MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Användningsområden En komplett lista över användningsområden för markvärme skulle bli mycket lång och förmodligen aldrig komplett, då det ständigt kommer nya idéer om tillämpningar. Vi presenterar här de vanligast förekommande tillämpningarna, och hoppas att du kontaktar oss, om du ej finner lösningen på just ditt markvärmebehov i denna katalog. Vi ställer gärna upp och konstruerar ännu en lösning på ett markvärmebehov. Tillämpningar: Torra och halkfria ytor utomhus året runt, trappor, entréer, trottoarer, gångbroar, garageinfarter, rullstolsramper, lastkajer, varuintag mm. Torra och halkfria parkeringsdäck och uppfartsramper. Frostskydd av mark under frys och kylrum. Uppvärmning av jordlagret i växthus. Hur fungerar Velox markvärme? VELOX markvärme är ett elvärmesystem där man använder värmekablar som värmealstrande element. Värmekablarna förläggs på lämpligt sätt i marken så att önskad funktion erhålls. Hur blir det med energiförbrukningen? Värmen alstras direkt i kabelns motståndstråd vilket ger hög verkningsgrad och små förluster. Kabelns effektavgivning är lätt att styra med termostater av olika typer. VÄRMEKABELTEKNIK tillhandahåller ett omfattande program av styr och kontrollutrustningar för värmekabel. Med hjälp av olika typer av givare i kombination kan vi alltid konstruera en anläggning där kablarna endast är tillslagna den tid det behövs för att erhålla önskad funktion. Kombinationen hög verkningsgrad och effektiv styrning garanterar en energisnål anläggning. MER OM STYRNING OCH KONTROLL UNDER AVSNITTET REGLERING 2 Markvärme
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Förekommande kabeltyper är TCPR OCH TCPH TCPR är en armerad serieresistiv kabel med återledare. Denna kabel ger en enklare och snabbare förläggning då slutändan ej ska inkopplas någonstans. Kabeln måttbeställes hos oss och levereras då med såväl kallkabel som ändavslutningar monterade. TCPH är en variant av TCPR. Det är en TCPR kabel försedd med ett ytterskikt av teflon som gör att kabeln tål en hög temperatur vid förläggningen. Detta gör att man kan lägga TCPH direkt i asfalt. UTFÖRLIGARE KABELDATA UNDER FLIK H 'DATABLAD'. Effektbehov Effektbehovet för en markvärmeanläggning är beroende av dels det geografiska läget samt lokala variationer. Som riktvärden kan anges Södra Sverige: 200 300 W/m2. Mellersta Sverige: 250 350 W/m2. Norra Sverige: 300 400 W/m2. De lokala variationerna kan t.ex. vara att ytan som ska hållas ren är hårt utsatt för vind, att snö driver in, eller att man önskar en mycket snabb uppvärmning. Allmänt Vid projektering av markvärmeanläggningar är det viktigt med en noggrann samplanering mellan Bygg, Mark och Elkonstruktörerna. En mängd olika faktorer såsom underlag, ytans belastning och beläggning mm, har stor betydelse för slutresultatet. VÄRMEKABELTEKNIK besitter stor kunskap och lång erfarenhet när det gäller projektering av markvärmeanläggningar, allt ifrån bilprovbanor i Norr till entréer i Söder. VÄRMEKABELTEKNIK åtager sig att projektera och leverera kompletta anläggningar enligt kundens önskemål. Markvärme 3
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Torra och halkfria entréer Hotell, butiker, allmänna inrättningar och andra publika byggnader där det passerar folk ut och in har ofta problem med våta och hala golv vid snöfall. Problemet löses oftast om man redan utanför dörren håller snöfritt genom att värma entréplan och/eller trappor. Ytterligare fördelar med uppvärmda trappor och entréplan: Risken för halkolyckor orsakade av snö eller is elimineras. man slipper det tidsödande och föga intressanta arbetet med att skotta snö. då man inte behöver salta eller skotta bort snö och is skadas inte ytbeläggningen 4 Markvärme
