VÄRME OCH KYLA 2
VÄ RM E OCH K Y L A 2
Peter Ohlsson
Olika former av energiomvandling kommer spela en viktig roll för vår framtida användning av olika energiresurser. Den här faktaboken behandlar hur produktionsenheter för energiomvandling är uppbyggda, hur de ska tillförsäkra en effektiv drift samt hur de fungerar i olika systemlösningar som t.ex. vid inkoppling av delsystem.
VÄRME OCH KYLA 2
Boken är en faktabok som riktar sig till alla som behöver grundläggande och fördjupade kunskaper om hur värmeoch komfortkylsystem fungerar och hur de bör installeras i våra byggnader. Vid installationer i såväl befintliga byggnader som i nyproduktion ställer beställare och myndigheter krav på funktion och hållbarhet, vilket i sin tur förutsätter goda kunskaper hos den som utför arbetet. Denna bok utgör en del i den framtida yrkesutövningen för framför allt blivande VVS-montörer, men den kan även användas av de yrkesgrupper som ska förvalta systemen. Boken inleds med golvvärme och beskriver hur dessa system är uppbyggda ochhur de ska installeras. Därefter följer beskrivningar av värmepannor, fjärrvärme, solvärme och värmepumpar med tillhörande installationsprinciper samt olika möjliga lösningar då delsystem ska sammankopplas till en helhet. Till denna faktabok finns en webbtjänst som innehåller bl.a. inlämningsuppgifter och självrättande kunskapsfrågor.
Peter Ohlsson Best.nr 47-10943-2 Tryck.nr 47-10943-2
värme o kyla 2 omslag.indd 1
Liber
Läs mer på www.liber.se/elaromedel
och S V V he g i t s fa
2014-01-07 09.22
ISBN 978-91-47-10943-2 © 2014 Liber AB Författare: Peter Ohlsson Redaktör: Börje Pettersson Bildredaktör: Tore Allert Grafisk form: Ann-Christin von Reybekiel, Reybekiel Form AB Tecknade illustrationer: Mats Millberg, Infocar AB Foto: Tore Allert 20u, Erik Sillanpää 21m, Peter Ohlsson 24u, 35u, 50n, 90n, 91nh, 118n, WehoFloors 25u, Uponor 27u, Buildahouse DK 29u, Thermotech Scandinavia AB 31n, 126m, Lena Livet på landet 38m, Bokashi 39 ö, A-flis DK 39u, Swea energi 40u, TC Pipelines 41 ö, Ann-Christin von Reybekiel 42hs, 121h, 134, Tekniska verken Linköping 53m, 80u, Flowserver 64mv, 64mh, Danfoss 66ö, 90mv, EVR Service 69ö, Luleåenergi 77hs, CTC 85u, Recopart AB 91öh, Rapla Metall 106u, Atmos Suemax Värme AB 108hs, 120ö, Svesol värmesystem AB 108ö, 125ö, Extuna Produktion AB 108m, Ariterm Swedwn AB 114ö, NIBE Energy Systems 115ö, Kjell Antonsson 120ö, Biovärme Sverige AB 123u, Conrad Elektronik Norden AB 127u, Altefur Development AB 138u, Åseda Värme & Sanitet 139m, Castoline 153ö, Torbjörn Löf 155hs . h = höger, v = vänster, ö = över, u = undre, m = mitten, hs = hela sidan Omslag samt vinjettillustrationer: Ann-Christin von Reybekiel. Första upplagan 1 Repro: Repro 8 AB, Stockholm Tryck: Egypten 2014 Kopieringsförbud
Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och elevers rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner/universitet. Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse), skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt material. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuspresskopia.se.
