SYSTEMKUNSKAP
SYST EM KU NSK AP
Jörgen Björklund | Peter Ohlsson
Den här faktaboken riktar sig till alla som behöver grundläggande kunskaper om de olika tekniska system som finns för uppvärmning, kylning, ventilation och vattenförsörjning i en byggnad.
SYSTEMKUNSKAP
Här beskrivs hur systemen som har gjort att våra bostäder och andra lokaler har utvecklats under åren. Boken beskriver vilka förutsättningar och regler som gäller för att kunna utföra arbetet så att det blir rätt från början. I våra byggnader finns idag en styr och övervakningsteknik som gör våra byggnader mer energisnåla än tidigare. Detta system och dess komponenter beskrivs i boken. Idag tar vi för givet att vi har en inomhuskomfort i våra byggnader som är reglerade av de system som finns för värme och kyla, så har det inte alltid varit. Det kan man läsa om i den här boken. Till den här faktaboken finns en webbtjänst som innehåller bl.a. inlämningsuppgifter och övningsuppgifter som är självrättande.
Best.nr 47-08558-3 Tryck.nr 47-08558-3
omslag vvs denna.indd 1
Liber
Läs mer på www.liber.se/elaromedel
Jörgen Björklund | Peter Ohlsson
ch o S VV e h g i t fas 2011-12-14 13.12
SYSTEMKUNSKAP Jรถrgen Bjรถrklund | Peter Ohlsson
Liber
vvs 0-4mh KLAR.indd 3
2011-12-14 15.09
ISBN 978-91-47-08558-3 © 2012 Liber AB Författare: Jörgen Björklund, Peter Ohlsson Redaktör: Börje Pettersson Grafisk form: Ann-Christin von Reybekiel, Reybekiel Form AB Foto: Svante Ahlsén, Illustrator AB, Ann-Christin Reybekiel s31, 71, 91 105, Region Gotland 42h, 62u, Säker vatteninstallation 54u, HAFA s63uv, Smarthem s63uh, Kapellbloggen s68h, Din VVS butik i Sverige s77uv, Cenith Energi s83h, Kylman s91h, s103h, Ulf Börjesson, Maskot, Scanpix s93, Swegon s100h, 164h, Swetherm s127h, Isover s131, 132ö, 132u Tecknade illustrationer: Mats Millberg, Infocar AB Omslag samt vinjettillustrationer: Ann-Christin von Reybekiel. Första upplagan 1 Repro: Repro 8 AB, Stockholm Tryck: Zrinski, Kroatien 2012
Kopieringsförbud
Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner/universitet. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman/rättsinnehavare.
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
vvs 0-4mh KLAR.indd 2
2011-12-21 13.56
FÖRORD Redan på romarnas tid insåg man behovet av fungerande faciliteter. Man behövde rent dricksvatten, värme i husen och ventilation för ren inomhusluft. Idag ser vi det som en självklarhet eller rent av som en rättighet att ha rent vatten i kranen och varmt inomhus under vintern.
Vi vill i denna bok ge en insikt i anläggningar och systems uppbyggnad och funktion i våra fastigheter och byggnader. Var kommer vårt dricksvatten ifrån? Vi har en begränsad mängd vatten på vår jord. En stor mängd är saltvatten som i sitt tillstånd är obrukbart som livsmedel om det inte går igenom processer så att det blir brukbart. Om vi räknar bort saltvattnet, blir vattentillgången väldigt mycket mindre. Vi måste vara mycket rädda om sötvattnet som resurs. Dricksvatten är ett livsmedel, vilket ställer stora krav på rening och kontroller. Kommunerna, som har ansvaret för att det finns dricksvatten i våra kranar, tar råvatten från sjöar eller andra vattendrag. Ibland finns det stora grundvattentäkter att använda, men om råvattnet kommer från en sjö krävs det rening, både biologisk och kemisk. Men hur rent dricksvattnet än är när det kommer fram till våra byggnader, kommer det att kvitta om inte systemen i byggnaderna fungerar på ett tillfredställande sätt.
