UPONOR INFRASTRUKTUR UPONOR ENERGISYSTEM

UPONOR INFRASTRUKTUR UPONOR ENERGISYSTEM 04 2009 52002

10.1 Markvärmesystem Inledning Villasystem och borrhålslager Uponors breda produktprogram för berg-, jord- och sjövärmesystem täcker de flesta behoven för värmepumpsanläggningar från installationen i enfamiljsvillan till stora borrhålslager för offentliga och kommersiella byggnader. Marken en betydelsefull energikälla Värme som tas ur marken och förädlas med hjälp av värmepump står idag för ca 10 % av uppvärmningen till våra bostäder och lokaler. De markbundna energisystemen har funnits sedan slutet av 70-talet och bildar idag en egen energisektor. Miljövinsterna är stora och en fortsatt användning kommer att markant att minska utsläppen av koldioxid och andra miljöbelastande gaser. Marken som förnyelsebar energikälla Vinterns kyla och sommarens stekande sol gör att markens yttemperatur svänger kraftigt över året. Mot djupet blir emellertid temperaturdifferensen allt mindre och på ca 10 meters djup är den nästan helt konstant året runt. Här är temperaturen ungefär likvärdig med de sista årens medeltemperatur i lufthavet, vilket medför ca 9 i söder och 2 som lägst i norr. Denna lågvärdiga värme består av passivt lagrad solvärme och är således en genuint förnyelsebar värmekälla eftersom ett uttag under vintern medför en ny tillförsel under sommaren. Varje m 3 av underjorden innehåller i genomsnitt ca 0,5 kwh per grads temperatursänkning. Det populäraste markvärmesystemet är bergvärmebrunnen. Denna består av en slangförsedd borra oftast 100-200 m djup. I slangen cirkuleras vatten blandat med Etanol vilket fungerar som värmebärare. Genom att låta ingående slang till borrhålet ha lägre temperatur än berget fås värme att strömma mot slangen och värma upp vätskan. Denna värme förädlas sedan i en värmepump till lämplig nivå för uppvärmning, oftast 45-50 C. Ytjordvärme, som är det näst vanligaste systemet, fungerar på likartat sätt, men i detta fall läggs slangsystemet horisontellt någon meter under markytan. UPONOR ENERGISYSTEM 3

Borrhålslager och frikyla på stark frammarsch En variant av bergvärme är de s.k. borrhålslagren. Dessa består av ett knippe slangförsedda borrhål som fungerar som värmeväxlare mot berget. Det fiffiga med dessa system är att de förutom värmeuttag även används för uttag av kyla, något vi får allt mer behov av, främst i offentliga miljöer. Det vanligaste systemet går ut på att utvinna värme vintertid och samtidigt kyla ned berget till nära nog nollgradig temperatur. När sedan kylsäsongen börjar någon gång i maj hämtas kylan hem igen som frikyla varvid berget gradvis återuppvärms och blir en förstärkt värmekälla påkommande vinter. Genom sin storskalighet och det faktum att energin används två gånger per år, som värmekälla på vintern och som frikyla på sommaren, uppvisar dessa system oftast en hög verkningsgrad med en energifaktor som oftast ligger mellan 4 och 5 (bergvärme och ytjordvärme ligger runt 3). miljoner ton av vårt totala utsläpp på ca 65. Detta motsvarar ca 5,5 %. På kylsidan kan bara grova överslag göras. Utgår man från de anläggningar som omnämnts ovan som levererar komfortkyla till offentliga byggnader och fjärrkylanät, fås en elbesparing av i storleksordningen 60 GWh. I denna beräkning har uppskattats att medeleffekten på borrhålslagren är 150 kw och 2 500 kw på akviferlagren. Vidare har antagits att frikylan produceras vid effektfaktorn 20. Med svensk elmix blir besparingen omräknat i koldioxid marginell, men om man tillämpar europeisk elmix, som till 53 % baseras på fossila bränslen blir utsläppsminskningen ca 10 000 ton/år. Källor: Ny Teknik - Dokument Geotec- Olof Andersson november 2004, Energi och Miljö augusti 2007. Godkännanden Uponors värmekollektorer är typgodkända av Swedcert enligt typgodkännandebevis 0547. Dokumentation kan laddas ner från www.uponor.se Betydande miljövinster Görs det grova antagandet att 15 TWh naturvärme ersätter eldningsolja sparas ca 1,5 miljon m 3 per år. Omräknat till utsläpp av koldioxid blir det ungefär 3,45 4 UPONOR ENERGISYSTEM