Liber AB, 113 98 Stockholm tfn 08 - 690 90 00 www.liber.se kundservice tfn 08 - 690 93 30, fax 08 - 690 93 01 e-post: kundservice.liber@liber.se
Varme och kyla 2.indb 2
2013-12-19 13.43
VĂ„RME OCH KYLA 2 Peter Ohlsson
Liber
Varme och kyla 2.indb 3
2013-12-19 13.43
VÄRME OCH KYLA 2
Varme och kyla 2.indb 4
2013-12-19 13.43
5 Boken VÄRME OCH KYLA del 2 är en fortsättning på Värme och kyla del 1.
Där det finns fjärrvärme är det ett mycket vanligt alternativ, och även här ställs höga krav på installationernas hållbarhet och funktion.
För att våra värme- och komfortkylsystem ska kunna uppfylla de krav som ställs på driftsäkerSolvärme har sin givna plats i denna bok, inte het och funktion, behövs kunskaper om hur dessa minst eftersom solvärmetekniken är den uppfungerar. värmningsteknik som just nu utvecklas snabbast i världen. Solens omättliga strålningsvärme borde Jag vill genom denna bok ge förutsättningar för kanske vara den mest naturliga energikällan? Då läsaren att utveckla sina kunskaper om golvvärkrävs förbättrade metoder för att lagra solvärmen mesystem, värmeproduktion och inkoppling av de till den tidpunkt på året när den behövs som mest. delsystem som installeras i byggnader. Problemet kommer inte att lösas genom den här I kapitlet som behandlar golvvärme presenteras boken, men solvärmen kommer säkerligen att vara systemets viktigaste komponenter och hur golvvär- ett av de dominerande uppvärmningssystemen i me installeras. Erfarenheter av vattenburna golv- framtiden. Eller vad tror du? värmesystem är idag mycket goda, och det fi nns För att kunna elda miljövänligt eller för att kunna en många olika systemlösningar på marknaden. lagra solvärmens produktion används ackumulaDå dessa kan skilja sig från varandra är det alltid tortankar. Den värme som produceras av en vedviktigt att följa monteringsanvisningar och annan panna är oftast mycket mer än vad som behövs för produktspecifik information. stunden, och samma sak gäller för solfångarna i För att förstå hur ett värmesystem fungerar måste solvärmesystemet. Det är viktigt att veta hur ackuman förstå hur det är inkopplat. Kapitlet om inmulatortanken ska installeras för att få en säker koppling av delsystem presenterar de vanligaste och funktionell drift. inkopplingsprinciperna. Styrventiler och pumpar För att vvs-system ska bli korrekt installerade, är shuntgruppernas huvudkomponenter som skadriftsatta och omskötta krävs det kunniga mänpar förutsättningar för de olika funktionerna. niskor med goda yrkeskunskaper. Omvandlingen av bunden energi till värmeenergi Jag vill med detta läromedel ge en god grund för är grundförutsättningen för att vi ska få värme i den fortsatta yrkeskarriären. Jag vill påpeka att våra byggnader. Konventionella värmepannor som boken är ett läromedel; vissa avsnitt baseras på kompletterats med ny teknik är aktuella i många branschpraxis eller består av beskrivande texter hushåll som värms upp med biobränslen i form av och ska inte betraktas som fastställda lagar, stypellets eller ved. rande regler eller andra myndighetskrav. Värmepumpar står för en stor del av våra byggnaKatrineholm 2014 ders uppvärmning. De tar vara på den lagrade solvärmen i mark, sjö eller luft och är en miljövänlig Peter Ohlsson uppvärmningsform. Det är dock viktigt att veta hur pumparna ska installeras för att de ska få så hög verkningsgrad och lång hållbarhet. Inledning
Varme och kyla 2.indb 5
2013-12-19 13.43
6
GOLVVÄRME Värmeöverföring
16
Golvvärme och konvektion
16
Golvets yttemperatur
17
Rummets temperaturgradient
18
Ackumulering av värme i byggnadsdelar
18
Rörmaterial
19
Syrediffusion
20
