedömning och val av strategi för underhåll och förnyelse av fjärrvärmeledningar Rolf Sjöblom Henrik Bjurström Lars-Åke Cronholm Sture Andersson Jan Molin nov-99 dec-99

39 Nr Titel Författare Publicerad Carmen Pletikos 42 Metoder att nå lägre returtemperatur med värmeväxlardimensionering och injusteringsmetoder. Tillämpning på två fastigheter i Borås. 43 Vidhäftning mellan PUR-isolering och medierör. Har blästring av medieröret någon effekt? 44 Mindre lokala produktionscentraler för kyla med optimal värmeåtervinningsgrad i fjärrvärmesystemen Stefan Petersson Ulf Jarfelt Peter Margen mars-00 juni-00 juni Fullskaleförsök med friktionsminskande additiv i Herning, Danmark Flemming Hammer Martin Hellsten feb Nedbrytningen av syrereducerande medel i fjärrvärmenät Henrik Bjurström okt Energimarknad i förändring Utveckling, aktörer och strategier Fredrik Lagergren nov Strömförsörjning till värmemätare Henrik Bjurström nov Tensider i fjärrkylenät Förstudie Marcus Lager nov Svensk sammanfattning av AGFWs slutrapport Neuartige Wärmeverteilung Heimo Zinko jan Vattenläckage genom otät mantelrörsskarv Gunnar Bergström Stefan Nilsson Sven-Erik Sällberg 52 Direktförlagda böjar i fjärrvärmeledningar Påkänningar och skadegränser Gunnar Bergström Stefan Nilsson jan-01 jan Korrosionsmätningar i PEX-system i Landskrona och Enköping Anders Thorén feb Sammanlagring och värmeförluster i närvärmenät Jochen Dahm feb-01 Jan-Olof Dalenbäck 55 Tryckväxlare för fjärrkyla Lars Eliasson mars Beslutsunderlag i svenska energiföretag Peter Svahn sept Skarvtätning baserad på svällande material Henrik Bjurström Pal Kalbantner Lars-Åke Cronholm 58 Täthet hos skarvar vid återfyllning med befintliga massor Gunnar Bergström Stefan Nilsson 59 Analys av trerörssystem för kombinerad distribution av fjärrvärme och fjärrkyla Sven-Erik Sällberg Guaxiao Yao 60 Miljöbelastning från läggning av fjärrvärmerör Morgan Fröling Magdalena Svanström 61 Korrosionsskydd av en trycklös varmvattenackumulator Leif Nilsson med kvävgasteknik fjärrvärmeverket i Falkenberg 62 Tappvarmvattenreglering i P-märkta fjärrvärmecentraler för Tommy Persson villor Utvärdering och förslag till förbättring 63 Experimentell undersökning av böjar vid kallförläggning av fjärrvärmerör Sture Andersson Nils Olsson okt-01 okt-01 dec-01 jan-02 jan-02 jan-02 jan

40 Nr Titel Författare Publicerad 64 Förändring av fjärrvärmenäts flödesbehov Håkan Walletun jan-02 Daniel Lundh 65 Framtemperatur vid värmegles fjärrvärme Tord Sivertsson mars-02 Sven Werner 66 Fjärravläsning med signaler genom rörnät förstudie Lars Ljung mars-02 Rolf Sjöblom 67 Fukttransport i skarvskum Gunnar Bergström april-02 Stefan Nilsson Sven-Erik Sällberg 68 Round Robin test II av isolerförmågan hos fjärrvärmerör Ture Nordenswan april EkoDim beräkningsprogram Ulf Jarfelt juni Felidentifiering i FC med flygfoton Förstudie Patrik Selinder juni-02 Håkan Walletun 71 Digitala läckdetekteringssystem Jan Andersson aug Utvändigt skydd hos fjärrvärmerörsskarvar Gunnar Bergström sept-02 Stefan Nilsson Sven-Erik Sällberg 73 Fuktdiffusion i plaströrsystem Heimo Zinko sept-02 Gunnar Bergström Stefan Nilsson Ulf Jarfelt 74 Nuläge värmegles fjärrvärme Lennart Larsson sept-02 Sofie Andersson Sven Werner 75 Tappvarmvattensystem egenskaper, dimensionering och komfort Janusz Wollerstrand sept Teknisk och ekonomisk jämförelse mellan 1- och 2-stegskopplade fjärrvärmecentraler Håkan Walletun okt Isocyanatexponering vid svetsning av fjärrvärmerör Gunnar Bergström Lisa Lindqvist Stefan Nilsson 78 Förbättringspotential i sekundärnät Lennart Eriksson Stefan Petersson Håkan Walletun okt-02 okt Jämförelse mellan dubbel- och enkelrör Ulf Jarfelt dec Utvändig korrosion på fjärrvärmerör Göran Sund dec Varmvattenkomfort sommartid i småhus Tommy Persson dec Miljöbelastning från produktion av fjärrvärmerör Morgan Fröling Camilla Holmgren dec Samverkande produktions- och distributionsmodeller John Johnsson Ola Rossing 84 Användning av aska vid förläggning av fjärrvärmeledningar - Rolf Sjöblom förstudie 85 Marginaler i fjärrvärmesystem Patrik Selinder Heimo Zinko feb-03 feb-03 mars Flödesutjämnande körstrategi Gunnar Larsson april Black-Box -undersökning av fjärrvärmecentraler Håkan Walletun Bernt Svensson 88 Långtidsegenskaper hos lågflödesinjusterade radiatorsystem Stefan Petersson Sven Werner juni-03 aug