Märkning Bergvärme ➄ PRESSURE PIPE EN 12201 PE80 40 x 2,4 PN 8 SDR 17 14 11 2005 METERMÄRKNING BRUKAS ENBART FÖR BERGVÄRME Tillverkare Pressure PE80 40 x 2,4 PN 8 SDR 17 Användning: Material: Dimension och Tryckklass Förhållande tryck polyeten minsta godstjocklek Nordic Poly Mark Produktstandard EN 12201 ➄ 13 2007 1234 m Dricksvattengodkännande Produktionsenhet ➄ = Fristad Produktionstidspunkt vecka/år Metermärkning Ytjordvärme ➄ PRESSURE PIPE EN 12201 PE80 40 x 2,4 PN 8 SDR 17 14 11 2005 METERMÄRKNING UPONOR ENERGISYSTEM 5

Bergvärmekollektor Dimensionering Brunnsdjupet anpassas till energibehovet. En tumregel är en utvunnen värmeeffekt i värmepumpen av 50 W/meter borrhål. Det är det aktiva djupet som är viktigt (aktivt djup är från den nivå det står vatten i hålet och ner till botten). Brunnen skall kunna leverera den energimängd som krävs för installationen och får inte vara för grund. Finns det planer för utbyggnad av husets uppvärmda ytor skall brunnen dimensioneras därefter. Vid flera borrhål (tex grannfastighet) är rekommenderat avstånd mellan hål minst 20 meter. Mindre avstånd kan kompenseras med djupare borrhål. Aktivt borrdjup Höjden på grundvattenpelaren i borrhålet utgör det aktiva borrdjupet. Det är inom det aktiva borrdjupet som värmeutbytet sker. Vid upphandlingen bör man se till att offerten avser kostnad för aktivt borrdjup. Grundvattennivå Foderrör min 2 m i fast berg Värmepumpstillverkaren har dimensioneringsprogram för sitt eget märke. Svenska värmepumpsföreningen SVEP har tagit fram ett märkesoberoende program som kan användas för jämförelse. Tätning mellan foderrör och fast berg Borrsko Totalt borrdjup Aktivtborrdjup Borrhål 6 UPONOR ENERGISYSTEM

Installation 1. Före entreprenaden Installatören ska förvissa sig om att erfoderliga tillstånd för utförandet finns. Råder osäkerhet ska kommunen och/eller annan ansvarig myndighet kontaktas för att verifiera att tillstånd finns till det specifika projektet. Brunnen bör placeras så att dess eventuella del som finns ovan jord i möjligaste mån skyddas från oavsiktliga skador (påkörning o. dyl). Avståndet till husvägg bör normalt överstiga 4 m. Utmärkning av ledningar ska vara utfört. Vid placering av köldbärarslingorna ska hänsyn tas så att risken minimeras för att skada befintliga ledningar såväl mekaniskt som termiskt. 2. Kollektorsättning i energibrunn Ta hänsyn för avstånd till grundvattenytan. Montering av fylld kollektor i torrt borrhål eller i borrhål med stort avstånd till grundvattenytan ska utföras utan att tryckklassen för kollektorn överskrids. I dessa fall ska borrhålet fyllas med vatten till en lämplig nivå innan kollektorsättning får ske. Används slangsättningsutrustning med matningsfunktion ska stor hänsyn tas så att kollektorn inte skadas. Upprätta en karta, så eventuella framtida grävningar kan utföras utan att anläggningen skadas. Provtryckning av kollektorer skall utföras före installation. Förångare Kondensor Uppvärmningssystem Tappvarmvatten Jordlager 30-200 m Berggrund Värmekälla - berggrund UPONOR ENERGISYSTEM 7

