Danfoss Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus Application guide [fi]

Whitepaper
Käytännön ohjeita
energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän
toteutukseen asuinkerros- ja rivitaloihin
Opi
www.danfoss.fi
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
Sisältö
1. Tämän oppaan tarkoitus Tämän oppaan tarkoitus on tukea suunnittelemaan ja toteuttamaan valituksista va-
1. Tämän oppaan tarkoitus
2. Johdanto
3. Käytännössä useimmin vastaan tulevat ongelmat
4. Mitä asioita pitää hallita?
5. Miten nämä pitää hallita?
6. Tuotteet
7. Arvioitu energiansäästö
8. Johtopäätökset
paa ja energiatehokas lämmitysjärjestelmä asuinkerros- ja rivitalojen 2-putkijärjest­elmään. Ohjeet soveltuvat niin lämmitysjärjestelmän päivittämiseen, remontointiin kuin uudisrakennuksiin. Opas selittää järjestelmän toimintaan vaikuttavat asiat ja tarjoaa käytännön suosituksia.
Oppaassa tuodaan esille automaattisen tasapainotuksen ratkaisut, joilla var­mistetaan tasainen huonelämpötila koko kiinteistössä muuttuvissa olosuhteissa ja samalla pienennetään energia- ja huoltokuluja. Automaattinen tasapainotusratkaisu mahdollistaa myös ajansäästöä lämmitysjärjestelmän käyttöönotossa.
2 | © Danfoss | 2019
Huolellinen suunnittelu
Hydraulinen
tasapaino
Oikeiden kompo-
nenttien valinta
Huonesäätimet Taajuusmuuttaja-
Tietoon perustuva
toteutus
ohjatut pumput
Vähän energiaa käyttävä lämmitysjärjestelmä
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
2. Johdanto Energiansäästö rakennuksissa on välttämätöntä
Rakennusten lämmitysenergia kuluttaa 26 % koko Suomen energiankäytöstä. Kun osuus on näin merkittävä, on selvää, että lämmitysjärjestelmien tehokas toiminta on tärkeä teema lämmitysjärjestelmiä päivitettäessä, remonteissa ja uudisrakentamisessa. Verrattuna suuria investointeja vaativiin ratkaisuihin kuten ikkunoiden uusimiseen tai rakennusten lisäeristykseen, lämmitysjärjestelmän automaattisen hydraulisen tasapainon sekä nopeasti reagoivan, tarkan huonelämpötilan säädön tuomat mahdollisuudet ovat nykyään tunnustettu olevan kustannustehokas ja nopea tapa vähentää rakennusten energiankulutusta.
Yksittäisten ongelmien ratkaisu ei riitä
Energiasäästötavoitteen lisäksi monet lämmitysalan ammattilaiset kohtaavat haasteita hyvin toimivan lämmityksen suunnittelussa 2-putkijärjestelmään. Asukkaiden valittaessa yli-/ alilämmöstä, ääniongelmista tai muista lämmitysjärjestelmän puutteista, yritetään niitä ratkaista esim. säätämällä lämpökäyrää, pumpun nostokorkeutta tai asentamalla linjasäätöventtiilit. Usein valituksia ei pystytä kokonaisuudessaan ratkaisemaan tai ratkaisut käyttävät tarpeettoman paljon energiaa ja ovat siten ristiriidassa energiansäästötavoitteiden kanssa.
© Danfoss | 2019 | 3
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
Uusi ajattelutapa rakennusten lämmitysjärjestelmiin
Jotta valitukset voidaan ratkaista ja samalla vähentää energiankulutusta, tarvitaan uudenlaista ajattelutapaa lämmitysjärjestelmiin. Hyvä suunnitelma, oikeat tuotevalinnat ja toteutuksen laatu vaativat usein vain pienen lisäinvestoinnin, mutta ne tuottavat pitkäaikaisesti hyvin toimivan järjestelmän. Tämä on tärkeää rakennusten omistajille, jotka haluavat investointiensa tukevan kestävää kehitystä. Suunniteltu virtaama ja lämpötila pitää taata sekä täydellä että osakuormalla, jotta saavutetaan tehokkuus ja tarjotaan paras mahdollinen asumismukavuus.