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Projekteringsanvisningar. I trappor och entréer förläggs värmekabeln på olika sätt beroende av byggmetod. Trappor/plan som gjuts i ett moment (enskiktsgjutning). Trappor/plan som stålslipas efter gjutningen (tvåskiktsgjutning). Trappor/plan med sten eller klinkerbeläggning (i sättbruk). Effekt Oftast väljer man hög effekt (300 400 Watt per m2), för att få en snabb avsmältning och upptorkning av entrén. Detta medför inte någon högre energikostnad då kabelns driftstid blir kort. Styrning Styrning av värmekabeln sker ofta med manuellt tillslag i kombination med en termostat. Termostaten har då till uppgift att slå från värmekabeln när temperaturen är tillräckligt hög för att ytan skall vara torr. Vid stora anläggningar är det lämpligt att koppla in värmekablarna via en automatisk styrutrustning som känner av fukt och temperatur för att avgöra om anläggningen skall slås till. Installation Vid installation i trappor ska kabeln förläggas så att effekten fördelas jämt mellan trappans plansteg. Det yttersta kabelslaget i varje plansteg får ej ligga för djupt in i steget då detta kan orsaka påfrysning på trappnosen. Termostatgivaren bör placeras så att den känner av temperaturen vid trappans mest utsatta läge. Lämpligt förläggningsdjup är 30 50 mm under ytan. Markvärme 5
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Dimensionering av värmekabel till trappa Beräkning av lämplig kabelresistans och längd görs enklast i följande ordning: 1. Trappans totala yta (planstegen). 2. Erforderlig effekt (Pt). 3. Totalresistansen (Rt). 4. Minsta tillåtna längd (l). 5. Kabelresistans (/m) väljes. 6. Kabelns verkliga längd (l). 7. Resultat. 8. Kontrollberäkning. 7. Resultat: 69 m värmekabel (TCPR) 0.45 W/m. 8. Kontroll: Totaleffekt kontrollberäknas enligt ohms lag för effekt P= U² / R Exempel: 230² / (69 x 0.45) = 1.704 W. Kontroll: Kabelns effekt per meter kontrollräknas enligt Pt / l Exempel: 1.704 / 69 = 24.7 W/m Jämför båda dessa värden med de utgångsvärden som önskades och konstatera om dom håller sig inom givna toleranser. OBS! Vid frihängande trappor där även undersidan utsätts för lufttemperaturen måste man räkna med betydligt högre effekter (+ 50 %). Exempel: En trappa med entréplan 1,8 x 1,5m 4 plansteg 1,8 x 0,3m, 4 sättsteg 1,8 x 0,2m i Mellansverige skall förses med halkskydd genom värmekabel. 1. Börja med att beräkna den sammanlagda ytan där värmekabeln skall förläggas. Exempel: 2,7m2 + 4 x 0.54 m2 = 4,9 m2 2. Effektbehovet Pt = P/m2 x ytan Exempel: 4,9m2 x 350 W/m2 = 1.715 W 3. Beräkna den totala resistans som kabeln skall ha för att effekten skall bli 1.715 W vid anslutning till 230 V. Formel: Ohms lag för effekt P = U² / R ger att R = U2 / P Exempel: 230² / 1.715 = 30.84 Ω 4. Den minsta tillåtna kabellängden erhålls genom att dividera Pt med den maximalt tillåtna kabel effekten. Kabeleffekten för TCPR vid förläggning i betong 25 W/m. Exempel: 1.715 / 25 = 69 m 5. Beräkning av kabelns resistans per meter (R/m). R/m = Rt / l Exempel: 30.84 / 69 = 0,45 Ω Teoretiskt uträknat värde blir alltså 69m kabel med 0,45 Ω /m. Vi väljer detta värdet (0,45 Ω /m). 6. Värmekabelns längd kan nu enkelt räknas fram genom att dividera Rt med R/m. Exempel: 30.84 / 0.45 = 69 m 6 Markvärme
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Förläggningsmönster. TCPR kabeln har egen återledare och dras därför endast en väg, detta medför endast en passage genom sättstegen. Beräkning av antal kabelslag i plansteg respektive entréplan. Kabeln kan av förklarliga skäl inte läggas ända ut till trappans hela bredd. Vanligen kan man räkna bort ca 50 mm i varje kant. Exempel: 1.800 100 = 1.700 mm Tillgänglig kabellängd räknas ut enligt: TCPR total kabellängd trappans djup. Exempel: 69 2,7 = 66.3 m Antal kabelslag räknas ut enligt: tillgänglig kabellängd / kabelslagens längd. Exempel: TCPR 66.3 1,7 = 39 slag. Fördelning av kabelslag i plansteg respektive entréplan. Den grundläggande idén är att fördela värmekabeln så att lika stor yteffekt fås på hela trappan. I vissa fall är det dock en fördel att fördela effekten osymmetriskt. Exempel: Sedan beräkningen av trappans totala planytor vet man att entréplanets yta är 2,7 m2 och planstegens sammanlagda yta är 2,2 m2. Vi vet också att entréplanet ligger under tak och därmed inte är lika hårt utsatt för vädret. I detta fall kan det därför vara lämpligt att fördela effekten så att högre yteffekt erhålls på planstegen. Lämpligen läggs då 5 kabelslag i varje plansteg och resterande i entréplanet. Detta ger följande yteffekter i vårt exempel: Plan Stegen: = 388 W/m2. Entré Planet: 5 slag à 1,7 m = 8,5 m 8,5 m x 24.7 W/m = 210 W/plansteg Yteffekt 210 W 0,54 m2 TCPR: 24 slag à 1,7 m = 40,8 m 40,8 m x 24.7 W/m = 1007 W Yteffekt 1007 W 2,7 m2 = 373W/m2. Markvärme 7
