9789147085323 by Smakprov Media AB

VÄRME OCH KYLA 1

VÄ RM E OCH K Y L A 1

Jörgen Björklund | Peter Ohlsson

Denna faktabok riktar sig till alla som behöver grundläggande eller fördjupande kunskaper om hur värme- och komfortkylsystem fungerar, och hur de ska installeras i våra byggnader. Den riktar sig främst till den som ska utbilda sig till VVS-montör, men kan även användas av den som är allmänt intresserad av ämnet.

VÄRME OCH KYLA 1

Vid nybyggnation ställer beställare och myndigheter krav på installationerna, som tillsammans med nyckelfaktorer som god funktion och lång hållbarhet förutsätter goda kunskaper hos den som utför arbetet. Denna bok utgör del ett av två om värme och kyla. Den inleds med en kort beskrivning av hur de tekniska installationerna är uppbyggda och hur de fungerar. Därefter behandlas enskilda apparater och komponenter som kan ingå i de olika systemen. Den behandlar även de vanligaste rörmaterialen och hur komponenterna ska sammanfogas, samt hur trycksättning och cirkulation av värme- och köldbärare fungerar. I del två avhandlas produktionsenheter och delsystem, för att avslutas med beskrivning av funktionerna i sammansatta system. Till den här faktaboken ﬁnns en webbtjänst som innehåller bl.a. inlämningsuppgifter och kunskapsfrågor som är självrättande.

Best.nr 47-08532-3 Tryck.nr 47-08532-3

värme o kyla 1omslag2.indd 1

Liber

Läs mer på www. liber.se/elaromedel

Jörgen Björklund Peter Ohlsson

och S V V he g i t s fa

2012-12-10 12.01

ISBN 978-91-47-08532-3 © 2012 Liber AB Författare: Jörgen Björklund, Peter Ohlsson Redaktör: Börje Pettersson Bildredaktör: Tore Allert Grafisk form: Ann-Christin von Reybekiel, Reybekiel Form AB Tecknade illustrationer: Mats Millberg, Infocar AB Foto: Maricé Ahlsén Misenmedia Övrigt foto: Tekniska verken Linköping 4-5, Kretsloppsrådet 17u, ABB 20, 21u, Logstor 29m, WehoFloors 51m, Ecodinamika 67ö, Castoline Scandinavia 73ö, 81u, Ian Maasing 82, Lafor 135m, Ann-Christin von Reybekiel: 117n, Grundfos 153ö, Svenskapump 153ö, Rinkabyrör 153ö, Shanghai Pacific Pump 153ö, Tekniska museet 155u, Energimyndigheten 160ö, h = höger, v = vänster, ö = över, u = undre, m= mitten Omslag samt vinjettillustrationer: Ann-Christin von Reybekiel. Första upplagan 1 Repro: Repro 8 AB, Stockholm Tryck: Kina 2013

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

V o Kyla framvagn.indd 2

2012-12-10 13.54

Vร RME OCH KYLA 1 Jรถrgen Bjรถrklund | Peter Ohlsson

Liber

V o Kyla framvagn.indd 3

2012-12-10 13.54

VÄRME OCH KYLA — För att värme- och komfortkylsystem ska kunna uppfylla de krav som ställs på funktion och hållbarhet, krävs kunskaper om såväl de enskilda komponenterna som hela det rörsystem som ska installeras.

Vi vill genom denna bok ge förutsättningar för läsaren att utveckla sina kunskaper om de värme- och komfortkylsystem som installeras i våra byggnader.

Att kunna stänga av installationerna eller att kunna injustera delsystem är förstås en självklarhet. Men det innebär också att det är nödvändigt med kunskap om olika slags ventiler. Att se till att ventilen har rätt funktion för sitt syfte samt att alla material uppfyller systemkraven är två viktiga delar i installationsarbetet.