4 | © Danfoss | 2019
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
3. Käytännössä useimmiten vastaantulevat ongelmat
Lämmitysjärjestelmien ongelmat ovat hyvin yleisiä - valtaosa asuinrakennusten lämmitysjärjestelmistä toimii puutteellisesti. Lämmitysjärjestelmän ääniongelmat, hidas reagointi, huoneistojen lämpötilaerot, yli-/alilämmitys ja liian suuri energiankulutus ovat tyypillisiä valituksen aiheita. Useimmat näistä valituksen aiheista voidaan kohdentaa tosiasiaan, että 80 % lämmitysjärjestelmistä on puutteellinen hydraulinen tasapainotus.
3.1 Virtausäänet lämmitysjärjestelmässä
3.2 Liian alhainen huonelämpötila
Epätasapainossa oleva järjestelmä aiheuttaa korkeita virtauksia putkistossa. Monissa tapauksissa tämä koskee tilanteita, joissa virtaus putkien ja venttiilien läpi on niin kova, että se aiheuttaa turbulensseja ja selkeästi kuuluvia virtausääniä. Asukkaiden valitusten lisäksi se aiheuttaa tarpeetonta lämpö- ja painehäviötä.
Monissa järjestelmissä virtaus pattereiden läpi on 3-4 kertaa (!) suurempi kuin on tarpeellista asianmukaisen toiminnan kannalta. Tämän seurauksena putkiston painehäviö kasvaa dramaattisesti, mikä johtaa siihen, että "kriittisille", lämmön­lähteestä kauimmaisille pattereille ei riitä riittävästi painetta. Tämän johdosta osa asukkaista kokee, että lämpöpatterit ovat tiettyinä vuorokaudenaikoina täysin tai osittain kylmät lämmitystarpeesta huolimatta. Usein näitä valituksia yritetään rat­kaista lisäämällä pumpun nostokorkeutta, asentamalla suurempi kiertovesipumppu tai nostamalla menoveden lämpötilaa (muuttamalla lämpökäyrää), jotka tietysti johtavat lisääntyneeseen energiankulutukseen.
© Danfoss | 2019 | 5
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
3.3 Suuret energiakustannukset
3.4 Miten jakaa lämmityskustannukset
oikeudenmukaisesti?
Moneen lämmitysjärjestelmään on asetettava korkeampi menoveden lämpötila, jotta taattaisiin mukava sisäilmasto kaikille. Tämän johdosta järjestelmän energiakustannukset kasvavat: lämpökattilat ja kaukolämpöjärjestelmät eivät toimi energiatehokkaasti (epätasapainoinen järjestelmä aiheuttaa ylivirtauksia) ja lämmönlähteiden paluulämpötila on liian suuri. Lisäksi putkiston lämpöhäviöt kasvavat. Järjestelmissä, joissa on puutteellinen virtauksien tasapainotus, täytyy pitää korkeampaa lämpötilaa, jotta saavuttettaisiin haluttu sisälämpötila myös kauimmaisissa asunnoissa.
Tasapainotetulla järjestelmällä varmistetaan lämmityskulujen tasapuolinen jakautuminen kaikkien asukkaiden kesken. Perussäätämättömissä rakennuksissa ylilämpötilat maksetaan yhteisesti. Kustannuksista eivät vastaa pelkästään ne, joiden asuntoja lämmitetään liikaa. Monet eivät tunne European DIN EN 834 normia, jossa muiden asioiden lisäksi kuvataan lämmitysjärjestelmän ominaisuuksia, joka on va­rustettu lämmityskustannusten kohdistajilla. Tässä on neljä suositusta:
• Jokainen lämmityspatteri tulee varustaa loppukäyttäjän hallitsemalla säätölait­teella kuten patteritermostaatilla.
• Menoveden lämpötilaa ohjataan oikein säädetyllä elektronisella ulkolämpötila­kompensoidulla säätölaitteella.