Liber | Systemkunskap
I byggnaden använder vi det renade dricksvattnet till matlagning, personlig hygien, disk, tvätt med mera. Det använda dricksvattnet blir till spillvatten. Det är viktigt att spillvattnet kan renas, ingå i kretsloppet och bli till nytt dricksvatten.
vvs 0-4mh KLAR.indd 4
I byggnader där människor vistas ställs det krav på inomhusmiljön, men även på byggnadernas ”välmående”. Byggnaden i sig får inte vara upphov till ohälsa hos de människor som bor, arbetar eller vistas tillfälligt i byggnaden. Det ställer krav på de tekniska systemen, men
2011-12-14 15.09
5
även på val av byggnadsmaterial etc. Under de kallare dagarna ställs det krav på värmesystemens funktion. För låg eller för hög temperatur kan orsaka olägenheter för människor. Under den varmare tiden på året kan det krävas att överskottsvärmen transporteras bort. Men det är inte bara komforten det ställs krav på, utan även på ekonomin och miljön. Produktion av värme, ventilation och komfortkyla ska ske så miljövänligt som möjligt men även på ett ekonomiskt tillfredsställande sätt. Vi vill med detta läromedel ge en inblick i systemens uppbyggnad och funktion. Vi vill även ge en inblick i värmelära, hur systemen dimensioneras och vilka konsekvenser det får om systemen installeras så funktionen inte blir tillfredsställande. I det sista kapitlet beskrivs hur systemen tas i drift. Systemen ska driftsättas innan beställaren eller brukaren tar över anläggningen, och de ska då fungera som det var tänkt. För att dessa system ska bli korrekt installerade och omskötta, krävs det duktiga människor med goda yrkeskunskaper. Vi vill med detta läromedel ge en grund till den fortsatta yrkeskarriären. Vi vill påpeka att detta är ett läromedel: Vissa avsnitt är branschpraxis eller beskrivande texter och ska därför inte räknas som fastställda lagar, regler eller andra styrande myndighetstexter.
Författarna Jörgen Björklund
vvs 0-4mh KLAR.indd 5
Peter Ohlsson
2011-12-14 15.09
6
INNEHÅLL HISTORIK
14
Från golvbrasa till alternativa energilösningar
15
SYSTEMUPPBYGGNAD
20
Grunderna för ett bra inomhusklimat
21
Värmeöverföring
22 22 23 23 24 25 26 26 27 28 30
Liber | Systemkunskap
1 . Värmeöverföring genom ledning 2. Värmeöverföring genom strålning 3. Värmeöverföring genom konvektion Värmetransmission Luftväxling Rumstemperatur Luftrörelser Luftfuktighet Kondens Operativ temperatur och vistelsezon
vvs 0-4mh KLAR.indd 6
2011-12-14 15.09
7
MEDIER I SYSTEM OCH ANLÄGGNINGAR Tappkallvatten (KV) Tappvarmvatten (VV) Varmvattencirkulation (VVC) Spillvatten (S) Dagvatten (D) Dränvatten (DR) Värmevatten Hetvatten Värmebärare Köldbärare Köldmedier Luft Tilluft Frånluft
32 33 33 33 34 34 34 35 35 36 36 36 37 37 37
ANLÄGGNINGAR
38
Tappvattenanläggning
40
Allmän anläggning Enskild anläggning
40 41
Avloppsanläggning
42
Allmän anläggning Enskild anläggning Fjärrvärmeanläggning
42 43 44
Värmeanläggning i byggnaden
46
Komfortkylanläggning med vätskekylaggregat
47
Komfortkylanläggning med fjärrkyla
48
Ventilationsanläggning
50
Mekanisk ventilationsanläggning
50
Självdragsventilation
51
Inledning
vvs 0-4mh KLAR.indd 7
2011-12-14 15.09
8
SYSTEM OCH INSTALLATIONER
52
Allmänt
53
Tappvattensystem
53
Temperaturer i tappvatteninstallationer
Vattenförsörjning till byggnaden Små anläggningar – enskild anläggning
54
55 55
Schaktbrunn – grävd brunn
55
Djupborrad brunn
56
Uppfordring av vatten
57
Allmän anläggning Tappvattensystemets uppbyggnad Varmvattenberedning
Säkerhetsutrustning och övrig armatur
58 59 60
61
Ventilrör (AV,BV,SÄV)
61
Säkerhetsventil (SÄV)
61
Vakuumventil (ÅS)
62
Blandningsventil (SV)
62
Sil- Filter (SIL)
62
Ventilkombination
63
Avloppssystem Allmänt Självfallssystem för att avleda avloppsvatten
64 64 65
Separatsystem
65
Kombinerat system
65
Duplikatsystem
65
Spillvatteninstallationens utformning
66
Avloppsluftning
67
Vattenlås
68
Rensning
68
Avskiljare
69
Värmesystem
70 70 70
Liber | Systemkunskap
Allmänt Värmesystemets uppbyggnad
vvs 0-4mh KLAR.indd 8
2011-12-14 15.09
9 Rörsystem Ettrörsystem Två-rörsystem Golvvärmesystem
Värmeproduktion Värmepannor Fjärrvärmecentral
72 72 73 74
75 75 77
Parallellkoppling
78
2-stegskoppling
79
Värmepumpar
80
Solvärme
82
Allmänt Solkretsen och dess komponenter Expansionssystem och säkerhetsutrustning Öppet värmesystem Öppet expansionskärl
Slutet värmesystem
82 83 85 86 86
87
Slutet expansionskärl
87
Säkerhetsventil
88
Cirkulationspump
89
Styrventil
89
2-vägs styrventil
89
3-vägs styrventil
90
4-vägs styrventil
90
Värmare
91
Inledning
vvs 0-4mh KLAR.indd 9
2011-12-14 15.09
10 Kylsystem
92
Hur får man luften att kylas ned?