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Montering av värmekabeln Monteringen av värmekabeln måste anpassas efter trappans byggmetod. För att få en snabb och jämn avsmältning av trappan är det viktigt att kabeln kommer på lämpligt djup (30 50 mm under ytan). Enskiktsgjutning: Kabeln najas fast vid armeringen med plastöverdragen najtråd eller el tejp. Om armeringen ligger för djupt för detta ska särskilda fästjärn för värmekabeln monteras. Värmekabeln skall förläggas under överinseende av behörig installatör. Före gjutningen skall kabeln alltid testas (meggas och ohm mätas) av ansvarig elinstallatör. Vid gjutningen måste försiktighet iakttagas så att kabeln inte skadas. Tvåskiktsgjutning: Speciella fästband för värmekabeln monteras på grovbetongen. Värmekabeln läggs ut och fästes vid banden med hjälp av plåtflikar. Arbetet skall utföras under överinseende av behörig montör. Innan slipsatsen läggs skall kabeln alltid testas (meggas och ohm mätas) av ansvarig elinstallatör. Vid slipsatsens läggning måste försiktighet iakttagas så att kabeln ej skadas. Plattsättning: Montering enligt tvåskiktsgjutning, var dock särskilt uppmärksam på att inte plattornas tjocklek gör att kablarna kommer för djupt under ytan. Observera! Glöm ej att förlägga VP rör för ev. termostatgivare, röret skall proppas i slutändan så att betong eller putsbruk inte kan tränga in. Konsultation. VÄRMEKABELTEKNIK har kunskap och erfarenhet av projektering av värmekabelanläggning inom ett stort område, vi hjälper gärna till med konstruktion och leverans av kompletta lösningar. Vi åtager oss även konsultuppdrag avseende värmekabeltillämpningar. 8 Markvärme
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Halkfria gångytor vintertid Med värmekablar i marken kan man hålla trottoarer, gångbroar och andra markytor snö och isfria även under den kalla tiden av året. Kablarna kan förläggas på många olika sätt, vanligast är att dom läggs i sandbädd som täckes med cementplattor, marktegel eller asfalt. Det förekommer även att kablarna förläggs på betong som sedan förses med ytbeläggning av något slag. I de fall där konstruktionen är av betong och gjuts i en etapp förläggs värmekablarna i betongen genom att dom najas fast i armeringens överkant. Allmänt: Effektbehov: Beroende av anläggningens geografiska läge, lokala klimatförhållanden samt önskad funktion varierar effektbehovet mellan 250 400 W/m2. Ju högre effekt man väljer desto snabbare kan avsmältningen komma igång. Y/D omkoppling. Om anläggningen dimensioneras för 380 Volts driftspänning kan man genom Y/D koppling erhålla en lägre grundeffekt (1/3) i Y läge. Effektbegränsningar (W/m) beroende av kabeltyp: Kabeltyp Betong(W/m) Asfalt(W/m) Sand(W/m) TCPH 30 30 25 TCPR 25 20 Markvärme 9
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Förläggning av värmekabel i sandbädd. En mycket vanlig förekommande metod vid förläggning av värmekabel är i sandbädd. Detta förläggningssätt är universellt och ytbeläggningen kan vara av olika material såsom asfalt, betongplattor, gatsten eller marktegel. Förekommande kabeltyper: TCPR. Effektbegränsning Max 20 Watt per meter kabel. Förläggning: Kabeln skall förläggas på väl komprimerad sandbädd med minst 50 mm djup. Därefter skall kabeln täckas med sand, som packas väl runt kablarna så att god värmeöverledning uppstår. Vid detta arbete är det viktigt att man är försiktig så att kablarna ej skadas. Även detta sandskikt bör vara ca 50 mm tjockt. Utläggning av värmekabeln: Den snabbaste och enklaste metoden är att man på det första sandlagret lägger ut armerings eller hönsnät där man sedan najar fast kabeln med lämpligt c/c avstånd. Vid najningen skall alltid plastöverdragen najtråd användas. En annan metod är att med hjälp av brädor fixera fästband i första sandlagret. Dessa brädor får ej läggas så att kabeln kan komma i kontakt med dem då värmekabel ej får ligga i direkt kontakt med brännbart material. Man kan t.ex. lägga brädor utanför den uppvärmda ytan och spänna fästband mellan dom. Kabeln monteras sedan på fästbanden med önskat c/c avstånd. Kontroll: Utläggningen av kabeln skall ske under överinseende av behörig installatör. Kabeln skall alltid innan den täckes funktionsprovas (resistansmätas och meggas). Styrning: Vid fukt/temperaturstyrning monteras speciell givare i ytan. Skyddsrör för givarkabeln skall då förläggas fram till givaren. Mer om styrning och kontroll under avsnittet REGLERING. 10 Markvärme