Hur omvandlas bunden energi till värmeenergi? I värmepannor sker förbränning av olika bränslen, och det ställs en mängd krav på utrustningen för att den ska uppfylla såväl miljökrav som säkerhetskrav. I värmepumpar sker en process där den värme som finns i marken eller luften tas tillvara så att den kan användas i våra värmesystem. Omvänt kan denna process användas till att kyla ner våra byggnader, och en återvinning av den bortförda överskottsvärmen kan då användas för andra uppvärmningsändamål. För alla dessa funktioner krävs rör och komponenter som sammanfogas med rörledningar. I avsnitten om rör och material vill vi ge läsaren en grundläggande kunskap om olika rörmaterial och hur dessa kan användas. Kunskapen om plast är t ex ofta ganska låg, trots att plast är ett av våra mest använda material.

Liber | Värme och kyla 1

Det är också viktigt att ha kunskaper om vilka krav som gäller vid sammanfogning av de olika rörmaterialen.

V o Kyla framvagn.indd 4

2012-12-10 13.54

— FÖR DIN KOMFORT Värme- och köldbärare distribueras i installationerna med hjälp av cirkulationspumpar. Men cirkulationspumpar är inga evighetsmaskiner. De kräver drivenergi samt goda förutsättningar, t ex att fri luft och lösliga gaser evakueras från vätskan. Boken redogör för luft och andra gasers inverkan och vilka konsekvenser som kan uppstå om evakueringen inte efterlevs. En cirkulationspumps drivenergi står för en stor del av pumpens totala kostnad; investeringskostnaden är oftast liten jämfört med driftkostnaden. För att drivenergin ska ligga på en låg nivå, måste installationen vara rätt utformad och inställningarna korrekta.

Installationernas trycksättning är en viktig faktor. I ett värme- och komfortkylsystem sker påfyllning tills rätt tryck är uppnått. Under drift kommer värme- och köldbärarens expansionsfaktor påverka tryckhållningen, och ett konstant tryck kräver installation azv expansionskärl och tryckhållningsutrustning. Det är då viktigt att veta hur dessa funktioner ska installeras och hur de ska förberedas innan driftsättning. För att vvs-installationer ska bli korrekt installerade, driftsatta och omskötta, krävs också kunniga människor med goda yrkeskunskaper. Vi vill med detta läromedel ge en god grund för den fortsatta yrkeskarriären. Vi vill påpeka att detta är ett läromedel: vissa avsnitt baseras på branschpraxis eller består av beskrivande texter och ska inte räknas som fastställda lagar, regler eller andra styrande myndighetskrav. Katrineholm 2012 Jörgen Björklund Peter Ohlsson

Inledning

V o Kyla framvagn.indd 5

2012-12-10 13.54

1. VÄRME- OCH KYLSYSTEM Värmesystemets uppbyggnad

Kylsystemets uppbyggnad

2. RÖRMATERIAL Bygglagstiftningen

Stålrör

Användningsområde

Rörkvaliteter

Blårör Handelstub Tryckkärlstub

Förläggningsätt

Mekanisk påverkan

Fogmetoder

Liber | Värme och kyla 1

Elförzinkade stålrör

V o Kyla framvagn.indd 6

22 23 24

Användningsområde

Förläggningsätt

Mekanisk påverkan

Fogmetoder

Rostfria stålrör

Användningsområde

Rörkvaliteter

Förläggningsätt

Fogmetoder

2012-12-11 08.24

Kopparrör

Användningsområde

Rörkvaliteter

Raka hårda kopparrör Raka hårda målade kopparrör Glödgade kopparrör med plastmantel Isolerade glödgade kopparrör Tvillingrör med isolering Tunnväggiga glödgade kopparrör med plastmantel Förkromade raka kopparrör

Fogmetoder

Plaströr PE, PEX, PP

41 41 42 43 44 44 45

Rörkvaliteter och användningsområden

PE-rör (polyeten) PP-rör (polypropen) PEX-rör (tvärbunden polyeten)

