9789144055619 by Smakprov Media AB

Catarina Warfvinge Mats Dahlblom | Projektering av VVS-installationer

Catarina Warfvinge är universitetslektor i Installationsteknik vid Lunds Tekniska Högskola och Energi- och miljöchef på Bengt Dahlgren AB. Mats Dahlblom är universitetsadjunkt i Installationsteknik på Lunds Tekniska Högskola med ett förflutet både som byggkonsult och VVS-projektör.

Projektering av VVS-installationer VVS-installationernas viktigaste uppgift är att skapa ett gott inneklimat i byggnader vilket sker med systemen för värme, ventilation och komfortkyla. För vår bekvämlighet behövs dessutom tapp- och spillvattensystem. Att få alla VVS-system att fungera väl och energieffektivt i samverkan med hus och brukare är en komplex uppgift, som kräver att VVS-projektören har en helhetssyn. Byggprocessen kan delas in i tre skeden; projektering, byggande och förvaltning. Fokus i denna bok ligger på projektering av VVSinstallationerna och ger grundläggande kunskap om hur installationssystem väljs, utformas och dimensioneras utifrån brukarnas krav på inneklimat. För god funktion krävs dessutom samarbete med VVS-entreprenörerna redan under projekteringen. Boken är i huvudsak skriven för studenter på universitet, högskolor och yrkeshögskolor. Den kan också läsas av yrkesverksamma som vill förstå bakgrunden till VVS-projektörens val av system, beslut om storlek och placering av rör, kanaler, ventilationsanordningar i rummet, värmare etc.

Art.nr 33413

www.studentlitteratur.se

978-91-44-05561-9_01_cover.indd 1

Projektering av VVS-installationer

Catarina Warfvinge Mats Dahlblom 2010-08-23 11.12

Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av lagen om upphovsrätt. Kopiering, utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-Presskopias avtal, är förbjuden. Sådant avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsBOordnare t.ex. kommuner/universitet. För information om avtalet hänvisas till utbildningsBOordnarens huvudman eller BONUS-Presskopia. 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. Denna trycksak är miljöanpassad, både när det gäller papper och tryckprocess.

Art.nr 33413 ISBN 978-91-44-05561-9 Upplaga 1: Omslag: Francisco Ortega © Catarina Warfvinge, Mats Dahlblom och Studentlitteratur 2010 www.studentlitteratur.se Studentlitteratur AB, Lund Printed by Graficas Cems S.L , Spain 201

Förord

Denna bok är avsedd att användas vid grundutbildning av civilingenjörer i väg och vattenbyggnad, högskoleingenjörer med inriktning byggnadsteknik, energiteknik och installationsteknik samt på yrkeshögskolor, m fl. Förhoppningsvis kommer den även till användning för yrkesverksamma inom andra delar av byggbranschen, som vill veta mer om grunderna för VVS-konstruktörens beslut om systemval och utformning. Vi vill ge studenterna grundläggande kunskap om installationstekniska system, hur respektive komponenter fungerar och hur dessa som helhet fungerar som system. Avsikten är dessutom att ge en grundläggande dimensioneringsfärdighet för de vanligaste systemen. Anledningen till de många beräkningsuttrycken är att vi är övertygade om att detta ger en djupare förståelse för hur de installationstekniska systemen fungerar. Boken är första upplagan av en omfattande revidering av det tidigare kompendiet ”Installationsteknik AK för V” som vi använt på Lunds Tekniska Högskola sedan 1994. Vi har främst utgått från vad vi anser att studenterna i de kurser vi undervisar i behöver, men vi har också sneglat på behovet av projekteringshjälp på grundnivå i VVS-branschen. Vi har försökt att hitta bra illustrationer, många kommer från tillverkare – tack för ert bistånd, och lika många har vi knåpat ihop själva. Vi tar dock gärna emot tips på ännu fler eller bättre. Trots många genomläsningar är det oundvikligt att fel stannat kvar, vår förhoppning är dock att de inte är av de allvarligare slagen. Vi tar tacksamt emot både större och mindre synpunkter, på innehåll, upplägg, osv från både studenter, lärare och andra som kommer i närkontakt med boken. Catarina är universitetslektor i Installationsteknik på LTH och har erfarenhet som Energi- och miljöchef på Bengt Dahlgren AB. Mats är sedan många år universitetsadjunkt i Installationsteknik på LTH med förflutet både som byggkonsult och VVS-projektör. Vi har båda flerårig erfarenhet av att undervisa i installationsteknik på många utbildningar på olika nivåer och har mottagit utnämningar som bästa lärare. Lund i augusti 2010 Catarina Warfvinge catarina.warfvinge@hvac.lth.se © C WARFVI NGE , M DAHLBLOM OCH STUDENTLITTERATUR

