Värt att veta om ENERGIMÄTNING av fjärrvärme RADIATORTERMOSTATER RUMSTEMPERATUR TILLOPPSTEMPERATUR TRYCKFÖRHÅLLANDEN i fjärrvärmenätet TRYCK OCH FLÖDE 1
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 de olika förhållanden som påverkar vår uppfattning av klimatet-komforten i ett rum. Övriga titlar i serien är: Värt att veta om radiatortermostater Värt att veta om tryck och flöde Värt att veta om tilloppstemperatur Värt att veta om tryckförhållanden i fjärrvärmenät 2
Komfort Rumstemperaturen, som är lätt att läsa av, ger ingen bra bild av hur vi människor upplever komforten i ett rum. Temperaturen på omgivande ytor och luftrörelser har liksom vår aktivitet och klädsel stor betydelse. Vi upplever hög komfort när de omgivande ytorna ha en relativt hög (>20 C) och jämn temperatur och när temperaturskillnaden i höjdled är nära 0 C, helst något svalare i huvudhöjd. Värmeavgivning Värmeavgivning sker genom strålning och konvektion, luftrörelse. Båda är för sin funktion beroende av en temperaturskillnad, ju större temperaturskillnad desto större värmemängder överförs. Strålning sker mellan ytor med olika temperaturer, en varm yta avger värme till en kall. En varm radiator strålar värme till rummets väggar, golv, tak, fönster och dörrar som är belägna inom radiatorns strålningsområde. Personer, möbler och inredning som befinner sig i strålningszonen får också del av värmetillförseln om deras yttemperatur är lägre än radiatorns. Värme överförs genom strålning från ytor med högre temperatur till ytor med lägre temperatur. Värmeavgivning genom strålning till och från en person. En person som befinner sig i ett rum kommer att genom strålning avge värme till omgivande ytor som har lägre temperatur än de delar av personens kropp som är riktade mot de aktuella ytorna. De delar av kroppen som på detta sätt avger värme kommer efter en stund att upplevas som kalla, vi uppfattar det felaktigt som drag eller kallras. Konvektion sker mellan en varm yta och luft som har lägre temperatur. När luften värms blir den lättare än den omgivande luften och stiger, varefter ny kall luft kommer i kontakt med den varma ytan, värms och stiger uppåt. 3
Typ av värmesystem Strålning % Konvektion % Radiator MP (MP2) 32 (17) 68 (83) Konvektor 0-10 100-90 Takvärme 57 43 Luftburen 0 100 Golvvärme 48 52 Luft värms av en varm yta och stiger, konvektion. Det uppstår en temperaturskillnad i höjdled, vertikal temperaturgradient, C/m. Hög yttemperatur ger luften högre temperatur och den stiger fortare. Den varma luftströmmen stannar inte förrän den når taket och det kan uppstå stora temperaturskillnader i höjdled i en lokal, den vertikala temperaturgradienten ( C/m) blir stor. Luftrörelser Luftrörelser i rum uppstår på grund av konvektion, ventilation eller otäthet i vägg-, golv- eller takytor mot det fria. Konvektion uppstår på grund av temperaturskillnader mellan en yta och rumsluften. Har ytan högre temperatur värms luften och stiger uppåt, vilket som regel är positivt. Är ytan kallare än luften, en yttervägg eller ett fönsterglas, kyls luften och faller neråt, denna funktion upplevs negativ och benämns kallras. Ventilation innebär att en viss luftomsättning skapas i ett rum, d v s luft tillförs till och bortförs från rummet. Att bortföra, suga, luft ur ett rum ger på sin höjd ljudproblem. Luftrörelserna vid sugning begränsar sig till ett litet område alldeles intill utsugningsstället. Tillförsel av luft ställer däremot ofta till problem, dels beroende på att luften bör ha en temperatur som understiger rumsluftens temperatur men också därför att den tillförda luftströmmen ogärna blandar sig med rumsluften. Ju större temperaturskillnad mellan tillförd luft och rumsluft desto svårare är det att nå ett bra resultat ur komfortsynpunkt. Antal missnöjda i procent vid olika lufthastigheter och lufttemperatur. När enbart frånluften är mekaniserad skapas ett undertryck i byggnaden och ersättningsluft strömmar in genom ventiler och andra otätheter i yttervägg och tak. Tilluftens temperatur är lika med rådande utetemperatur. Vind på en fasad ökar luftomsättningen i byggnaden och luftströmmen går oftast horisontellt rakt igenom huset. Lufthastigheten i rummen ger som regel inga problem utan det är sänkningen av rumstemperaturen i rummen på den vindsatta sidan, som ger upphov till klagomål. 4