94
Kompressordrivna kylmaskiner
94
Direkt system Indirekt system
96 97
Frikyla
98
Rumsapparater
99
Montering
100
Kyltak
100
Kombinationspanel
101
Kylbafflar
101
Kombibafflar
102
Fasadapparat
102
Fläktkonvektor
103
Rörsystem
104
Ventilationssystem
105
Allmänt Begreppet allmän ventilation
105 106
Tilluftsinstallationer
106
Ventilationsprinciper
107
Typ S- självdragsventilation
107
Typ F- fläktstyrd frånluft
108
Typ FT – fläktstyrd från- och tilluft
109
Typ FTX- system
110
Variabelflödesanläggning
Luftbehandling
110
111
Komponenter
112
Luftvärmare
114
Luftkylare Värmeåtervinning
115 116 118 118
Don
119
Liber | Systemkunskap
Spjäll Ljuddämpare
vvs 0-4mh KLAR.indd 10
2011-12-14 15.09
11
STYR, REGLER OCH ÖVERVAKNING Allmänt Reglerkretsen Givare
120 121 122 122
Reglercentralen
122
Ställdonet
123
Styrventilen
Systemet och apparaten
123
124
Reglerobjektet
124
Reglerkurva
125
Parallellförskjutning
125
Reglering av temperaturer
126
Reglering av inomhustemperatur Reglering av tappvarmvattentemperaturen med fjärrvärme
Reglering av ventilation Reglermetoder CAV-system (constant air volume)
126 127
128 128 128
VAV-system (variable air volume)
128
DCV-system (demand control ventilation)
128
Styra, reglera och övervaka ett ventilationssystem
129
TEKNISK ISOLERING Isoleringsmaterial Ytbeklädnad
RITTEKNIK
130 133 133
134
Redovisningsform
135
Olika ritningar Skala
136 139
Ventilation
139
Värme, Vatten
140
Teknisk beskrivning
141
Inledning
vvs 0-4mh KLAR.indd 11
2011-12-14 15.09
12
INSTALLATIONSREGLER OCH SAMHÄLLETS KRAV Energibehov Energikostnad
INOMHUSKLIMAT Värmeöverföring
144 151 151
152 154
Överföring via ledning
154
Överföring via strålning
154
Överföring via konvektion
154
Krav på luftrörelser
155
Värmebehov
157
Kylbehov
159
Dimensionering av radiatorer/värmare Golvvärme Luftvärme
Dimensionering av kylapparater
160 162 163
164
Beräkning av luftflöden Dimensionering av rör och kanaler
164 165
BERÄKNING AV PRODUKTIONSENHET
170
Förbränningspannor
171 171 172 173
Liber | Systemkunskap
Oljepanna Pelletspanna Värmepump Värmeväxlare
171
vvs 0-4mh KLAR.indd 12
2011-12-14 15.09
13
ENERGIEFFEKTIVISERING
174
Obligatorisk ventilationskontroll, OVK
177
Energideklaration
177
DRIFT OCH SKﾃ傍SEL
178
Drifttagande
180
INJUSTERING Berﾃ､kningar
182 184
Vﾃ､rmesystem Ventilationssystem Kylsystem
184 185 185
SAKREGISTER
186
Inledning
vvs 0-4mh KLAR.indd 13
2011-12-14 15.10
kapitel 1
HISTORIK
vvs 0-4mh KLAR.indd 14
2011-12-14 15.10
15
Från golvbrasa till alternativa energilösningar I forna tider var elden en nödvändighet. Den behövdes för värmen, för att göra matens näring mer tillgänglig genom kokning och grillning. Men elden var även nödvändig ur säkerhetssynpunkt: Den höll rovdjuren på behörigt avstånd. Så småningom började människan bygga hus och med tiden flyttades även elden inomhus. I utgrävningar ävningar och fynd av husrester från bland annat bronsåldern ern finns ofta en eldplats på golvet i byggnaderna. Vid d försök att rekonstruera husen har forskarna haft aft stora problem med röken, som inte evakueras eras på ett tillfredsställande sätt. En enkel