Mats Dahlblom mats.dahlblom@hvac.lth.se I

Innehållsförteckning

1 | Inneklimat för komfort och hälsa 1.1 Termisk komfort 1.1.1 Klädsel 1.1.2 Aktivitetsgrad 1.1.3 Lufttemperatur 1.1.4 Medelstrålningstemperatur och operativ temperatur Medelstrålningstemperatur Operativ temperatur

1.1.5 Lufthastighet

1:1 1:2 1:3 1:4 1:4 1:5 1:5

1:6

Diskomfort till följd av kallrasdrag

1:7

1.1.6 Luftfuktighet 1.1.7 Ytterligare temperaturbegrepp

1:8 1:8

Ekvivalent temperatur Strålningstemperaturasymmetri Riktad operativ temperatur Vertikal temperaturgradient Golvtemperatur

1.1.8 Bedömning av termiskt klimat PMV- och PPD-index Klassificering av inneklimatet Fangers komfortekvation

1.1.9 Myndigheter om termiskt rumsklimat Vistelsezon

1.1.10 Beräkning av riktad operativ temperatur enligt BBR 1.2 Luftkvalitet 1.2.1 Ventilationsflöde och koldioxidhalt 1.2.2 Ventilationsflöde och lukt 1.2.3 Ventilationsflöde och fukt 1.2.4 Ventilationsflöde och värme 1.2.5 Ventilationsflöde och andra föroreningar Radon Tobaksrök Damm, dammkvalster och annan biologisk tillväxt Ozon Emissioner från byggnadsmaterial och inredning Bestämning av ventilationsflöde med hänsyn till emissioner Olf och decipol

1.2.6 Sjukahus-sjukan 1.2.7 Beräkning av föroreningskoncentration 1.3 Fuktig luft Torr temperatur Våt temperatur © C WARFVI NGE , M DAHLBLOM OCH STUDENTLITTERATUR

1:8 1:8 1:8 1:9 1:9

1:9 1:10 1:12 1:13

1:14 1:15

1:16 1:19 1:19 1:20 1:20 1:21 1:22 1:22 1:23 1:24 1:24 1:24 1:25 1:25

1:26 1:26 1:27 1:28 1:28

III

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Vatteninnehåll Relativ luftfuktighet Luftens daggpunktstemperatur Entalpi

1.3.1 Mollierdiagram

1:28 1:29 1:29 1:29

1:30

Värmning Torr kylning Våt kylning Blandning av två luftmängder Befuktning av luft med vatten Daggpunkten i Mollierdiagrammet

1.4 Lite om ljus och ljud 1.4.1 Regler om ljusnivå 1.4.2 Regler om ljudnivå

1:33 1:33 1:34 1:35 1:36 1:37

1:38 1:38 1:39

2 | Ventilation Luftflödesbegrepp VVS-konstruktörens uppgift - ventilationssystem

2.1 Hur mycket ventilationsluft behövs? 2.1.1 Luftflöde i bostäder 2.1.2 Luftflöde i lokalbyggnader 2.1.3 Ventilationskrav i industrier

2:5 2:6 2:7 2:8

2.2 Olika typer av ventilationssystem

2:8

Val av ventilationssystem

2:9

2.2.1 Självdragsventilation, typ S Drivkrafter Kanaler i självdragssystem Självdragssystem och inneklimat Självdragssystem och energi Sammanfattning av självdragsystems för- och nackdelar Fläktförstärkt självdrag, typ FFS Sammanfattning av FFS-systemets för- och nackdelar

2.2.2 Frånluftsventilation, typ F Kanalerna i ett frånluftssystem Lufttillförsel Frånluftsdon Frånluftssystem och inneklimat Frånluftssystem och energi Frånluftsventilation med värmepump, typ FVP Sammanfattning av frånluftssystems för- och nackdelar

2:9 2:10 2:11 2:11 2:11 2:12 2:12 2:13

2:13 2:13 2:14 2:14 2:15 2:15 2:15 2:16

2.2.3 Till- och frånluftsventilation med återvinning, typ FTX

2:16

Luftbehandlingsaggregat och kanaler FTX-system och inneklimat FTX-system och energi Sammanfattning av FTX-systemets för och nackdelar

2:17 2:17 2:18 2:18

2.3 Principer och donplacering i FTX-system 2.3.1 Omblandande ventilation Kastlängd

2:18 2:19 2:20

2.3.2 Luftstrålar och luftrörelser vid omblandande ventilation Cirkulär stråle Coandaeffekten

2:21 2:22 2:24

2.3.3 Placering av tilluftsdon vid omblandande ventilation IV

2:2 2:4

2:25

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Bakkantsinblåsning Framkantsinblåsning Fasadapparat Takplacerade tilluftsdon