Fukt i mark och byggnader
21
Golvvärmesystemets komponenter
22
Förbigångsledning (by pass)
23
Fördelarskåp
24
Pump- och shuntgrupper
24
25
Förläggning av rörslingor
25
Förläggningsmönster Randzon
26 26
På ritningen
Förläggning av golvvärme
Liber | Värme och kyla 2
16
Golvvärme och strålning
Installation
Varme och kyla 2.indb 6
14
27
28
Träbjälklag
28
Injustering
28
Drift och underhåll
28
Värmereglering
29
Betongbjälklag
29
På befintliga golv
29
2013-12-19 13.43
7
INKOPPLING AV DELSYSTEM Shuntkopplingar
30 31
Shuntkopplingar för mindre värmesystem
32
Shuntkopplingar för större system
32
Shuntkopplingar för kylsystem
32
Prefabricerade shuntgrupper
35
VÄRMEKÄLLOR Biobränsle
36 38
Ved
38
Träpellets
39
Flis och spannmål
39
Fossila bränslen
40
Olja
40
Naturgas
41
Solvärme
42
Solinstrålning
42
Solvärmesystem
43
Solfångare Plana solfångare Vakuumrörsolfångare Heat-pipe U-rörskonstruktion
44 44 45 46 46
Lagring av solvärme
47
Rör och komponenter
48
Upphängning
48
Styr- och reglerutrustning
49
Drivpaket
50 Inledning
Varme och kyla 2.indb 7
2013-12-19 13.43
8
FJÄRRVÄRMECENTRALEN Installationsföreskrifter
54
Vatten i fjärrvärmesystemet
56
Värmeväxlare
Liber | Värme och kyla 2
58
Inkoppling värmeväxlare
59
Plattvärmeväxlare
60
Rörvärmeväxlare
60
Dimensionering
61
Rör och armatur
61
Fogning
63
Ventiler
Varme och kyla 2.indb 8
52
64
Avstängningsventiler
64
Styrventiler
65
Tryckmätning
66
Filter
67
Temperaturmätning
67
Kriskoppling
67
Installation
68
Kopplingsprinciper
69
Parallellkoppling
71
Tvåstegskoppling
73
Trestegskoppling
75
Enstegskoppling (parallellkoppling) för småhus
76
Gruppanslutna småhus
78
System med extra krets
79
Mätning Mätarplatsen
80 81
2013-12-19 13.43
9
Tryck- och täthetsprovning
82
Injustering
83
Drift och skötsel
83
VÄRMEPUMPAR
84
Köldmedier
86
Miljöpåverkan
86
Köldbärare
88
Kompressorkylprocessen
89
Kompressor
90
Kolvkompressor Scrollkompressor Förångaren Kondensorn Strypventilen
Värmepumpens princip
90 90 90 91 91
92
Värmefaktor
92
Värmepumpar indelade efter värmekällor
94
Uteluftsvärmepumpar Frånluftsvärmepumpar Ytjordsvärmepumpar Sjövattenvärmepumpar Energibrunnen Bergvärmepumpar Ytjordvärmekollektor Sjövattenkollektor Grundvattenvärmepumpar
Dimensionering
94 95 95 96 96 99 100 100 101
102
Inkoppling av kollektor (köldbärare)
102
Frikyla
103 Inledning
Varme och kyla 2.indb 9
2013-12-19 13.43
10
VÄRMEPANNOR
104
Gjutna pannor
106
Stålplåtspannor
106
Pannkonstruktioner
108
Enkelpanna och dubbelpanna
108
Kombipanna
109
Allbränslepanna
109
Säkerhet
110
Panntermostat
110
Dragbegränsare
110
Termiskt överhettningsskydd
111
Vanliga värmepannor och system Pelletsanläggning Pelletspanna Pelletsbrännare
Pelletsförråd Matningsskruvar
Säkerhet hos pelletsbrännare
Oljepannanläggning
112 112 112 113
114 115
115
116 116
Oljetank
117
Oljerörledningar
118
Liber | Värme och kyla 2
Oljepanna
Varme och kyla 2.indb 10
2013-12-19 13.43
11
Vedpannor Vedeldning Förbränning Förbränningsprinciper Drag i vedpannan
120 121 121 122 123
Flispannor
123
Gaspannor
124
Elpannor
125
Elementtyp Elektrodtyp Elpatroner
125 126 126
Elkassett
127
Belastningsvakt – effektvakt
127
Verkningsgrad
128
Årsverkningsgrad Systemverkningsgrad Pannverkningsgrad Förbränningsverkningsgrad Intrimning
Förluster Strålningsförlust Genomströmningsförlust Förbränningsförlust
Dragförhållande Självdragspanna Pannor med forcerat drag Övertryckseldade pannor
Skorstenar
128 128 128 129 129
130 130 130 130
131 131 131 131
132
Rökkanaler
134
Rökgasrening
134
Motdragslucka/dragavbrott
135
Askhantering
135
Inledning
Varme och kyla 2.indb 11
2013-12-19 13.43
12
ACKUMULATORSYSTEM
136
Skiktning i tank.