el öppning i taket räcker inte - draget blir för dåligt och nästan all rök blir kvar inomhus. Försök har gjorts med att bygga ett inre tak, som försetts med en öppning ovanför eldstaden. Mellan det inre och yttre takens vindögon har det då uppstått ett drag som suger ur röken ur huset. Det kanske är därför som översta våningen i ett hus kallas för vind? I hus från romarrikets tid fanns emellanåt något som mer liknar ett värmesystem. Romarna konstruerade en värmekammare längst ner i huset, där man eldade. De varma rökgaserna leddes via kanaler i de högre belägna golven och vidare genom kanaler i ytterväggarna till öppningar en bit upp på dessa. Här uppe i Norden dröjde det ända till 1600-talet innan eldstäderna förseddes med murstockar. Därmed kunde rökgaserna ledas ut ovanför taket. Mycket av sotproblemen försvann. Sotet hade tidigare smutsat ner väggar och inventarier. Kapitel 1 | Historik
vvs 0-4mh KLAR.indd 15
2011-12-14 15.10
16 Under 1700-talet uppstod Sveriges första energikris – det rådde brist på ved. De nystartade industrierna runt om i Europa behövde järn till maskiner och andra konstruktioner. De svenska järnverken gick på högvarv, och slukade stora mängder träkol i sina masugnar. Under 1760-talet beslutade därför konungens råd att satsa pengar på utveckling av en mer vedsnål typ av eldstad. Kakelugnen såg dagens ljus, och den förblev den viktigaste värmekällan i svenska hem till långt in på 1900-talet. Kakelugnarna ersattes med centralvärme. En värmepanna, vanligen eldad med ved eller koks men senare även med olja, placerades centralt i husets nedersta våning och anslöts till murstocken. Värmepannan värmde vatten, som liksom idag distribuerades ut via rör till radiatorer som värmer upp rummen. Från början byggdes dessa centrala värmesystem så att de fungerade med självcirkulation: Varmt vatten väger mindre per liter än kallt, och därför stiger det varma vattnet medan det kalla sjunker. Det varma vattnet stiger i huvudledningen (även kallad stigarledning) och avgrenas på vinden ut till fördelningsledningarna. De leder det varma vattnet till de nedåtgående tilloppsstammarna, som avgrenar sig till radiatorerna i rummen. När vattnet avgett sin värme till rummen, leds det till returledningen som mynnar i pannas botten. Man anslöt ofta också en dubbelmantlad varmvattenberedare till systemet. Den placerades oftast på vinden, så att den kunde anslutas högt upp på expansionsledningen. På så sätt kunde man enkelt stänga bort det övriga värmesystemet under sommaren, och då bara elda för att få varmvatten.
Liber | Systemkunskap
För att göra värmesystemen smidigare och lättare att bygga, började man så småningom installera cirkulationspumpar. Det innebar att man kunde använda mindre rördimensioner men ändå få ut samma effekt. Värmesystemen kunde byggas ännu större.
vvs 0-4mh KLAR.indd 16
2011-12-14 15.10
17
2-rörssystem med undre fördelning. Fördelningsledningen ligger i källaren under radiatorerna och tilloppstammarna stiger upp mot radiatorerna. Även expansionsledningen kan tjänstgöra som tilloppsledning om så krävs.