2.3.4 Deplacerande ventilation Närzon

2.3.5 Både deplacerande och omblandande 2.3.6 Frånlufts- och överluftsdon 2.3.7 Specialfall av luftströmning i rum

2:25 2:26 2:26 2:28

2:29 2:30

2:31 2:32 2:34

Hinder för luftstrålen Kortslutningsströmning Stagnationszon Envägsströmning

2:34 2:34 2:35 2:35

2.3.8 Mått på ventilationens funktion

2:36

Ventilationseffektivitet Luftutbyteseffektivitet

2:36 2:37

2.4 Komponenter i ett luftbehandlingsaggregat 2.4.1 Uteluftsintag 2.4.2 Spjäll 2.4.3 Filter

2:38 2:39 2:40 2:41

Filter i ventilationssystemet Mekanismer för filtrering Filtermaterial Filterklasser

2:42 2:43 2:44 2:45

2.4.4 Luftvärmare i luftbehandlingsaggregat

2.4.5 2.4.6 2.4.7 2.4.8

2:48

Dimensionering av luftvärmebatteri Reglering av luftvärmebatteriets effekt Frysrisk

2:49 2:50 2:51

Luftkylare i luftbehandlingsaggregat Luftfuktare Avfuktare Värmeåtervinning

2:51 2:52 2:52 2:52

Temperaturverkningsgrad Roterande värmeväxlare Plattvärmeväxlare Vätskekopplad värmeväxlare Återluftföring

2:53 2:54 2:56 2:57 2:58

2.4.9 Fläktar Radialfläkt Kammarfläkt Axialfläkt Fläktkurva Systemkurva Fläktars elbehov Omräkning av fläktdata Fläktdiagram från tillverkare Luftflödesreglering av radialfläktar Reglering av axialfläkt Sammanfattning av reglersätt Två fläktar i samma system Fläktar och ljudnivå Eleffektiva fläktar, SFP och VAS-klass

2:58 2:59 2:61 2:61 2:62 2:63 2:65 2:67 2:68 2:69 2:71 2:72 2:72 2:73 2:73

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

2.5 Utformning av ett kanalsystem 2.5.1 Ventilationskanaler 2.5.2 Utformning av kanalsystemet Varför symmetriskt kanalsystem? Korta kanaler och få böjar med tillräckligt avstånd Varför inte don direkt på kanalen?

2.5.3 Ventilationssystemets lufttäthet Läckfaktor och täthetsklasser

2:74 2:75 2:77 2:78 2:80 2:81

2:81 2:81

2.5.4 Kanalisolering 2.5.5 Rengöring av kanaler

2:83 2:84

2.6 Dimensionering av kanalsystem 2.6.1 Dimensioneringsmetoder

2:84 2:85

Metoden lika friktionstryckfall Metoden lika lufthastighet i samma kanaltyp Metoden konstant diameter

2:85 2:85 2:86

2.6.2 Tryck i kanalsystem 2.6.3 Tryck och tryckfall i ventilationssystem

2:86 2:88

Tryckfall i ventilationskanaler Tryckfall över detaljer Tryckfall över aggregatdelar Kanalsystemeffekter

2.6.4 Bestämning av fläkttryck och spjällens strypning Beräkningsmetod för dimensionering av fläkten Beräkning av strypning för rätt fördelning av luftflödena Hur stora är tryckfallen? Förenklad beräkningsgång för dimensionering av FTX-system

2.7 Ljudalstring och ljuddämpning i ventilationssystem

2:88 2:91 2:96 2:97

2:97 2:97 2:98 2:99 2:100

2:101

Fläkten som ljudkälla Kanaler och don som ljudkällor Ljuddämpare

2:101 2:101 2:102

2.8 Obligatorisk ventilationskontroll

2:103

3 | Komfortkyla Projektering av komfortkyla

3:1

3.1 Bestämning av kyleffektbehov 3.1.1 Val av inneklimat 3.1.2 Begränsning av solvärmetillskott 3.1.3 Begränsning av internt värmetillskott 3.1.4 Värmelagringsförmåga och Nattkyla

3:1 3:2 3:3 3:6 3:6

3.2 Distribution av kyla och rumssystem 3.2.1 Luftburen kyla

3:7 3:7

CAV-system VAV-system DCV-system Donplacering vid kylning med luft

3:8 3:9 3:9 3:10

3.2.2 Vattenburen kyla

3:10

Kylbaffel Kylpaneler Fasadapparat

3:10 3:11 3:12 © C WARFVINGE , M DAHLBLOM OCH STUDENTLITTERATUR

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Fläktkonvektor Vattenkyla i bjälklag