Låga lufthastigheter, <0,15 m/s, ger ingen dragkänsla men högre lufthastigheter, speciellt i kombination med låg lufttemperatur, ger snabbt problem. Luften tar, även vid rimliga hastigheter, bort värme från hudytan om inte luftens temperatur är högre än hudens. Kroppsdelen kyls ner, det drar. Kallras En kall yta, fönster, dörr, vägg eller tak, kyler ner den luft som kommer i kontakt med ytan. Den kalla luften rasar ner mot golvet och ersätts med ny luft som kyls ner... o s v. Det här är kallras. Ju lägre temperaturen är på den kalla ytan desto kraftigare blir kallraset. Kallras förknippas normalt med fönster, som även om de är täta ger upphov till denna ström av kall luft. Gamla kopplade tvåglasfönster ger stort kallras medan treglas isolerrutor med värmereflekterande skikt på det inre glaset ger upphov till kallras först vid mycket låga utetemperaturer. Kallras uppstår speciellt vid fönster och kan ge upphov till kalla golv, dock ej vid golvvärme. Sitter en person nära ett fönster med låg yttemperatur kommer personen att avge värme genom strålning till en kalla fönsterytan och de värmeavgivande delarna av kroppen kommer efter en stund att kylas ner. Den här funktionen är inte kallras men upplevs ofta som det. Botemedlet är högre temperatur på fönsterytan eller större avstånd till glaset. Vertikal temperaturgradient Den vertikala temperaturgradienten är temperaturförändringen i höjdled, C per meter. Den vertikala temperaturgradienten är störst i rum där yttemperaturen på de värmeavgivande ytorna är högst. Ångvärmesystem, med yttemperaturer över 100 C, är ett extremt exempel, men vanliga radiatorsystem med hög tilloppstemperatur ger också stor temperaturgradient i höjdled. En person nära ett kallt fönster avger värme i form av strålning till fönstret. Personen uppfattar det som drag eller kallras. Luftens temperatur på olika nivåer i rum med olika värmesystem. Ju högre yttemperatur på värmaren desto större skillnad. 5
Ligger den värmeavgivande ytans temperatur nära rumsluftens är luftrörelserna närmast obefintliga och temperaturgradienten är nära 0 C, ett förhållande som gäller för golvvärme. Ovan redovisade värden gäller i mitten av ett rum och tar inte hänsyn till strålningen från omgivande ytor. Komfort i olika rum Av det hittills sagda framgår att komfort inte bestäms av luftens temperatur i en viss punkt utan det är många faktorer som samverkar. Ett rum med bara en yttervägg ger bra komfort vid en lägre temperatur än ett rum med två ytter-väggar och ett rum med två ytterväggar och yttertak kräver ytterligare högre temperatur för att ge samma komfort. I tornrummet krävs högre lufttemperatur för att ge samma komfort som i rummet mitt i byggnaden. Ju högre yttemperatur på omgivande ytor desto lägre kan rumstemperaturen vara, med bibehållen komfort. En avsiktlig skillnad i rumstemperatur mellan olika rum i en byggnad kan bara åstadkommas med rumsreglering, t ex radiatortermostater, se Värt att veta om radiatortermostater. Människan och komforten Människan, för vilken hus och värmesystem har byggts, har olika behov av komfort beroende på ålder, aktivitet, klädsel o s v. Äldre personer behöver högre temperatur, bl a för att de sitter mer stilla, än yngre. Barn klarar sig med lägre temperatur än sina föräldrar därför att de är mycket aktiva och förbränner maten snabbare. Det finns folk av alla sorter, aktiva - mindre aktiva, gamla - unga, sjuka - friska, frusna - varma..., och alla har sin uppfattning om vad som är skönt vid varje tillfälle, d v s vad de uppfattar som komfort. Det finns en mängd faktorer som varierar mellan olika personer men också för varje person. Sätter man sig i en kall bil och kör en liten bit för att komma hem, utan att få upp värmen i bilen, känner man sig garanterat ruggig när man slår sig ner framför TV:n, trots att lufttemperaturen är densamma som vanligt. Är man dessutom hungrig, d v s det var länge sen man åt, kan det kännas riktigt otrevligt. Efter avslutad måltid och en kopp kaffe på maten kan det däremot vara i varmaste laget. Befintliga byggnader Komforten i befintliga byggnader kan höjas genom byggnadstekniska åtgärder, genom anpassning av ventilationssystemet och genom åtgärder i värmesystemet. 6 Till de mer kostnadseffektiva byggnadstekniska åtgärderna hör tilläggsisolering av vinden. Det minskar värmeförlusterna och höjer yttemperaturen på innertaket vilket bidrar till bättre komfort. Isolering av ytterväggar minskar också värmeförlusterna och höjer yttemperaturen på väggen och