2-rörssystem med övre fördelning. Det varma pannvattnet stiger i huvudledningen som avgrenas till fördelningsledningar på vinden. Även expansionkärlet är placerat på en avgrening. Från fördelningsledningarna går vattnet till de nedåtgående tilloppsledningarna där avgreningar leder det vidare till radiatorerna.
vvs 0-4mh KLAR.indd 17
Kapitel 1 | Historik
1-rörssystem, så kallat ”Geysersystem”. Våningsvärmeledningssystemet utgör ett special fall då den kombinerade köksspisen och pannan ligger på samma våning som radiatorerna.
2011-12-14 15.10
18 Under 1980-talet gjorde värmepumpen sin entré på marknaden. Man började inse att oljan kommer att ta slut, och att förbränning av fossila bränslen är skadligt för jordens klimat. Även på biobränslesidan hände det mycket under denna tid. Skogsindustriernas restprodukter förädlades till bland annat träpellets. Villaägare som tidigare eldat med olja kunde nu installera pelletsbrännare i sina oljepannor i stället. Pelletsbrännare monterad i värmepanna.
vvs 0-4mh KLAR.indd 18
Men de största investeringarna gjordes i värmeverken. Där är pannorna numer anpassade så att de kan använda olika slags biobränslen.
2011-12-14 15.10
19 Byggnadsmaterialens isoleringsförmåga har stor betydelse för hur bra huset håller kvar värmen om vintern, men även hur bra det kan stå emot sommarens hetta. Fönstrens storlek och placering är också avgörande för inomhusklimatet. De bestämmer hur mycket solinstrålning man kan dra nytta av på vintern, men även hur mycket solinstrålning man måste kyla bort på sommaren. I sydliga delar av världen bygger man ofta hus helt av sten – dels för att det fi nns gott om detta material men också för att få en sval och jämn inomhustemperatur året runt. Ett stenhus med tjocka väggar lagrar sommarens värme långt in på hösten, och vinterns kyla långt in på våren och sommaren. När det behövdes ytterligare kyla på sommaren, fyllde men förr i tiden lerkrus med vatten som kyldes ned av vindarna utomhus. Därefter placerades krusen inomhus, där vattnet fick avdunsta och på så sätt kyla av luften. Detta är det äldsta kända systemet för så kallad komfortkyla.
Kylning av rumsluften med takapparater.
Kylsystem i större skala började utvecklas ungefär samtidigt som centralvärmen. I början fick vanliga radiatorer fungera som avkylningsytor, men i dag skapas komfortkyla med hjälp av avancerad installationsteknik. För mindre system skapas kylan ofta med hjälp av kompressordrivna aggregat. Man kan också dra nytta av kallt grundvatten eller sjövatten, och då ofta i kombination med en värmepump. I större städer erbjuds så kallad fjärrkyla, som är ett stort system dit exempelvis kontorsfastigheter kan ansluta sig på samma sätt som till fjärrvärme.
Kapitel 1 | Historik
vvs 0-4mh KLAR.indd 19
2011-12-14 15.10
SYSTEMKUNSKAP
SYST EM KU NSK AP
Jörgen Björklund | Peter Ohlsson
Den här faktaboken riktar sig till alla som behöver grundläggande kunskaper om de olika tekniska system som finns för uppvärmning, kylning, ventilation och vattenförsörjning i en byggnad.
SYSTEMKUNSKAP
Här beskrivs hur systemen som har gjort att våra bostäder och andra lokaler har utvecklats under åren. Boken beskriver vilka förutsättningar och regler som gäller för att kunna utföra arbetet så att det blir rätt från början. I våra byggnader finns idag en styr och övervakningsteknik som gör våra byggnader mer energisnåla än tidigare. Detta system och dess komponenter beskrivs i boken. Idag tar vi för givet att vi har en inomhuskomfort i våra byggnader som är reglerade av de system som finns för värme och kyla, så har det inte alltid varit. Det kan man läsa om i den här boken. Till den här faktaboken finns en webbtjänst som innehåller bl.a. inlämningsuppgifter och övningsuppgifter som är självrättande.
Best.nr 47-08558-3 Tryck.nr 47-08558-3
omslag vvs denna.indd 1
Liber
Läs mer på www.liber.se/elaromedel
Jörgen Björklund | Peter Ohlsson
ch o S VV e h g i t fas 2011-12-14 13.12