3.3 Produktion av kyla 3.3.1 Kylmaskin 3.3.2 Fjärrkyla 3.3.3 Frikyla 3.3.4 Evaporativ kyla 3.3.5 Sorptiv kyla 3.3.6 Snökyla

3:13 3:13

3:13 3:14 3:16 3:17 3:17 3:18 3:19

4 | Värme Värmesystemets uppbyggnad VVS-konstruktörens arbetsuppgifter

4:1 4:2

4.1 Värmeeffekt- och energibehov 4.1.1 Bestämning av värmeeffektbehov

4:3 4:3

Dimensionerande vinterutetemperatur Dimensionerande innelufttemperatur Byggnadens värmebalans Värmesystemets effektbehov, Pw och Pdim

4.1.2 Byggnadens energibehov Beräkning av värmeenergibehov Beräkning av totalt energibehov för en bostad

4:4 4:8 4:8 4:13

4:13 4:15 4:21

4.2 Rumsvärmare i värmesystemet 4.2.1 Radiatorer

4:22 4:23

Radiatorers värmeavgivning Luftströmning vid radiatorer

4:24 4:28

Konvektorer Kamflänsrör Släta rör Golvvärme Takvärme Fasadapparat Direktverkande elradiatorer Varmluftssystem

4:29 4:31 4:31 4:31 4:33 4:34 4:34 4:35

4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.2.9

4.3 Distributionssystem 4.3.1 Utformning av rörsystem

4:35 4:36

Ettrörssystem Tvårörssystem Trerörssystem

4:37 4:38 4:40

4.3.2 Ventiler i ett värmesystem 4.3.3 Expansionskärl

4:40 4:43

Öppna expansionskärl Slutna expansionskärl

4:44 4:45

4.3.4 Luftningsanordning 4.3.5 Cirkulationspump

4:46 4:47

Pumpkurvor

4:48

4.3.6 Rör och utförande

4:49

Montering av rör Isolering av rör Rörs längdutvidgning

4:51 4:52 4:53

VII

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

4.4 Dimensionering av rör och cirkulationspump 4.4.1 Dimensionering av rör 4.4.2 Beräkning av tryckfall

4:55 4:55 4:56

Tryckfall i raka rör Tryckfall i komponenter Tryckfall i apparater

4:56 4:60 4:61

4.4.3 Dimensionerande rörsträcka

4:61

Dimensionering av cirkulationspump

4:63

4.5 Reglering av tillförd värme 4.5.1 Effektreglering med shunt 4.5.2 Effektreglering vid fjärrvärme 4.5.3 Effektreglering med termostatventil

4:64 4:64 4:66 4:67

4.6 Värmeproduktion 4.6.1 Fjärrvärme

4:67 4:67

Produktionsanläggning Fjärrvärmecentral Enstegskoppling Tvåstegskoppling Trestegskoppling

4:68 4:69 4:71 4:71 4:72

4.6.2 Lokal värmeproduktion

4:73

Värmepanna som värmekälla Värmepump som värmekälla Uteluftsvärmepump Ytjordvärmepump och sjövärmepump Grundvatten- och bergvärmepump Frånluftvärmepump Sol som värmekälla

4:73 4:74 4:75 4:76 4:77 4:78 4:78

5 | Tappvatten 5.1 Tappvatteninstallation – översikt

5:1

5.2 Krav på dricksvatten 5.2.1 Kallvattentemperatur 5.2.2 Varmvattentemperaturer

5:3 5:4 5:4

Legionella ska undvikas

5:4

5.3 Rör och armaturer 5.3.1 Isolering av tappvattenledningar 5.3.2 Vattenmätare 5.3.3 Avstängningsventiler 5.3.4 Återströmningsskydd 5.3.5 Branschregler för att förhindra Vattenskador

5:5 5:5 5:6 5:6 5:6 5:7

5.4 Varmvattenberedning 5.4.1 Direktväxling 5.4.2 Förrådsberedning 5.4.3 Varmvattenberedning med solvärme 5.4.4 Effektbehov för varmvattenberedning 5.4.5 Varmvattencirkulation, VVC

5:8 5:8 5:8 5:9 5:10 5:11

Bestämning av dimensionerande vvc-flöde

5:12

VIII

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

5.5 Dimensioneringsförutsättningar 5.5.1 Normflöde 5.5.2 Sannolikt flöde 5.5.3 Lägsta och högsta tillåtna vattentryck 5.5.4 Tryckslag Teori bakom tryckvågor Mer om tryckslag 5.5.5 Skydd mot frysning

5:12 5:13 5:13 5:14 5:15 5:15 5:16 5:16

5.6 Dimensioneringsmetoder 5.6.1 Förenklad metod för dimensionering Moment i den förenklade metoden 5.6.2 Beräkningsmetoden