ger dessutom en tätare vägg, men kostnaden är betydligt högre. Tätning eller byte av fönster ger också bra resultat. Tätare fönster minskar den ofrivilliga luftväxlingen på grund av vind och reducerar kallraset, men även transmissionsförlusterna minskar, i varje fall vid byte av fönster. En anpassning/injustering av luftflödena i en byggnad kan ge stora besparingar och påverkar både komfort och ekonomi. En effektivisering av värmesystemet är alltid tacksamt att genomföra, dels går det att höja komforten i de delar där den är dålig och det går att minska uppvärmningskostnaderna. Med en så enkel åtgärd som montering av radiatortermostater på samtliga radiatorer och differensregulatorer på stammarna går det att få en riktig fördelning av värmen, individuell reglering av värmetillförseln efter behov vilket också utnyttjar tillskottsvärmen maximalt och högre komfort. Se Värt att veta om radiatortermostater och Värt att veta om tryck och flöde. Kostnaderna för dessa åtgärder är som regel måttliga, de flesta betalar sig på några år. En rimligt tjock isolering är alltid bra, värmebehovet minskar och yttemperaturen stiger, men tilläggsisolering av väggar kan bli dyrt. Ju fler värmebesparande åtgärder som vidtas i en byggnad desto större blir värmesystemets överkapacitet. Genom rätt åtgärder, bl a radiatortermostater på samtliga radiatorer, Analysera värmesystemet med hjälp av ovanstående nomogram, pricka in avlästa värden och se vilket resultat olika åtgärder ger eller omvänt vilka åtgärder som krävs för ett önskat resultat. 7
differenstrycksreglering i stammarna och styrning av tillloppstemperaturen efter utetemperaturen, går det att utnyttja denna överkapacitet för att ge maximal komfort till lägsta kostnad. Analysera värmesystemet och se vilka åtgärder som ger önskat resultat. Klagomål vid utetemperaturer runt 0 C I temperaturområdet runt 0 C ute är det vanligt med mycket klagomål på inomhustemperatur och komfort. Ett skäl till klagomål i detta temperaturintervall är att det ofta blåser, regnar och snöar då och det påverkar oss känslomässigt t ex genom regnet som slår mot rutan. Men den hårda vinden som förekommer ofta i detta temperaturintervall, innebär också en ofrivillig ventilation av rummen som bevisligen sänker rumstemperaturen i många fall. Till detta kommer att konvektionen från radiatorer kräver en temperaturskillnad mellan luft och radiatoryta på ca 20 C, d v s ca 40 C tillopppstemperatur, för att ge full effekt och den tilloppstemperaturen krävs först vid ca 0 C ute. Det är alltså flera faktorer som samverkar för att ge en sämre komfort i detta temperaturområde. En snabb ändring av utetemperaturen har ingen omedelbar inverkan på rumstemperaturen eller yttemperaturen på väggar och tak. Byggnadens tidsfaktor är, även för äldre byggnader, relativt låg. Vind som ger upphov till ökad luftväxling i en byggnad påverkar med omedelbar verkan värmebehovet i rummet. Den inkommande kalla luften skall värmas till rumstemperatur. Dessutom kommer yttemperaturen, på den yta genom vilken den kalla luften strömmar in, att sjunka vilket påverkar komforten negativt och bara kan åtgärdas genom höjd rumstemperatur. Det går bara att komma tillrätta med de här beskrivna problemen genom individuell reglering av rumstemperaturen med radiatortermostater, se Värt att veta om radiatortermostater. Danfoss AB SE-595 82 Mjölby Industrigatan 7 Tfn 0142-885 00 Fax 0142-885 09 www.danfoss.se SE-200 39 Malmö Stenåldersgatan 2 Box 9153 Tfn 040-671 25 50 Fax 040-21 49 75 SE-100 73 Stockholm Sjöviksbacken 24 Box 44049 Tfn 08-775 42 00 Fax 08-775 42 42 SE-906 20 Umeå Kylgränd 6 Tfn 090-71 69 90 Fax 090-18 70 30 SE-431 53 Mölndal Johannefredsgatan 4 Tfn 031-86 84 60 Fax 031-86 84 69 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. Rb.99-03 8