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Dimensionering av värmekabel till trottoar belagd med marktegel Beräkning av lämplig Kabelresistans och längd görs enklast i följande ordning: 1. Effektbehovet bestäms. 2. Fördelning på lämplig antal kabelslingor. För varje slinga beräknas sedan: 3. Totalresistans (Rt). 4. Minsta tillåtna kabellängd (l). 5. Kabelresistans (/m) väljes. 6. Kabelns verkliga längd (l). 7. Kontrollberäkningar. 8. Avstånd mellan kabelslagen (c/c). 9. Resultat. Exempel: En trottoar utanför en butik, 3 x 12 m, skall förses med värmekabel för att hållas torr och halkfri året om. Kabeln skall förläggas i sandbädd och trottoarens slityta är av marktegel. 1. Effektbehov: Yteffekt x yta I exemplet har yteffekten fasställts till 300 W/m2, ytan är 36 m2. Effektbehovet blir då 300 x 36 = 10.8 kw. 2. Uppdelning på antal kabelslingor: 10.8 kw fördelat på 2 stycken trefasgrupper ger 10 800 / 6 = 1800 W. Detta är ur installationssynpunkt en lämplig fördelning då det ger möjlighet att projektera anläggningen för 230 V och avsäkra med 10 A. 3. Totalresistans: Rt fås ur Ohms lag för effekt R = U² P Rt = 2302 1800 Rt= 29 Ω 4. Minsta tillåtna längd: lämplig kabel i detta exempel är av kostnadsskäl TCPR. I datablad framgår att maximal effekt per meter vid förläggning i sandbädd är för TCPR 20 W/m. Detta ger minsta kabellängd 1800 20 = 90m. 5. Kabelresistans per meter (R/m): R/m = Rt l 29 / 90 = 0.3 Teoretiskt värde blir alltså 90m värmekabel 0.3W/m. I datablad för TCPR framgår att det inte finns någon kabel med just detta resistansvärde. Man måste då välja närmast lägre värde, då ett högre skulle medföra kortare kabel och därmed för hög effekt per meter. Här väljs alltså 0.25 W/m. 6. Kabelns verkliga längd: l = Rt R/m. 29 0.25 = 116 7. Kontrollberäkningar: totaleffekt Pt = U2 / Rt 230² / (116 x 0.25 ) = 1824 W. Effekt/m: P/m = Pt l. 1824 116 = 15.7 W/m Denna effekt per meter är något låg varför man gör en ny beräkning med något kortare kabel. 230² (100 x 0.25) = 2116 W. 2116 100 = 21.16 W/m. Detta är ett lämpligare värde som visserligen medför en högre yteffekt men ger ett lägre pris då kablarna blir kortare. 8. c/c avstånd: c/c = ytan x 100 / l. Svaret fås i cm om ytan sätts i m2 och l i meter 6 x 100 100 = 6 cm 9. Resultat: 6 stycken kabelslingor om vardera 100 m TCPR 0.25 Ω/m förlägges med c/c 6 cm. Totaleffekt: 6 x 1824 = 10.94 kw Yteffekt: 10.94 36 = 303 W/m² Markvärme 11
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Reglering Anläggningen kan styras på olika sätt manuellt eller med automatiskt tillslag enligt olika styrvillkor. VÄRMEKABELTEKNIK erbjuder ett stort antal förslag till styrning av värmekablar. Om man t.ex önskar automatiskt tillslag av anläggningen vid snöfall och när risk för halka finns väljer man lämpligen Värmekabeltekniks automatikskåp Typ 21 IC. Uppgifter om Värmekabeltekniks automatikskåp med funktionsbeskrivning och bestyckning finns under flik K 'REGLERING'. Förläggning av värmekabel i asfalt på betong. En metod att lägga värmekabel är att förlägga kabeln direkt i asfalt på t.ex ett underlag av betong. Denna metod kan förekomma vid t.ex handikappramper och gångbroar. Förekommande kabeltyp: TCPHR, en variant av den vanliga TCPR kabeln men försedd med ett ytterskikt av teflon för att stå emot den höga temperaturen hos varm asfalt (140 160 C). Begränsningar: Max 30 W/m kabel Förläggning: Kabeln fästes på speciella fästband vilka spikas fast på betongytan (c/c 500 mm). Kontroll: Utläggning av värmekabeln skall ske under överinseende av behörig installatör. Innan asfaltering ska kablarna provas av ansvarig installatör (Meggas och ohm mätas). Beläggning: Vid asfalteringen som ska ske för hand måste man vara försiktig så att kablarna inte skadas av verktyg eller andra föremål. 12 Markvärme