5:17 5:18 5:18 5:22

6 | Avlopp 6.1 Spillvattensystem – en översikt Kommunal eller gemensam VA-anläggning Egen avloppsrening

6.2 Komponenter i spillvattensystem 6.2.1 Luktspridning ska förhindras Vattenlås Luftning 6.2.2 Vattenskador ska förebyggas Golvavlopp Spygatt

6.2.3 Rensanordningar förhindrar översvämning 6.2.4 Avskiljare för att skydda allmänna nätet 6.2.5 Pumpning när inte självfall fungerar

6:1 6:3 6:3

6:3 6:4 6:4 6:4 6:5 6:5 6:6

6:6 6:7 6:8

6.3 Spillvattenledningarnas dragning 6.3.1 Ledningsmaterial

6:9 6:11

Plast och gjutjärn Övriga material

6:11 6:12

6.4 Dimensionering av spillvattensystem Två metoder för dimensionering

6.4.1 Dimensioneringsmetod enligt svensk praxis 6.4.2 Dimensionering enligt metoden europeisk standard Dimensionering enligt den europeiska metoden

6.4.3 Mer om enskilt avlopp

6:12 6:13

6:14 6:17 6:17

6:21

Källsortering

6:23

6.5 System för dagvatten 6.5.1 LOD och LUD 6.5.2 System för takavvattning 6.5.3 Fullflödessystem

6:23 6:24 6:24 6:25

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

7 | Råd om redovisning 7.1 Redovisning

7:1

7.2 Ritningar 7.2.1 Planer och scheman 7.2.2 Isometrisk ritning 7.2.3 Beteckningar på ledningar och kanaler 7.2.4 Horisontella och vertikala ledningar på planer

7:2 7:2 7:6 7:6 7:7

7.3 Symboler i VVS-handlingar

7:9

7.4 Beskrivningar

7:12

Appendix Sakregister

3 | Komfortkyla

I lokalbyggnader tillförs mycket värme genom solinstrålning, belysning, kontorsapparater, brukare etc. I kombination med att klimatskalet är välisolerat och tätt är värmetillskottet större än värmeförlusterna vilket resulterar i övertemperaturer inomhus – även när det är kallt ute. För att hålla temperaturen på komfortabel nivå installeras komfortkyla. Bostäder behöver inte kylas, dels är det interna värmetillskottet mindre dels är acceptansen större mot höga temperaturer. I denna bok behandlas endast begrepp och principer för komfortkylsystem, och inga dimensioneringsmetoder. Moment vid projektering av komfortkyla

1. Kyleffektbehovet i varje rum bestäms och ska försöka reduceras med passiva åtgärder som att analysera om det är möjligt att ge avkall på låg temperatur inomhus, utnyttja solskydd och minska internt genererad värme. 2. Undersök möjligheten att kyla rummen med det hygieniska ventilationsflödet, dvs det normenliga luftflödet. 3. Om inte inneklimatkraven uppfylls väljs antingen ett  VAV-system där ventilationsluften kyler  vattenburet kylsystem 4. Välj och dimensionera kylkälla.

3.1 Bestämning av kyleffektbehov Det dimensionerande kyleffektbehovet bestämmer storleken på komfortkylsystemet. Det anges med nyckeltalet W/m2Atemp som i kontor kan vara uppemot 100 W/m2 och ännu mycket högre i datorsalar. Storleken beror på vilken verksamhet som bedrivs och då speciellt:   

komfortkrav (innetemperatur) belysning och elapparater antal personer

3:1

KOMFORTKYLA

Byggnads- och installationstekniska faktorer som har betydelse för kylbehovet är 



Solinstrålning som beror på o fönsterstorlek o fönsterorientering o fönsters energitekniska egenskaper o solskydd Ventilation o ventilationsflöde o tilluftstemperatur o drifttid Värmelagringsförmåga som beror på o stomtyp o ytskikt o möbler och inredning

Kylbehovet beräknas genom att ställa upp en värmebalans som inkluderar internt genererad värme, värmetransport genom klimatskalet och via ventilationsluften, på samma sätt som när värmebehov ska bestämmas, se Kapitel 3 Värme. I praktiken är beräkningarna komplicerade eftersom både värmebalansen och inomhustemperaturen påverkas av värmelagring i byggnadsmaterial, stomme och inredning och därför krävs datorbaserade beräkningsprogram. Handberäkningar utan hänsyn till värmelagring kan kraftigt överskatta det verkliga kylbehovet. Kyleffektbehovet undersöks för varje rum och då kontrolleras om aktiv kylning verkligen behövs och i så fall hur stor installerad kyleffekten som behövs. I bostäder används inte komfortkylsystem och där undersöks istället hur hög övertemperaturen blir och passiva åtgärder som solskydd och minskad fönsterstorlek kan bli aktuella. 3.1.1