138
Olika typer av ackumulatorer
139
Enkelmantlad
139
Dubbelmantlad
139
Ackumulatortank med solvärmeslinga
140
Vedpanna med ackumulator
140
Uppstart
141
Laddningsfas
141
Slutfas
141
Självcirkulation
142
Värmepump med ackumulator
144
Solvärme i kombination med annan värmekälla och ackumulator 146 Dimensionering
Systemlösningar
147
148 148
Kombinerat system
148
Liber | Värme och kyla 2
Solvärme för tappvarmvattenberedning
Varme och kyla 2.indb 12
2013-12-19 13.43
13
ARBETSMILJÖ OCH SÄKERHET
150
AFS
152
Byggherre
154
Byggarbetsmiljösamordnare
154
ORD- OCH SAKREGISTER
156
Ordlista
157
Sakregister
158
Inledning
Varme och kyla 2.indb 13
2013-12-19 13.43
kapitel 1
GOLVVĂ„RME
Varme och kyla 2.indb 14
2013-12-19 13.44
15
Eftersom golvvärme kräver en relativt låg drifttemperatur, fungerar den bäst i väl isolerade byggnader. Den låga drifttemperaturen gör också att golvvärme fungerar bra tillsammans med många slags värmekällor, och den används i såväl bostäder som offentliga lokaler och industrier.
Golvvärmen kan utgöra en byggnads hela värmesystem eller bara vara ett delsystem, t.ex. en entré till en offentlig byggnad där vätan bör torkas upp snabbt eller ett badrum som förses med golvvärme i samband med en renovering. Golvvärme väljs också ofta när det är olämpligt med radiatorer i lokaler eller i trånga passager. De flesta leverantörer erbjuder flera slags systemlösningar som passar olika bra vid olika förutsättningar. System som används för att hålla ytor utomhus is- och snöfria eller torra kallas markvärme. Markvärme fungerar i princip på samma sätt som golvvärme men med vissa skillnader, som t.ex. att värmevattnet förses med ett frostkyddsmedel. Vid installation av golvvärme samarbetar många olika yrkesgrupper. Så blir t.ex. byggnadsarbetaren delaktig om golvvärmen ska installeras i ett trä- eller betongbjälklag. Samordning krävs också med elektrikern eftersom golvvärmen styrs med rumsgivare som ska anslutas till golvvärmefördelarens reglerutrustning.
Kapitel 1 | Golvvärme
Varme och kyla 2.indb 15
2013-12-19 13.44
16
Värmeöverföring Värmekällans rörsystem ansluts till golvvärmeförmedlaren, där golvvärmeslingorna är anslutna. Anslutningen kan också ske via en särskild shuntgrupp. Värmeöverföringen till rumsluften sker till största delen med hjälp av strålning och konvektion. Andelen ledningsvärme är däremot begränsad, eftersom värmeöverföring genom ledning endast sker då två fasta ytor är i kontakt med varandra. Läs mer om värmeöverföring i boken Systemkunskap.