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Dimensionering av värmekabel för gångbro. Beräkning av lämplig kabelresistans och längd görs enklast i följande ordning: 1. Effektbehovet bestäms. 2. Fördelning på lämpligt antal kabelslingor. 3. Lämplig kabel samt spänningsmatning bestäms. För varje slinga beräknas sedan: 4. Totalresistans (Rt). 5. Minsta tillåtna kabellängd (l). 6. Kabelresistans (/m) väljes. 7. Kabelns verkliga längd (l). 8. Kontrollberäkningar. 9. Avstånd mellan kabelslagen (c/c). 10. Resultat. Exempel: En gångbro av betong, (3 x 9m), är besvärlig att hålla ren från snö och is. Man har därför beslutat att installera värmekabel och därefter asfaltera ytan. 1. Effektbehov: Bron finns i södra Sverige och effektbehovet är egentligen 200 250 W/m2 men då bron är frihängande och utsatt för kyla även underifrån får man räkna upp effektbehovet med 50%, vilket ger 350 W/m2. Yteffekten blir 350 W/m2 Totaleffekt: Bron är 9 x 3m2, det totala effektbehovet blir då 27 x 350 = 9.450 W. 2. Fördelning på slingor: Såväl installations som effektmässig är det lämplig att fördela effekten på tre slingor om vardera 3.150 W. Ytan som varje slinga skall värma blir 9 m2 3. Spänningsmatning: Om man beräknar kabelslingornas driftseffekt vid matningsspänningen 380 V så får man möjlighet att genom Y/D omkoppling även mata med 230 V och därmed 1/3 effekt, vilket kan vara en fördel om man t.ex. vill ha en grundvärme som alltid slås till när temperaturen sjunker under ett inställt värde. Detta medför avsevärt snabbare uppvärmning vid väderomslag och nederbörd. 4. Kabelslingans totala resistans (Rt): fås ur Ohms lag för effekt P = U² / R ger att R = U² / P Exempel: 380² / 3.150 = 45.8 Ω 5. Kabelslingans minsta tillåtna längd(l). Exempel: 3150W/30W/m = 105 m 6. Önskad resistans per meter kabel (R/m): R/m=Rt / l Exempel: 45.8 Ω/105 m = 0,44 Ω /m I kabeldatabladet för TCPH framgår att det inte finns en kabel med denna resistans. Man måste då välja närmast lägre värde då ett högre skulle medföra kortare kabel och därmed för hög effekt per meter kabel. Här väljes alltså 0.36 Ω Kabelval: Då förläggningen av kabeln skall ske direkt i asfaltlagret krävs det att den tål den höga temperatur som asfalten håller vid utläggningen (140 1600C). En sådan kabel är TCPH. 7. Kabelslingans verkliga längd: l = Rt / R/m Exempel: 45.8 Ω /0,36 = 128 meter 8. Kontrollberäkningar totaleffekt Pt = U² / Rt Exempel: 380² / (0.36 x128) = 3.132 W effekt/m kabel P/m = Pt / 1 Exempel: 3.132 / 128 = 24.5 W/m 9. c/c avstånd; c/c = ytan x 100 / 1 Svaret fås i cm om ytan sätts i m2 och l i meter. Exempel: 9 x 100 / 128 = 7 cm 10. Resultat: 3 stycken värmekabelslingor om vardera 128 m TCPH 0.36 /m förlägges med c/c 7 cm. Reglering: Anläggningen regleras lämpligen med en 3 läges styrning med effektlägen: 0, 1/3 eller full effekt. 0:0 effekt: Kablarna spänningslösa. Driftsläge vid höga temperaturer över 0 C, och torr gångbana. 1/3 Grundvärme: Kablarna matas med 220 V och avger 1/3 effekt. Driftsläge vid låga temperaturer när risken för halka inte är akut, (temperaturstyrd). 1/1: Fullvärme: Kablarna matas med 380 V och avger full effekt. Driftsläge när risk för halka finns, (fukt och temperaturstyrd). Ovanstående styrning är en av flera varianter. VÄRMEKABELTEKNIK har en avdelning som enbart arbetar med att utveckla och producera automatikskåp. I de fall inte något av våra skåp i standardserien kan användas konstruerar och tillverkar vi ett automatikskåp anpassat till anläggningen. Uppgifter om Värmekabeltekniks automatikskåp med funktionsbeskrivning och bestyckning finns under flik K 'REGLERING'. Markvärme 13
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Halkfria körytor vintertid Med värmekablar förlagda under ytan kan man hålla garagenerfarter, ramper i parkeringshus och andra utsatta körytor fria från snö och is även under vinterhalvåret. Kablarna kan förläggas på många olika sätt. Sandbädd med ytbeläggning av t.ex betongplattor eller asfalt. På betong som sedan förses med ytbeläggning av asfalt. I betong, när konstruktionen är av betong och gjuts i en etapp förläggs värmekablarna i betongen genom att dom najas fast i armeringens överkant. Allmänt Effektbehov: Beroende av anläggningens geografiska läge och byggnadens konstruktion varierar effektbehovet mellan 200 400 Watt/m2. Faktorer som man måste ta hänsyn till vid bestämmande av effektbehovet är t.ex. hur snabbt avsmältningen ska komma igång, hur utsatt ytan är för snöfall och kyla och om stora snömängder dras med från angränsande ytor. I tidigare avsnitt har behandlats dimensionering och installation av värmekablar i sandbädd och i asfalt. Återstår att redovisa för metoden vid förläggning i betong. 14 Markvärme