Vid anslutning av den markförlagda kollektorn till energibrunnskollektorn ska schaktmassor runt foderröret komprimeras för att minimera risk för brott på kollektorrören. 3. Markförlag kollektor Läggningsavståndet och läggningsdjupet påverkar energimängden som kan tillgodogöras ur marken. Värmepumptillverkarens rekommendationer ska följas angående minsta läggningsavstånd och läggningsdjup. Minsta schaktdjup är 500 mm och om schaktning inte är möjlig till detta djup ska rören skyddas extra mot eventuella yttre mekaniska skador till exempel genom att använda Uponors isolerade PE-rör med skyddsmantel. Kringfyllningen ska säkra att röret får tillräckligt stöd och att alla belastningar kan överföras utan skadliga punktbelastningar. Kringfyllning ska utföras inom ledningsgravens hela bredd och upp till 0,15 m över översta rörledningens hjässa. Fyllning ska utföras med jord av homogen struktur och utan lokala anhopningar av sten. Fyllningsmaterialet ska ha största kornstorlek 16 mm. Innehållet av korn mellan 8 till 16 mm får högst vara 10 %. Fruset material ska inte användas. Med hänsyn till frysning runt kollektorn ska tjälfarligt material inte användas. Kollektorrör ska invid yttervägg (minimum 2 m) isoleras på sådant sätt att tjälskador förhindras. Detta gäller oavsett mark, berg eller sjövärme. 8 UPONOR ENERGISYSTEM

4. Bottenvikt på bergvärmekollektor För att säkerställa att kollektorn lätt kan föras ner i brunnen och inte skadas vid installation ska bottenvikten vara dimensionerad så att en nedåtriktad kraft från bottenvikten finns under hela kollektorsättningen. I normalfallet används 1st Uponors pilotvikt PE för kollektorer upp till 150 m kollektorlängd. För längre kollektorer används seriekopplade pilotvikter eller Uponors gjutjärnsvikt. I samtliga fall ska skydd av returböjen säkerställas via Uponors pilotvikt, returböjsskydd eller gjutjärnsvikt så att den inte kan skadas mot borrhålets väggar eller botten. 5. Borrtopp Uponors expanderlock förankras i foderröret genom att skruva ihop de fyra bultarna så att gummiskivan sluter tätt mot insidan på foderröret. Vid rätt montage klarar locket ett inre och ett yttre tryck om minst 0,5 bar vilket förhindrar ytvatten och/eller att jord tränger in i brunnen samt sluter tätt mot upptryckande (artesiskt) vatten. Gjutjärnsvik 8,5 kg Returböjsskydd. För uträtning av bergvärmekollektorns nederdel samt skydd mot eventuell skrapning mot borrhålsvägg. Längd 0,6 m. Rund Pilotvikt PE 10,5 kg UPONOR ENERGISYSTEM 9

6. Inspektion och avluftning Finns det behov av inspektion och/ eller avluftning av kollektorn monteras Uponors anläggningsrör 315 med tillhörande snäpplock över borrtoppen. Skär ut slits i röret för de markför - lagda kollektorerna inte ska utsättas för punktbelastning från rörets kant. Använd Uponors elsvetsvinkel med avluftningsnippel när det finns behov för avluftning. 7. Väggskylt Sätt upp Uponors väggskylt för att markera brunnens läge. Gör eventuellt en slangkarta om längre dragningar av markförlagd kollektor har gjorts. Systemet ska provtryckas efter installation. 10 UPONOR ENERGISYSTEM

Jordvärmekollektor Dimensionering Slanglängden är helt avgörande för funktionen. En tumregel är en utvunnen värmeeffekt i värmepumpen av 15-25 W/meter slang. Om dimensioneringen är korrekt påverkas verkningsgraden inte av, var i landet anläggningen finns. Dimensioneringen påverkas av jordtyp och vattenhalt. Ex: En jord med hög vattenhalt ger större värmeutbyte än en torr jord. Med korrekt dimensionerad kollektor (slanglängd) påverkas inte växtligheten efter vintern, man kan generellt säga att det är bättre med en något för lång kollektor än en något för kort. Värmepumpstillverkaren har dimensioneringsprogram för sitt eget märke. Svenska värmepumpsföreningen SVEP har tagit fram ett märkesoberoende program som kan användas för jämförelse. Förångare Uppvärmningssystem Tappvarmvatten Förläggningsdjup 0,9-1,5 m Isolering Kondensor min 2 m ca 1,5 m Slang för värmeupptagning (kollektor) Förläggs på mellan 0,9 till 1,5 meter djup, beroende på husets geografiska läge Ångtät isolering Plastband för markering Kollektorslang Skyddsfyllning med stenfri sand/jord ca 20 cm runt om. Slang för värme upptagning (kollektor) Ofta görs en märkning med plastband nere i jorden på ungefär halva djupet. om möjligt placeras slangen där störningarna blir minst, exempelvis i utkanten av gräsmattan. UPONOR ENERGISYSTEM 11