41 Nr Titel Författare Publicerad 89 Rationellt byggande av fjärrvärmeledningar Tommy Gudmundson sep Total Kontra utförandeentreprenad Tommy Gudmundson sep Tryckväxlare för fjärrkyla Teknik och funktion Bror-Arne Gustafson sep Kylning av kylmaskiners kondensorer med fjärrkyla i livsmedelsbutiker Caroline Haglund Stignor sep Minskade distributionsförluster med diffusionstäta fjärrvärmerör Maria Olsson okt Kopplingsprinciper för fjärrvärmecentral och frånluftsvärmepump Patrik Selinder Håkan Walletun Heimo Zinko okt Funktion hos 1-rörs radiatorsystem Avkylning, komfort och stabilitet Stefan Petersson okt-03 Bernt-Erik Nyberg 96 EPSPEX-kulvert Utveckling, utförande och uppföljning Tommy Gudmundson okt EPSPEX-kulvert Funktion under och efter vattendränkning Stefan Nilsson Sven-Erik Sällberg Gunnar Bergström okt Fukt i fjärrvärmerör, larmsystem och detektering Inventering av mätmetoder och gränsvärden Henrik Bjurström Lars-Åke Cronholm Mats-Olov Edström okt Undersökning av skarvar med isolerhalvor efter nio år i drift Stefan Nilsson Sven-Erik Sällberg Gunnar Bergström nov Strategier för framtidens fjärrvärme Markus Fellesson dec Fjärrvärmevärmda torkrumsanläggningar Peter Neikell nov-03 Tobias Nilsson 102 Kyllager i befintligt kylnät Fredrik Setterwall nov-03 Benny Andersen 103 Reglerdynamik, tryckhållning och tryckslag i stora rörsystem Gunnar Larsson dec Energimätning i småhus. Förstudie. Jan Eliason dec-03 Morgan Romvall Håkan Walletun 105 Konsekvenser av mindre styrventiler i distributionsnät Håkan Lindkvist jan-04 Håkan Walletun 106 Inventering av nya inspektionsinstrument för statuskontroll av fjärrvärmerör Göran Sund jan Kopplingar i fjärrvärmesystem inventering av alternativ och utvecklingspotential Rolf Sjöblom Jöns Hilborn feb Gradtid för kyla Peter Lundell april Effektivare rundgångar Håkan Walletun april-04 Karolina Näsholm 110 Mikrobiell aktivitet i fjärrkylenät Magnus Nordling april Effektivare distribution av fjärrkyla Olle Källman Per Hindersson Börje Nord 112 Värmedriven kyla Magnus Rydstrand Viktoria Martin Mats Westermark maj-04 maj

42 Nr Titel Författare Publicerad 113 Markradar fältförsök Emelie Vestin juni-04 Peter Wilén 114 Alf Lindmark juni Tappvarmvattenanvändning på hotell Stefan Petersson Sven Werner Martin Sandberg Åsa Wahlström juni

43 Nr Titel Författare Publicerad FORSKNING OCH UTVECKLING ORIENTERING 1 Fjärrkyla: Behov av forskning och utveckling Sven Werner jan-98 2 Utvärdering av fjärrkyla i Västerås. Uppföljning av Värmeforsk rapport nr 534. Mätvärdesinsamling för perioden 23/5 30/ Symposium om Fjärrvärmeforskning på Ullinge Wärdshus i Eksjö kommun, december Utvärdering av fjärrkyla i Västerås. Uppföljning av Värmeforsk rapport nr 534. Mätvärdesinsamling för period 2. 1/1 31/ Metodutveckling för mätning av värmekonduktiviteten i kulvertisolering av polyuretanskum Lars Lindgren Conny Nikolaisen Lennart Thörnqvist Conny Nikolaisen Lars-Åke Cronholm Hans Torstensson jan-98 jan-98 juli-98 sept-99 6 Optimering av fjärrvärmevattens framledningstemperatur i mindre fjärrvärmesystem Ilkka Keppo Pekka Ahtila jan-03 7 Sammanställning över fjärrvärme- och kraftvärmeprojekt med eu-stöd Sofie Andersson Sven Werner 8 Utvärdering av FOU-programmet Hetvattenteknik John Johnsson Håkan Sköldberg feb-04 feb-04 9 Nytta med svensk fjärrvärmeforskning Sven Werner feb

44