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Förläggning av värmekabel i betong. En vanligen förekommande metod vid förläggning av värmekabel är direkt i betong. Förekommande kabeltyper: TCPR. Begränsningar: max 25 Watt per meter kabel. Utläggning: Kabeln rullas ut på armeringen enligt det tänkta förläggningsmönstret och fästes provisoriskt. När kabeln är på plats och anpassad så att den täcker hela ytan som ska värmas najas den fast vid armeringen med plastöverdragen najtråd. Reglering: Vid fukt/temperaturstyrning monteras speciell givare i ytan. Skyddsrör för givarkabeln skall då förläggas fram till givaren. Uppgifter om Värmekabeltekniks automatikskåp med funktionsbeskrivning och bestyckning finns under flik K ' REGLERING'. Kontroll: Utläggning av värmekabeln skall ske under överinseende av behörig installatör. Innan betongen gjuts ska kablarna provas (Meggas och ohm mätas). Markvärme 15
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Dimensionering av värmekabel till uppfartsrampen i parkeringshus Förutsättningar: Ett parkeringshus i Karlstad med fyra plan projekteras. För att lösa snöröjnings och därmed halkproblemen skall värmekabel installeras i körramperna upp till plan två. Kalkylerat ramp plan ett 350 W/m2 effektbehov ramp plan två 250 W/m2. Parkeringshuset byggs av prefabricerade betongelement. Ramperna konstrueras av betongelement med mått 1.500 x 4.500 mm (6.75m2). Sex element per ramp. Konstruktion: Elementen förses med värmekabel i fabrik. Kablarna ansluts till kopplingsdosa ingjuten i elementens kortsida. Effektbehovet för varje element beräknas. Värmekabelberäkningar Då yteffekten för betongelementen är olika beroende om de ingår i ramp ett respektive ramp två måste man göra två beräkningar. Metoden är dock densamma varför vi här redovisar för beräkningen av ramp ett. Beräkning av lämplig kabelresistans och längd görs enklast i följande ordning: 1. Effektbehovet bestäms. 2. Fördelning på antal kabelslingor. 3. Lämplig kabel samt spänningsmatning bestäms. 4. Totalresistansen räknas ut (Rt). 5. Minsta tillåtna kabellängd beräknas (l). 6. Kabelresistans beräknas och väljs (/m). 7. Kabelns verkliga längd räknas ut (l). 8. Kontrollberäkningar. 9. Avståndet mellan kabelslagen räknas fram (c/c). 10. Resultat. 1. Effektbehov: Ytan x önskad yteffekt Exempel: 6.75 x 350 = 2.365 W. 2. Denna effekt finns det ingen anledning att fördela på flera slingor, det räcker med en per betongelement. 3. Lämplig kabeltyp: TCPR förläggs direkt i betongen (max 25 W/m kabel). Spänningsmatning: Om man beräknar maxeffekten vid spänningen 380 V får man möjlighet att genom Y/D omkoppling även mata med 230 V och därmed 1/3 effekt, vilket kan vara en fördel om man t.ex vill ha en grundvärme som alltid slås på när 16 Markvärme temperaturen sjunker under det inställda värdet. Denna möjlighet utnyttjas i ramp ett där det kan vara fördelaktig med en viss underhållsvärme vid stark kyla för att snabbt få igång is och snöavsmältningen vid väderomslag och nederbörd. Däremot behövs den inte för ramp 2 som inte blir direkt utsatt för snöfall utan endast det som dras med in. Värmekablarna till elementen i ramp ett beräknas alltså för 380/230V, de som installeras i elementen till ramp två beräknas endast för en spänning. 4. Kabelslingans totala resistans (Rt): Ohms lag för effekt R = U2 P Exempel: 3802 2.365 = 61Ω 5. Kabelslingans minsta längd(l). l = Pt P/m Exempel: 2.365 W 25 W/m = 95 m 6. Önskad resistans per meter kabel (R/m): R/m=Rt l Exempel: 61 Ω 95 m = 0,64 Ω /m En kontroll i kabeldata visar att närmast högre resistansvärde för TCP är 0.65 Ω /m och närmast lägre är 0.45 Ω /m. Vi frångår här regeln att alltid välja det lägre värdet, då det i detta fall avviker alltför mycket från önskat värde och det närmast högre är nära nog perfekt. 7. Kabelslingans verkliga längd: l = Rt R/m Exempel: 61 Ω 0.65 = 94 meter 8. Kontrollberäkningar: 94 m TCPR 0.65; 6.75 m2 P = 380² / (94 x 0.65) = 2.363 W P/m = 2.363 94 = 25.1 W/m P/m2 = 2.363 6.75 = 350 W/m2 Här visar det sig att effekten per meter kabel är något hög. Man ökar då kabellängden något och gör nya beräkningar tills man finner en lämplig längd. Ny kontrollberäkning: 95 m TCP 0.65; 6.75 m2 P = 380² (95 x 0.65) = 2.340 W P/m = 2.363 95 = 24.6 W/m P/m2 = 2.363 6.75 = 346 W/m2 c/c = 6.75 x 100 95 = 7 cm 9. 9. Beräkning av c/c avstånd mellan kabelslagen: c/c = ytan x 100 1 Svaret fås i cm om ytan sätts i m2 och l i meter. Exempel: 6.75 x 100 95 7 cm 10. 10. Resultat: 1 slinga á 95 m TCPR 0.65 Ω /m i varje element förläggs med c/c 7 cm. Ramp 2: Vid beräkning enligt samma metod som ovan fås resultatet: En slinga á 67 m TCP 1.30/ 1.660 W/ 380 V i varje element förläggs med c/c 10 cm