VAL AV INNEKLIMAT

Det finns inte någon standardmetod för att bestämma vilka temperaturer som ska användas för att dimensionera komfortkylsystem, dvs det saknas både dimensionerande utomhustemperatur och dimensionerande inomhustemperatur. En övre tillåten temperatur inomhus bedöms av myndigheter. Socialstyrelsen t ex anser att det föreligger olägenhet för människors hälsa om den operativa temperaturen sommartid varaktigt överstiger 26 °C eller kortvarigt 28 °C. Arbetsmiljöverket ger som råd att det termiska klimatet ska undersökas närmare om lufttemperaturen vid lätt och stillasittande arbete varaktigt överstiger 26 °C, se vidare kapitel 1 ”Inneklimatkrav för hälsa och komfort”. 3:2

KOMFORTKYLA

Många fastighetsägare ser ett marknadsvärde i att erbjuda sina brukare svalt inomhus även under värmeböljor, men ju lägre rumstemperatur desto större blir komfortkylsystemet och desto mer kylenergi går åt. Dessutom är vi normalt mer lättklädda sommartid och accepterar därför högre inomhustemperatur än under vintern. Ett komfortkylsystem blir överdimensionerat om det oavsett utetemperatur alltid ska hålla t ex 23 °C inomhus. Komfortkrav bör istället formuleras att gälla upp till en viss utetemperatur och vid en viss relativ luftfuktighet. Om det blir varmare ute får man acceptera att det också blir varmare inomhus. Ett vanligt sätt att ställa inneklimatkrav sommartid har varit att använda det så kallade P25-kravet som innebär att inomhustemperaturen får lov att överstiga 25 ºC under maximalt 10 % av arbetstiden under juli månad. Kravet kan på samma sätt formuleras med nivåerna P26, P27 etc. Klimatkraven kan också formuleras som accepterad rumstemperaturen under hela året och med en viss varaktighet, se Figur 3.1. Diagrammet i figuren visar att temperaturen under 80 timmar per år överstiger en viss temperatur. Metoden kan också användas för att ange den nedre temperaturgränsen, dvs för uppvärmning. Temperatur, °C

26°C 25°C 24°C

20°C

Högsta temperatur sommartid Lägsta temperatur vintertid

100

200

300

400

500

Arbetstimmar per år 80 arbetstimmar

Figur 3.1 Varaktighetskurva för accepterade temperaturnivåer inomhus. Källa: Byggnaden som tekniskt system, Abel&Elmroth.

3.1.2

BEGRÄNSNING AV SOLVÄRMETILLSKOTT

Den största värmetillförseln orsakas av solen. Solvärmen som träffar en kvadratmeter fönster kan uppgå till 700 W. I Figur 3.2 kan man avläsa hur stor solstrålningen är i W/m2fasad mot öster, söder och väster vid olika klockslag vid sommarsolstånd och höst/vårdagsjämning. I ett kontorsrum med 3 m2 fönster kommer en solig marsdag knappt 2 000 W att tillföras. Ett vanligt fönster släp© C WARFV INGE , M DAHLBLOM OCH STUDENTLITTERATUR

3:3

KOMFORTKYLA

per igenom ca 75 % av solenergin, dvs 1500 W, vilket i normalfallet motsvarar ca 130 W/m2golv. Detta kan jämföras med installerad belysningseffekt på ca 10 W/m2 golv. Det är alltså stor idé att avskärma för solinstrålning. W/m2 650 600

mars och sept

500

juni

400 300 200 100 0

W/m2 15 14 13

12 11

600

juni

17 kl

Mot söder

6 5 4 kl Mot öster

500 400

mars o sep

300 200 100 0

9 10 11 12 Mot väster

13 14 15

16 17 18

20 kl

Figur 3.2 Instrålad solvärme mot en m2 vertikal yta under en dag i mars/september och en i juni.

I princip står valet mellan följande huvudtyper av solavskärmning, var för sig eller i kombination    

yttre solskydd mellanliggande solskydd inre solskydd solskyddsglas

Yttre solskydd hindrar solvärmen effektivast eftersom värmen inte ens kommer in i rummet. Takutsprång, balkonger eller speciella skärmtak kan fungera som fasta solskydd. Alternativen är markis, markisolett, se Figur 3.3, fasadpersienn 3:4

KOMFORTKYLA

eller screen som fälls ut antingen av brukarna själva eller automatiskt efter solintensitet eller rumstemperatur. Mellanliggande solskydd monteras mellan fönsterglasen, som t ex persienner. Invändiga solskydd kan vara gardiner, persienner, rullgardiner etc. De invändiga ger lägst skydd men behövs för att brukarna ska kunna reglera ljuset och bländningen. För värmens skull bör de kompletteras med yttre solskydd.