Golvvärme och strålning Värmeöverföring genom strålning sker mellan ytor. Ytor med högre temperatur avger värme till ytor med lägre temperatur. Vid golvvärme bildar golvytan en stor värmeavgivande yta som strålar åt alla håll och värmer väggar, tak, möbler och de personer som vistas i rummet. Andelen värmeöverföring genom strålning beräknas normalt till 50–70 %. Den är som högst när det råder stor temperaturskillnad mellan golvytan och de övriga ytorna i rummet.
Golvvärme och konvektion Konvektion uppstår då kallare luft värms upp genom att den kommer i kontakt med en varmare yta.
Liber | Värme och kyla 2
Vid golvvärme beror andelen konvektionsvärme mycket på luftens påtvingade rörelser, som i sin tur beror på ventilationssystemets utformning eller om dörrar och fönster är öppna eller stängda. Andelen värmeöverföring genom konvektion beräknas normalt till 30–50 %.
Varme och kyla 2.indb 16
2013-12-19 13.44
17
Golvets yttemperatur I byggnader och rum med golvvärme kommer golvet alltid ha den högsta temperaturen. Ett allmänt råd i bygglagstiftningen är att golvets yttemperatur inte bör överstiga +26 °C, men vid extrem kyla utomhus kan kortvariga överskridelser accepteras. Vid DVUT (dimensionerad vinterutetemperatur) bör inte yttemperaturen beräknas understiga +16 °C, i hygienrum +18 °C och i lokaler där barn vistas +20 °C. Vissa personer känner obehag om golvet är för varmt. Skor med tjockare sula är då en bra hjälp eftersom sulan isolerar mot värmen. Ett annat problem som kan uppstå vid höga golvtemperaturer är att golvmaterialet inte tål värmen. Trä- och plastmaterial är extra känsliga. Ju lägre temperaturskillnad som råder mellan rummets alla ytor, desto bättre blir upplevelsen av inomhuskomforten. Då kravet på energihushållning och låga energikostnader bidrar till bättre byggtekniker och bättre isolerade byggnadsdelar blir förutsättningarna för låga temperaturskillnader mellan rummets olika ytor allt bättre.
23 2 3 °C C 20 ° C 21 °C C 23 °C C 25 5 °C
Kapitel 1 | Golvvärme
Varme och kyla 2.indb 17
2013-12-19 13.44
VÄRME OCH KYLA 2
VÄ RM E OCH K Y L A 2
Peter Ohlsson
Olika former av energiomvandling kommer spela en viktig roll för vår framtida användning av olika energiresurser. Den här faktaboken behandlar hur produktionsenheter för energiomvandling är uppbyggda, hur de ska tillförsäkra en effektiv drift samt hur de fungerar i olika systemlösningar som t.ex. vid inkoppling av delsystem.
VÄRME OCH KYLA 2
Boken är en faktabok som riktar sig till alla som behöver grundläggande och fördjupade kunskaper om hur värmeoch komfortkylsystem fungerar och hur de bör installeras i våra byggnader. Vid installationer i såväl befintliga byggnader som i nyproduktion ställer beställare och myndigheter krav på funktion och hållbarhet, vilket i sin tur förutsätter goda kunskaper hos den som utför arbetet. Denna bok utgör en del i den framtida yrkesutövningen för framför allt blivande VVS-montörer, men den kan även användas av de yrkesgrupper som ska förvalta systemen. Boken inleds med golvvärme och beskriver hur dessa system är uppbyggda ochhur de ska installeras. Därefter följer beskrivningar av värmepannor, fjärrvärme, solvärme och värmepumpar med tillhörande installationsprinciper samt olika möjliga lösningar då delsystem ska sammankopplas till en helhet. Till denna faktabok finns en webbtjänst som innehåller bl.a. inlämningsuppgifter och självrättande kunskapsfrågor.
Peter Ohlsson Best.nr 47-10943-2 Tryck.nr 47-10943-2
värme o kyla 2 omslag.indd 1
Liber
Läs mer på www.liber.se/elaromedel
och S V V he g i t s fa
2014-01-07 09.22