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Reglering: Ramp ett: Styrs med en 3 läges styrning med effektlägen 0, 1/3 eller full effekt. 0: 0 effekt: Kablarna spänningslösa. Driftsläge vid höga temperaturer t.ex över 0 C och torrt på vägbanan. 1/3: Grundvärme: Kablarna matas med 220 V och avger 1/3 effekt. Driftsläge vid låga temperaturer när risken för halka inte är akut, (temperaturstyrd). 1/1: Fullvärme: Kablarna matas med 380 V och avger full effekt. Driftsläge när risk för halka finns, (fukt och temperaturstyrd). Fukt/temperaturgivaren skall placeras utanför infarten till parkeringshuset så att den omedelbart känner av snö eller annan nederbörd. Styrning ramp 2: Styres av separat fukt/temperatur givare monterad i den plana körytan efter ramp ett. Ju tidigare i körytan givaren placeras desto kortare fördröjningstid för värmen i ramp två får man. Automatikskåp: Båda styrningarna placeras i ett apparatskåp där alla komponenter som behövs för värmekabelanläggningen, såsom jordfelsbrytare, säkringar, kontaktorer mm är placerade. Ovanstående styrning är en av flera varianter. VÄRMEKABELTEKNIK har en avdelning som enbart arbetar med att utveckla och producera automatikskåp. I de fall inte något av våra skåp i standardserien kan användas projekterar och tillverkar vi ett automatikskåp anpassat till aktuell anläggning. Uppgifter om Värmekabeltekniks automatikskåp med funktionsbeskrivning och bestyckning finns under flik K 'REGLERING'. Markvärme 17
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Jordvärme i växthus Med jordvärme i växthus eller drivbänkar kan odlingssäsongen förlängas. Tidigare växtstart på våren och längre höst, gör att många i vårt bistra klimat, omöjliga växter kan odlas med framgång även långt norrut i landet. Jordvärme kan enkelt och utan stora ingrepp ordnas genom att installera värmekablar under jordbädden och styra dessa så att önskad jordtemperatur erhålls (6 14 C). Allmänt Effektbehov: 60 140 W/m2 Förekommande kabeltyper: TCPR Dimensionering: Effekten bör ej överstiga 15 W/m kabel för att förhindra uttorkning av rötterna. Reglering: Värmekablarna styrs av termostat med givaren placerad i växtbädden (Temperaturområde 0 40 C). Förläggning av värmekabel i jordbädd. Värmekabeln förläggs i sand under växtbädden som kan vara av varierande djup, vanligen 40 50 cm. Ovanför kabeln läggs ett skikt som ska förhindra att man kan skada kabeln vid grävning eller annan jordbearbetning. Grävskyddet kan utgöras av kraftigt stängselnät, tegelpannor eller något liknande material. Utläggning: På sandbädden läggs en armeringsmatta som underlag för kabeln. Rulla ut kabeln på mattan och fixera den i läge. Naja fast kabeln vid armeringsmattan med plastöverdragen najtråd. Kontrollera att kabeln är funktionsduglig. (Meggning och ohm mätning). Lägg ut det övre sandlagret (5 cm). Lägg dit grävskyddet. Var försiktig så att kabeln inte skadas. Kontrollmät gärna kabeln igen. Lägg på växtbädden. 18 Markvärme
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Dimensionering av värmekabel till jordvärme i växthus Beräkning av lämplig kabelresistans och längd görs enklast i följande ordning: 1. Effektbehovet bestäms. 2. Fördelning på lämpligt antal kabelslingor. 3. Lämplig kabel samt spänningsmatning bestäms. För varje slinga beräknas sedan: 4. Totalresistans (Rt). 5. Minsta tillåtna kabellängd (l). 6. Kabelresistans (/m) väljs. 7. Kabelns verkliga längd (l). 8. Kontrollberäkningar. 9. Avstånd mellan kabelslagen (c/c). 10. Resultat. Exempel: I ett växthus med två odlingsytor 6 x 2 m skall en växtbädd förses med värmekabel för jordvärme. 