Figur 3.3 Fönstermarkis och markisolett. Källa: Rollo Rieper.

Solskyddsglas har en solskyddande egenskap som beskrivs med det så kallade g-värdet som i procent anger hur stor del av den solenergi som träffar glasets utsida som tillförs rummet. En vanlig glasruta har g-värdet 0,75, dvs 75 % av den sol som faller mot glaset passerar och tillförs rummet. g-värde kallas ibland total transmittans, TST. Det finns solskyddsglas med g-värde ner under 0,15, dvs som endast släpper igenom 15 % av solvärmen. I exemplet med kontorsrummet ovan skulle solskyddsglas endast begränsa solvärmetillskottet till ca 20 istället för 130 W/m2. Solskyddsglas finns ofärgade, tonade (brons, gråa, gröna, blå etc), eller belagda med reflekterande skikt. De hindrar solvärmen antingen genom att den absorberas eller reflekteras. Dagsljusinsläppet påverkas av solskyddsglas, Utvecklingen av solskyddsglas går dock snabbt och numera finns glas som släpper in mycket ljus samtidigt som de är bra på att skärma av solvärme. Tyvärr reduceras solvärmeinstrålningen inte bara under sommaren när det är önskvärt utan också under vintern då den skulle ha minskat uppvärmningsbehovet. Fördelen med ett lågt gvärde är att kylenergibehovet minskar, men samtidigt ökar behovet av värmeoch belysningsenergi under vinterdagarna.

3:5

KOMFORTKYLA

3.1.3

BEGRÄNSNING AV INTERNT VÄRMETILLSKOTT

All el som tillförs rummen blir värme och bidrar till övertemperaturer och ett ökat kylbehov. I arbetsrum är installerad effekt för belysning ca 8 – 10 W/m2, i korridorer, eller så kallade sekundärytor, är den drygt hälften så stor. Ett sätt att minska el till belysning är att styra den efter närvaro och reglera (”dimma”) den efter dagsljusnivån. Nyare datorer och andra kontorsapparater är utrustade med energisparläge som bör utnyttjas för att minska behovet av komfortkyla. I Tabell 3.1 ges några exempel på storlek på internt generad värme. Tabell 3.1 Exempel på interna värmetillskott. Verksamhet Dagis

3.1.4

Personvärme

Belysning

Elapparater

(W/m2Atemp)

Kontor

Skolor

VÄRMELAGRINGSFÖRMÅGA OCH NATTKYLA

Värmetröghet är en kombination av byggnadsmaterials värmeackumulerande och värmeledande förmåga samt densitet. Populärt uttrycks värmetröghet som lätt eller tung stomme vilket inte är helt fel då densiteten har stor inverkan. Materialparametern värmeeffusivitet kallas egenskapen som avgör hur ”tungt” ett byggnadsmaterial är, dvs hur bra det är på att snabbt laddas med värme och förmågan att lagra den. Byggnadstekniskt finns ingen väldefinierad gräns mellan lätt och tung stomme. En lätt konstruktion kan vara en kombination av en bärande konstruktion av reglar (tunnplåt eller trä) och lätta bjälklag, medan tung kallas en konstruktion där bjälklag, ytterväggar (mot varma sidan) och mellanväggar är av t ex betong. Nattkyla innebär att byggnaden kyls nattetid genom att ventileras med sval uteluft. Utetemperaturen under sommarnätter är oftast tillräckligt låg för att kyla väggar och bjälklag. Effektivast är nattkyla om rummen har material med hög värmetröghet som exponeras mot rumsluften. och kan därför inte helt täckas med mattor, undertak, paneler etc. Brukarna måste dessutom acceptera att temperaturen varierar något under dagen. Det finns idag beprövade sätt att aktivera stommens värmetröghet där kanalerna i håldäckbjälklag utnyttjas för att kylas med luft. Ventilationen behöver inte vara igång hela natten, endast tills temperaturen inomhus sjunkit till en viss nivå. Den fläktel som krävs för nattdriften är oftast marginell i förhållande till sparad kylenergi och kyleffekt. 3:6

KOMFORTKYLA

Under dygnet hinner inte värmen tränga in mer än någon decimeter i konstruktionen så det lönar sig inte att satsa på väldigt kraftiga konstruktioner för den här sakens skull. Beräkningar av effekten av nattkyla måste ske med ett datorprogram som dynamiskt hanterar internt genererad värme, sol, ventilation, termiska och värmelagrande egenskaper.