Installation 1. Före entreprenaden Före entreprenaden ska installatören förvissa sig om att erforderliga tillstånd för utförandet finns. Utmärk ning av ledningar ska vara utfört. Vid placering av kollektorn ska hänsyn tas så att risken minimeras för att skada befintliga ledningar såväl mekaniskt som termiskt. Upprätta en karta, så eventuella framtida grävningar kan utföras utan att anläggningen skadas. Provrtryckning av kollektorer ska utföras före installation. 2. Förläggning Värmepumptillverkarens rekommendationer ska följas angående minsta läggningsavstånd och läggningsdjup. Slingorna kan förläggas på 0,9 1,5 m djup, vanligast är 0,9 1,2 m. Ju längre norrut desto djupare förläggning. Ett normalt centrumavstånd mellan slingorna är ca 1,5 meter. Avståndet får aldrig understiga 1,5 m, eftersom ett för litet avstånd kan ge problem med markfrysning, och tjälskador. För ett normalstort hus krävs en total slanglängd om 300 500 meter, vilket innebär att upp till 750 m 2 behöver bearbetas. Slangen bör inte placeras närmare huset än två meter. Det är också viktigt att isolera slangen där den går in till värmepumpen i huset och om den passerar nära vatten- och avloppsledningar. Det skall vara en isolering som sträcker sig 2 m utanför huset. Vid schaktning ska kringfyllning av kollektorn utföras inom ledningsgravens hela bredd och upp till 0,15 m över översta rörledningens hjässa. Fyllning ska utföras med jord av homogen struktur och utan lokala anhopningar av sten. Fyllningsmaterialet ska ha största kornstorlek 16 mm. Innehållet av korn mellan 8 till 16 mm får vara högst 10 %. Fruset material ska inte användas. Med hänsyn till frysning runt kollektorn ska inte tjälfarligt material användas. Vid plöjning ska förplog användas för att stenar och annat olämpligt material ska kunna avlägsnas innan kollektorn förs ner med hjälp av plog utrustad med nedmatningsrör. Systemet ska provtryckas efter installation. 12 UPONOR ENERGISYSTEM

Sjövärmekollektorer Dimensionering Systemet dimensioneras så att isbildning ej kan uppstå på kollektorn. Vid isbildning riskerar man att slangen flyter upp. Tappvarmvatten Uppvärmningssystem Förångare Kondensor Genom att förlägga rören med korrekt mellanrum (1,2-1,6 km) kan även ytjordvärme utnyttjas i ett vattenvärmesystem. Detta rekommenderas vid längre avstånd till vattendrag. UPONOR ENERGISYSTEM 13

Installation 1. Före entreprenaden ska installatören förvissa sig om att erforderliga tillstånd för utförandet finns. Utmärk ning av ledningar ska vara utfört. Vid placering av kollektorn ska hänsyn tas så att risken minimeras för att skada befintliga ledningar såväl mekaniskt som termiskt och det är även viktigt att förebygga skador t.ex. vid ankring genom tydlig skyltning. Som en extra säkerhetsmarginal kan man använda kollektorslang med SDR-värde 11 om man bedömer att detta krävs. Upprätta en karta, så eventuella framtida grävningar kan utföras utan att anlägg-ningen skadas. Provtryck ning av kollektorer ska utföras före installation. En slang för värmeupptagning placeras på sjöbotten eller nere i bottenslam met, där temperaturen är något högre än i vattnet. Det är viktigt att slangen förses med Uponor distansvikt så att den inte flyter upp. Ju djupare ner den ligger desto mindre är risken för skador. Förläggning ska göras på isfritt djup minst 0,6 m men helst djupare än 1m. Förläggning 2. Värmepumptillverkarens rekommendationer ska följas angående minsta läggningsavstånd och läggningsdjup. Förläggning sker genom att slangen rullas ut och läggs på vattenytan. Den sträcks ut över ytan och viktas, fylls därefter med köldbärare och sänks till botten. Montera Uponors distansvikter med ena änden i utloppsledning och andra änden i returledning med cc-avstånd på ca 3 meter. Den del som förläggs i mark isoleras eller läggs med korrekt mellanrum som en jordvärmeslinga (1,2 1,6 m) så även ytjordvärmen kan utnyttjas i värmesystemet. Detta är att rekomendera vid långa avstånd till vattendrag. Tänk på att kollektorn i övergången mellan mark och vatten också ska ligga isfritt. 14 UPONOR ENERGISYSTEM