1. Effektbehov: Ytan x önskad yteffekt Exempel: 12 x 100 = 1.200 W. 9. c/c avstånd (c/c): c/c = ytan x 100 / l Svaret fås i cm om ytan sätts i m2 och l i meter. Exempel: 12 x 100 / 98 = 13 cm. Resultat: en värmekabelslinga á 98 m TCPR 0.45 Ω /m förlägges med c/c 13 cm. Reglering Värmekabeln kan regleras av en enkel termostat med brytförmåga 10 Ampere. Exempel: Kapillärrörstermostat F2000 E nummer 85 800 54 Vid större anläggningar styrs dessa lämpligen av automatikskåp från VÄRMEKABELTEKNIK. Vi har erfarenhet från tidigare utförda jordvärmeapplikationer och kan erbjuda såväl projektering som leverans av kompletta anläggningar. Mer om reglering under flik k 'REGLERING' 2. Antal kabelslingor: Den relativt låga totaleffekten 1.200 W kan man utan problem lägga på kabelsslinga. 3. Kabeltyp: TCPR Spänningsmatning: Här finns ingen anledning att välja högre spänning än 230V. 4. Kabelslingans totala resistans: (Rt) fås ur Ohms lag för effekt P = U² / R ger att R = U² / P Exempel: 230² / 1.200 = 44.08 Ω. 5. Kabelslingans minsta tillåtna längd (l): l = Pt / P/m Exempel: 1.200 W / 15 W/m = 80 m. 6. Önskad resistans per meter kabel (R/m): R/m = Rt / l Exempel: 44.08 Ω / 80 m = 0.55 Ω /m En kontroll i kabeldata ger vid handen att det närmast lägre värde som finns är 0.45 Ω /m. Man väljer alltså en kabel med resistansen 0.45 Ω /m och räknar ut vilken längd som behövs. 7. Kabelslingans verkliga längd (l): l = Rt / R/m Exempel: 44.08 / 0.45 = 98 meter. 8. Kontrollberäkningar: 98 m TCPR 0.45; 12 m2 P = 230² / (98 x 0.45) = 1.200 W P/m = 1.200 / 98 = 13.33 W/m P/m2 = 1.200 / 12 = 100 W/m2 Markvärme 19
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Frostskydd av mark under fryshus Det är viktigt med frostskydd för marken under fryshus och andra byggytor där låga temperaturer förekommer kontinuerligt. Man måste hindra kylan att tränga ner i marken och ge en djuptgående tjäle, som orsakar förskjutningar och sprickor i grundplattan. Ett enkelt och tillförlitligt frostskydd är att installera värmekablar i grundplattan och styra dessa så att temperaturen aldrig kan bli lägre än 0oC. Eftersom det isolerande skiktet mellan frysutrymmet och grundplattan är extremt tjockt behövs det en mycket liten effekttillförsel för att klara detta. Reglering Förutom anläggningens driftstermostat bör även en larmtermostat installeras. Larmtermostaten inställs så att larm ges om temperaturen går under driftstermostatens inställning. Larmtermostaten bör avsäkras med egen säkring i central. Hos VÄRMEKABELTEKNIK finns det erfarenhet och kunskap om värmekabelanläggningar för fryshus. Vi projekterar och levererar kompletta anläggningar enligt önskemål. Allmänt Effektbehov: 20 W/m2 Förekommande kabeltyper: TCPR. Dimensionering: Effekten per meter kabel bör ligga inom 5 7 W/m. Avståndet mellan kabelslagen max 30 cm. Beträffande dimensionering och förläggning av värmekabeln hänvisas till tillämplig metod enligt tidigare avsnitt: Förläggning av värmekabel i betong. Förläggning av värmekabel i sandbädd. 20 Markvärme
VärmeKabelTeknik MARKVÄRME Reglering av markanläggningar För att få en energisnål markvärmeanläggning krävs att till och frånslag styrs på ett rationellt sätt. Det finns många olika sätt att göra detta på och vilket man väljer beror på anläggningens storlek och hur den kan övervakas. Manuellt till/frånslag. Man slår till anläggningen när man ser att det behövs. Styrning med enkeltermostat. Anläggningen är tillslagen när temperaturen är under inställt värde. Styrning med dubbeltermostat. Anläggningen är tillslagen när temperaturen är inom det inställda intervallet. Styrning med temperatur och fuktkännande givare. En komplett styrning där anläggningens drifttid kan minimeras. Anläggningen är tillslagen endast när temperaturvillkoret är uppfyllt och det samtidigt är fukt på marken. Automatikskåp. VÄRMEKABELTEKNIK har ett komplett program av automatikskåp för styrning av alla förekommande värmekabelanläggningar. Vi konstruerar och tillverkar även automatikskåp med funktion enligt önskemål. Termostater, automatikskåp och andra reglerkomponenter behandlas ingående under flik K 'REGLERING Markvärme 21
MARKVÄRME VärmeKabelTeknik Telephone: +46 301 418 50 Email: info@vkts.se Homepage: www.vkts.se Industrihuset Södra Hedensbyn 43 S 430 64 HÄLLINGSJÖ S 931 91 SKELLEFTEÅ Sweden Sweden Fax: +46 301 418 70 Fax: +46 910 881 33 22 Markvärme