49 50 51

Förläggningsätt Expansion Beräkning av längdförändringen

52 52 53

Fogmetoder

Mekanisk påverkan

Klamring och upphängning

3. HETA ARBETEN Krav på utbildningsarrangör

Krav på utbildningsinstruktör

Återkallande av utbildningsbevis

Certiﬁkatet för deltagaren

Säkerhetsregler för heta arbeten

Inledning

V o Kyla framvagn.indd 7

2012-12-10 13.54

Liber | Värme och kyla 1

4. FOGNINGSTEKNIK

V o Kyla framvagn.indd 8

Fogmetoder

Pressfog

Klämringskoppling

Gängfog

Flänsförband

Svetsfog med stålrör

Gassvetsning

Metallbågsvetsning (MMA- Manual Metal Arc)

Gasbågsvetsning (TIG- Tungsten Inert Gas)

Lödning

Plaströrsvetsning

Trådsvetsning

Elmuffsvetsning

Muffsvetsning eller fusionsvetsning

Arbetsmiljö och säkerhet

Svetsning

Lödning

2012-12-11 08.24

5. VENTILER Ventiler för avstängning

Kulventil

Skjutventil

Nålventil

Slussventil/käge lventil

Flödesreglerande ventiler Tvåvägs styrventil

Temperaturreglerande ventiler

97 97

Radiatorventil

Trevägs styrventil

Fyrvägs styrventil

100

Blandningsventil

101

Ventiler för säkerhet

102

Säkerhetsventil

102

Termisk överhettningsskydd

103

Ventiler för injustering

104

Injusteringsventil med mätuttag

104

Injusteringsventil utan mätuttag

105

Övriga ventiler

106

Påfyllningsventil

106

Avtappningsventil

107

Vacuumventil

108

Avluftningsventil

109

Backventil

110

Ventilrör

111

Växelventil

112

Tryckreduceringsventil

113 Inledning

V o Kyla framvagn.indd 9

2012-12-10 13.54

6. VÄRMARE OCH KYLARE Värmarens egenskaper Radiatorer Panelradiator Sektionsradiatorn

Montering av radiator

116 117 118 120

121

Leverans

121

Placering

121

Anslutning till rörsystem

122

Provning

124

Tryck- och täthetskontroll

Konvektorer

125

126

Konvektor för inbyggnad

127

Fläktkonvektor

128

Fasadapparat

129

7. EXPANSIONSSYSTEM Tryckhållning Tryck i värmesystem

Liber | Värme och kyla 1

Statiskt tryck Dynamiskt tryck

V o Kyla framvagn.indd 10

131 132 132 132

Dimensionering av expansionskärl

133

Öppen värmeanläggning

134

Sluten värmeanläggning

136

Slutet expansionskärl

136

Förtryck i slutet expansionskärl

138

Tryckhållningssystem i större system Kompressorstyrt expansionskärl

140 142

2012-12-10 13.54

8. LUFT I VÄRME- OCH KOMFORTKYLSYSTEM Avluftning och avgasning

145

Avluftningsventiler

147

Avgasning av värme- och kylsystem

150

9. CIRKULATIONSPUMPAR Historik Självcirkulationssystem Den första cirkulationspumpen

Våta cirkulationspumpar Oreglerad cirkulationspump Reglerad c irkulationspump

Torra cirkulationspumpar

Dimensionering

154 154 154

156 156 156

157

158

Montering av cirkulationspumpar

160

Injustering av cirkulationspumpar

162

Variabelt tryck Konstant tryck

162 163

Sammankoppling av ﬂera pumpar

164

Andra medier än ”rent” vatten

165

10. ORD- OCH SAKREGISTER

Inledning

V o Kyla framvagn.indd 11

2012-12-10 13.54

kapitel 1

VÄRME- OCH KYLSTEMENS UPPBYGGNAD

värme- och kylsystem.indd 12

2012-12-11 07.59