3.2 Distribution av kyla och rumssystem Distribution av kyla (egentligen borttransport av värme) i en byggnad kan antingen ske med ventilationsluft eller med ett vattenburet kylsystem. Om kylbehovet är måttligt kan ventilationssystemet få en dubbel funktion, dvs att både ventilera och kyla. Om kylbehovet är stort behövs ett vattenburet komfortkylsystem och ventilationssystemets enda uppgift blir då att hålla luften ren. 3.2.1

LUFTBUREN KYLA

Ventilationssystemets primära uppgift är att hålla luften ren, men om värmeöverskottet är måttligt kan det dessutom utnyttjas för kylning. Ventilationens förmåga att föra bort värme (kyla) beror dels på tilluftens undertemperatur jämfört med rumtemperaturen dels av storleken på luftflödet. Det kan ur komfortsynpunkt vara problematiskt att tillföra luft som är kallare än +15 ºC, det är dock inte omöjligt men måste föregås av noggranna analyser. Ju större ventilationsflöde och kallare tilluft desto större är risken för drag i vistelsezonen. Ventilationsluftens förmåga att föra bort värme beräknas med sambandet nedan, se också Figur 3.4.

P    c p  q  (T2  T1 ) där  = cp = q = T2 = T1 =

(W)

( 3.1)

densitet för luft, 1,2 kg/m3 specifik värmekapacitet för luft, 1000 J/kg°C luftflöde (m3/s) rumsluftens medeltemperatur (°C) tilluftens temperatur (°C)

3:7

KOMFORTKYLA

Figur 3.4 T1 är tilluftens temperatur och T2 är rummets medeltemperatur.

Ventilationssystem delas in i följande huvudgrupper beroende på möjligheterna att reglera eller styra storleken på ventilationsflödet:   

CAV-system, konstant luftflöde VAV-system, variabelt luftflöde reglerat efter behov DCV-system, behovsstyrt luftflöde

CAV-system

CAV-system betyder Constant Air Volume, konstantflödessystem, som innebär att till- och frånluftsflödena är konstanta under drifttiden (verksamhetstiden) oavsett hur mycket värme som alstras eller om rummen står tomma.

Figur 3.5 Exempel på kontorsrum med CAV-system, dvs ventilationsflödet är konstant så länge fläktarna är i drift.

Storleken på luftflödet väljs utifrån de hygieniska kvalitetskraven, dvs minst 7 l/s,person plus 0,35 l/s,m2 enligt Arbetsmiljöverket. Tilluftstemperaturen hålls 3:8

KOMFORTKYLA

konstant runt ca +18 C, men varieras ibland begränsat efter utetemperaturen. I Figur 3.5 visas ett exempel på ett rum med CAV-system, notera att systemet saknar rörliga delar, dvs flödesreglering saknas. VAV-system

VAV-system betyder Variable Air Volume, dvs variabelflödessystem, som innebär att ventilationsflödet under drifttiden kan variera. Det regleras efter rumstemperatur, koldioxidhalt eller personnärvaro och därmed kommer tomma rum att ventileras minimalt. En närvarogivare indikerar om rummet används och ökar ventilationsflödet. Flödesregleringen sker antingen med motordrivna spjäll eller motordrivna tilluftsdon. För att inte det varierande luftflödet i ett rum ska störa ventilationen i övriga rum, krävs tryckgivare och tryckhållande utrustning i kanalsystemet. Både tillufts- och frånluftsfläktarna måste kunna flödesregleras, se vidare Kapitel 2 Ventilation. VAV-systemet används i lokalbyggnader som kontor, skolor, hotell etc och kylbehovet sommartid bestämmer det maximala luftflöde som fläktar, aggregat och kanaler ska dimensioneras efter. Tilluftstemperatur ligger runt +15 ºC. I Figur 3.6 visas ett VAV-system där flödet regleras med ett motordrivet spjäll placerat i rummets undertak. Det dimensionerande ventilationsflödet för VAV-system är större än i ett CAV-system och därmed blir både kanalsystem och luftbehandlingsaggregat större.

Figur 3.6 Exempel på kontorsrum som ventileras med VAV-system. Ventilationsflödet regleras efter rummets temperatur, närvaro eller koldioxidhalt.

DCV-system

DCV-system står för Demand Controlled Ventilation, dvs behovsstyrd ventilation, som innebär att ventilationsflödet styrs antingen automatiskt efter hur © C WARFV INGE , M DAHLBLOM OCH STUDENTLITTERATUR

3:9

Catarina Warfvinge Mats Dahlblom | Projektering av VVS-installationer

Art.nr 33413

www.studentlitteratur.se

978-91-44-05561-9_01_cover.indd 1

Projektering av VVS-installationer

Catarina Warfvinge Mats Dahlblom 2010-08-23 11.12