30 Samlingsbrunnar och fördelningsrör Uponor har ett brett sortiment av samlingsbrunnar och fördelningsrör från 2 upp till 20 slingor Dimensionering Som standard är Uponors samlingsbrunnar och fördelningsrör för färre än 10 slingor försedda med anslutning för 63 mm stamledning. Samlingsbrunnar och fördelningsrör för fler än 10 slingor är försedda med anslutning för 110 mm stamledning. Anslutningsdimensionen kan behöva anpassas när långa stamledningar används beroende på tillgängligt tryck. Injusteringsventilerna som används som standard är anpassade för ett flöde på 5-50 l/min. Vid ett flödet på 30 l/min är tryckfallet ca 65 mbar. Lutning 100 50 20 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 Hastighet m/s 0,4 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 150 200 Ledn. diam. mm 250 300 350 400 500 600 5,0 10 0,3 800 4,0 5 0,2 20 3,0 2,5 2 2,0 1,75 1,5 1 1,25 0,5 0,2 0,1 40 50 Ledningsdiameter mm 60 70 80 90 100 120 150 200 250 300 350 400 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 Flöde l/s 500 600 800 1000 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 Hastighet m/s UPONOR ENERGISYSTEM 15

Inställning av injusteringsventiler Ventilerna ställs in med en 6 mm sexkantsnyckel. Flödet läses av direkt i ventilglaset. När man ställt in rätt flöde kan man låsa inställningen med en 8 mm sexkantsnyckel. Skruva ner tills det tar stopp. Ventilen kan nu stängas men inte öppnas upp mer än till stoppet. Installation av ej körbara samlingsbrunnar Schaktbotten skall avjämnas med ett 100 mm dränerande lager såsom makadam eller grovt dränerande grus. Detta är särskilt viktigt om brunnen förläggs med locket under marknivå. Brunnen är inte möjlig att förhöja. Vid önskemål om djupare installation kan man lägga den djupare och täcka över med jord. Beakta risk för inträngning av vatten samt försvårad tillgång till ventilerna i brunnen. Brunnarna är avsedda för montering i grönyta, där trafik normalt inte förekommer. Den last som brunnarna är konstruerade för är sporadiska laster som kan uppstå när fordon, till exempel gräsklippare, traktorer mm passerar intill eller över brunnen i de fall den är täckt. Rören isoleras minst 2 m från brunnsväggen. 16 UPONOR ENERGISYSTEM

Installation av körbara samlingsbrunnar Krav på fyllnadshöjd för Uponor samlingsbrunn dimension 1000 och 1300, se tabell nedan. Kringfyllning sker med lämpligt friktionsmaterial jämt runt brunnen i skikt, för att möjliggöra en fullgod komprimering. Rören isoleras minst 2 m från brunnsväggen. Drift och skötsel samlingsbrunnar och fördelningsrör Kontrollera brunnarna med jämna mellanrum och töm dem på eventuellt vatten. Kontrollera att flödet i slingorna är lika och enligt dimensionering. Justera vid behov. Krav på fyllnadshöjd för Uponor SW nedstigningsbrunn dimension 1000 Klass Provbelastning Beskrivning av trafikområde Krav på fyllnadshöjd (A)* D 40 ton 400 kn Körbana (inkl. gågata), hårdgjord vägren och parkeringsområden 45 cm C 25 ton 250 kn Rännstensområden 25 cm B 12,5 ton 125 kn Gångvägar, gångtrafikområden, bilparkeringar eller parkeringsdäck A 1,5 ton 15 kn Trafikområde som enbart kan användas av fotgängare och cyklister 20 cm 20 cm * Vid önskemål om lägre fyllnadshöjd kontakta Uponor. UPONOR ENERGISYSTEM 17