Värmesystemets uppbyggnad: Produktionseneheten kan vara en värmepanna, där energin i t ex olja, pellets eller elektricitet omvandlas till värme. Enheten kan även bestå av en fjärrvärmecntral eller en eller flera värmepumpar. Primärpumpen distribuerar värmevattnet till de olika värmekretsarna, där förbrukningen sker. Rörsystemet från produktionsenheten till shuntgrupperna och varmvattenberedningen (VVB) kallas värmeprimär (VP). Temperaturen i värmeprimärens rörledningssystem är normalt högre än i värmesekundärens (VS) system. Oftast är temperaturen i värmeprimärens tilloppsledning +80 0C och i returledningen +60 0 C, men det kan variera beroende på vilken slags produktionsenhet som används samt vilken systemtemperatur sekundärkretsarna är dimensionerade för. Värmesystemet är utrustat med olika säkerhetssystem. Utrustningen varierar beroende på produktionsenhetens värmeeffekt. Ju mer energi som omvandlas till värmeenergi, desto större risk för såväl utrustning som de människor som arbetar med eller nyttjar systemet. Vid större värmesystem används ångsamlingsrör, där säkerhetsutrustning som t.ex. säkerhetsventil, torrkokningsskydd och tryckvakt installerats. Värmesystemet är utrustat med ett expansionssystem, som antingen är öppet eller slutet. I större system används tryckhållningsutrustning. Tryckhållningen sker då med hjälp av tryckgivare och trycksättningspump, vilket gör det möjligt att begränsa vattenvolymen i expansionskärlet.

Värmesystemets sekundärkretsar har egna shuntgrupper beroende på vilken temperatur som ska distribueras till förbrukarna. Shuntgruppernas huvudkomponenter är styrventil, cirkulationspump, injusteringsventiler, temperaturmätning samt reglerutrustning.

värme- och kylsystem.indd 13

Kapitel 1 | Värme- och kylsystemens uppbyggnad

Produktionen av tappvarmvatten sker i varmvattenberedaren. I större system utgörs VVB av en separat dubbelmantlad ackumulatortank eller en extern värmeväxlare. Tappvarmvattnet värms av värmesystemets värmeprimär. Värmevattnet cirkulerar i en del av tankens mantel och värmer upp den, varefter värmen leds vidare till tappvarmvattnet. Värmevattnet kan även cirkulera i separata kanaler i värmeväxlaren.

2012-12-10 13.55

14 Shuntgrupperna kan tillverkas på plats eller levereras färdigmonterade från fabrik i så kallade prefab-shuntar. Systemtemperaturen varierar: Golvvärmesystem arbetar vid relativt låga temperaturer medan radiatorsystemen kräver temperaturer från +55 0C till +60 0C på tilloppsledningen. Returledningens temperatur är 10-15 K lägre (se vidare längre fram i läroboken eller i läroboken Systemkunskap). Värmeprimären distribuerar även värme till ventilationssystemets värmebatterier. Även här finns en shuntgrupp som styr uppvärmningen av den ventilationsluft som ska distribueras till byggnaden.

Kylsystemets uppbyggnad Kylsystemet fungerar som ett omvänt värmesystem. Syftet är ju att transportera bort överflödig värme från byggnaden. Kylmaskinen är uppbyggd med kompressor, expansionsventil, förångare och kondensor. Kylmaskinen innehåller ett köldmedium, och det krävs speciell behörighet för att få arbeta med detta. Köldbärarsystemet är anslutet till kylmaskinens förångare. Den består vanligen av en värmeväxlare, där köldbärarens värmeenergi överförs till kylmaskinens köldmedium. Kyleffekten regleras efter behov. Köldbäraren är ansluten till ventilationssystemets kylbatteri, och när så sker distribueras ingen värme till ventilationssystemets värmebatteri.

Den värme som avgetts i kylmaskinen återvinns i kylmaskinens kondensor och används därefter till exempelvis förvärmning av tappvarmvatten. Kondensorn består vanligen av en värmeväxlare, men i vissa fall sker återvinningen genom direktförångning i en ackumulatortank. Kylning av kylmedelskylarens vätska kan också ske i ett kyltorn.