Isolerade PE-rör - kollektorkulvert Röret finns i två dimensioner med 40 mm och 63 mm mediarör. För komplett sortiment se sortimentslista. Isoleringen utgörs av ett polyeteskum med sluten celluppbyggnad som förhindrar vattenupptagning och ger en god isoleringsförmåga. Cellplastens täthet är 30 kg/m 3 och värmeledningstalet 0,04 W/Km. Installation Minsta schaktdjup är 300 mm. Man kan med fördel låta den yttre plasten sitta kvar och linda upp rullen ifrån insidan vid förläggning. Kringfyllningen skall säkra att röret får tillräckligt stöd och att alla belastningar kan överföras utan skadliga punktbelastningar. Kringfyllning skall utföras inom ledningsgravens hela bredd och upp till 0,15 m över översta rörledningens hjässa. Fyllning skall utföras med jord av homogen struktur och utan lokala anhopningar av vassa stenar För att hindra att vatten tränger in och/ eller transporteras mellan isoleringen och mediaröret kan Uponors krymphylsa användas. 18 UPONOR ENERGISYSTEM

Elsvetsdelar och svetsmaskin Förutom delar i sortimentslistan kan vi för projekt offerera elsvetsdelar i dimensioner upp till dim 315. Installation Stumsvetsning och elektromuffsvetsning av PE-rör bör utföras av personal som har svetsutbildning. eller annat lämpligt redskap. Upp till 0,1 mm av godset ska avlägsnas. Röret avfettas med Aceton eller med PE cleaner. Mät insticksdjupet i elsvetsmuffen/vinkel och markera med märkpenna på röret motsvarande mått. Stick i rörändarna i muffen/vinkel. Innan svetsning skall oxidskiktet på PE-röret avlägsnas med hjälp av hyvel Skrapning av rör Avfettning av rör UPONOR ENERGISYSTEM 19

Svetsmuffen får inte vara utsatt för spänningar under svetsningen och vid behov skall fixtur användas. Svetsmaskinen är avsedd för 230 V nätspänning men anpassar sig för nätspänning ner till 115 V. Insticksmarkering Färdigt att svetsa Anslut maskinen till nätspänning. Displayen visar anslut svetsmuff. Tryck på startknappen. Maskinen känner av hur länge svetsningen ska pågå. När svetsningen är klar visar displayen svetsning klar. Tryck på stoppknappen. Maskinens display visar anslut svetsmuff och den är redo för att utföra nästa svets. För att visuellt kontrollera att svetsningen är korrekt utförd ska man försäkra sig om att svetsmuffens indikatorer tydligt har skjutits upp från sitt ursprungliga läge. I annat fall ska svetsningen underkännas. Indikatorer uppe 20 UPONOR ENERGISYSTEM

Bioetanol och övriga köldmedia Uponor tillhandahåller bioetanol, propylenglyklol och etylenglykol. Dimensionering Normalt sett skall etanol och glykol spädas till en koncentration på 30 volym%. En kollektor 40 x 2,4 PE80 PN8 rymmer 1 liter per meter. Installation Påfyllning ska ske på ett säkert sätt så att köldbärarvätska inte rinner ut i omgivningen Varuinformationsblad kan bestäl-as från Uponors kundtjänst eller på vår hemsida www.uponor.se. I denna finns anvisningar för produktens hantering samt produktuppgifter att användas vid ev. saneringsarbeten. Efter att köldbärarsidan installerats utför installatören en täthetskontroll genom provtryckning. UPONOR ENERGISYSTEM 21

Sortiment Markvärmesystem 22 UPONOR ENERGISYSTEM

Markvärmesystem UPONOR ENERGISYSTEM 23

Markvärmesystem 24 UPONOR ENERGISYSTEM

Markvärmesystem ENERGIKOLLEKTOR UPONOR ENERGISYSTEM 25

Uponor AB Uponor Infrastruktur Industrivägen 11 SE-513 81 Fristad T 033-172 500 F 033-266 639 W www.uponor.se E infrastruktur.se@uponor.com