Liber | Värme och kyla 1

Både köldbärar- och kylmedelskylarsystemen kräver tryckhållning. Normalt används tryckhållningssystem och slutet expansionskärl. Säkerhetsutrustning ska installeras, och som en del av denna ingår alltid en säkerhetsventil.

värme- och kylsystem.indd 14

2012-12-10 13.55

Kapitel 1 | V채rme- och kylsystemens uppbyggnad

v채rme- och kylsystem.indd 15

2012-12-10 13.55

kapitel 2

RÖRMATERIAL

RÖRmaterial.indd 16

2012-12-10 14.30

I de vätskeburna skeburna systemen me och kyla används rör av för värme h kvalitet. k l olika materiall och Många olika faktorer spelar in vid valet av rörkvalitet: systemets dimension, temperatur, tryck och förläggningsätt. Kostnaden är förstås också en viktig faktor, liksom systemets beräknade brukstid. Inget ska behöva bytas ut i förtid.

RÖRmaterial.indd 17

Kapitel 2 | Rörmaterial

Kretsloppsrådets webbplats

2012-12-10 14.30

Bygglagstiftningen Vid projektering görs enligt Bygglagen även en analys av installationens miljökonsekvenser. Tillverkare av vätskeburna system är skyldiga att göra en byggvarudeklaration, och i denna ingår även beräkningar av de miljökonsekvenser som är förknippade med materialens tillverkning och återvinning. Rörens dimensioner beräknas med hänsyn till det önskade flödet i kombination med det tryckfall som kan accepteras. Flödet bestäms efter den värme- eller kyleffekt, som ska distribueras. Tryckfallet beräknas med hjälp av uppgifter om det motstånd som den strömmande vätskan möter i rören, i ventilerna och i systemets övriga komponenter. p. Tem

Flöde

Tryck

Liber | Värme och kyla 1

Rörets påverkan av tryck, flöde och temperatur

Systemets tempetatur och tryck har relativt stor påverkan vid val av rörmaterial, särskilt vid höga värden. Om systemet ska arbeta med en kombination av hög temperatur och högt tryck, är valet av material så avgörande att myndigheter som Arbetsmiljöverket och Boverket ställer krav som måste följas.

RÖRmaterial.indd 18

2012-12-10 14.30

Stålrör Stål består av järn och kol. Vid framställningen används järnmalm, koks och kalk. I masugnen tillsätts kol för att minska syrehalten i järnet: Kolet förenas med syret i koloxid, som i sin tur bildar blåsor i stålet när det stelnar.

Järnmalm Koks

Kalk

Kol

Kisel

Blåsorna gör stålet otätat, och för att täta tillsätts vanligen kisel. Då desoxideras stålet så att blåsorna reduceras. Stålet är nu mycket lämpligt att svetsa i. Hög kolhalt gör stålet hårt och hållfast, men dess seghet och svetsbarhet minskar. Om kolhalten är högre än 0,25 % kan stålet inte svetsas.

För att påverka stålets egenskaper ytterligare, legeras stålet. En eller flera metaller blandas med smältan i stålugnen eller i skänken. Ju mer legeringar, desto högre påfrestningar i form av tryck och temperatur kommer stålet att klara. Olegerade stål kallas även kolstål. De har en kolhalt av 0,1-1,3% samt låga halter av mangan och kisel. Legerade stål innehåller förutom kol ett eller flera legeringsämnen. Man skiljer på låg- och höglegerade stål. Låglegerade stål innehåller kisel eller mangan och vanligtvis molybden. Bland de höglegerade stålen ingår t.ex. rostfritt och syrafast stål. Legeringsmetallerna varierar beroende på de önskade egenskaperna hos stålet. Kapitel 2 | Rörmaterial

RÖRmaterial.indd 19

2012-12-10 14.30

VÄRME OCH KYLA 1

VÄ RM E OCH K Y L A 1

Jörgen Björklund | Peter Ohlsson

VÄRME OCH KYLA 1

Best.nr 47-08532-3 Tryck.nr 47-08532-3

värme o kyla 1omslag2.indd 1

Liber

Läs mer på www. liber.se/elaromedel

Jörgen Björklund Peter Ohlsson

och S V V he g i t s fa

2012-12-10 12.01