• Lämmitysjärjestelmät tulee tasapainottaa hydraulisesti, jotta päästään kohteen olosuhteisiin suunniteltuihin virtausarvoihin ja minimoimaan virheet lämpökustannusten tasapuolisessa jakautumisessa.
• Lämpöpatterin teho/koko tulee määritellä niin, että varmistutaan lämmityksen riittävyydestä.
6 | © Danfoss | 2019
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
3.5 Puutteellinen tietämys termostaattien käytöstä
Patteritermostaatti on suunniteltu päästämään automaattisesti oikea määrä lämmitettyä vettä lämpöpatteriin, jotta huonelämpötila saadaan halutuksi. Monet asukkaat eivät tiedä miten patteritermostaatti toimii ja missä olosuhteissa se toimii parhaiten. Tarjoamalla oikeaa tietoa asukkaille ja valitsemalla oikeanlainen patteritermostaatti ovat asioita, joita usein aliarvioidaan.
Danfoss Eco on helppo asentaa, helppo käyttää ja säästää jopa 30 % lämmityksen energiakulutuksessa. Se on helppo tapa siirtyä älykkääseen patterilämmitykseen.
© Danfoss | 2019 | 7
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
4. Mitä asioita pitää hallita? Lämmitysjärjestelmän monet tekniset näkökohdat vaikuttavat järjestelmän
tehokkuuteen. Fysiikan lakeihin perustuen alla olevat aiheet selventävät sen, että kaikki näkökohdat on valmisteltava ja toteutettava asianmukaisesti, jotta saavutetaan halutut tulokset energiansäästöinä ja valituksista vapaana järjestelmänä.
4.1 Määrittele vaadittava patterikapasiteetti
huonekohtaisesti
4.2 Määrittele suunniteltu virtaama jokaiseen patteriin (qv)
Paikallisten sääolosuhteiden, talon rakenteen ja laskentaperiaatteiden mukaan määritellään lämpöhäviöt ja lämmityksen tehontarve huonekohtaisesti. Usein tähän käytetään laskentaohjelmaa ja näin saadut tulokset ovat lähtökohtana lämmitysjärjestelmän suunnittelulle
Ensimmäinen askel tehokkaan järjestelmän luomiseksi hydraulisella tasapaino­tuksella on rajoittaa virtausta jokaiseen patteriin. Tarvittava virtaama (suunniteltu virtaama) riippuu valitusta tulo- ja paluulämpötilasta sekä huoneen tehon tarpees­ta. Remontointikohteissa huoneen lämmityksen tarve ja siten lämpöpatterin teho voidaan päätellä tyypin ja mittojen perusteella. Vaikka monia laskentatyökaluja ja suunnitteluohjelmia on olemassa, on yhä tärkeää tietää muuttujat, joista suunnitel­tu virtaus riippuu. Nämä on eritelty alla olevissa kaavioissa, joilla lasketaan suunniteltu virtaama:
Koko kaava:
qv =
ρ • c • (T
P
patteri
meno
- T
paluu
[m3/s]
)
qv Suunniteltu virtaama [m3/s] P
Patterin teho [W]
patteri
ρ Veden tiheys 1000 [kg/m3] c Veden ominaislämpökapasiteetti 4190 [J/(kg.K)] T
Menoveden lämpötila [°C]
meno
T
Paluuveden lämpötila [°C]
paluu
Yksinkertaistettu kaava (ole tietoinen mukautetuista mittayksiköistä !):
qv Suunniteltu virtaama [m3/h] P
Patterin teho [kW]
patteri
ΔT Meno- ja paluulämpötilan ero [K]
qv =
0,86 • P
ΔT
patteri
[m3/h]
8 | © Danfoss | 2019
T
ow
tulo
v
q
P
radiator
patteri
T
return
paluu
v
q
Mitä voimme oppia ylläolevasta kaavasta?
• Suunniteltu virtaama on enimmäkseen riippuvainen huoneen lämmöntarpees­ta, joka tuotetaan lämpöpatterilla sekä meno- ja paluulämpötilan (ΔT) erosta.
• Järjestelmä, joka suunnitellaan pienellä ΔT tuottaa korkeat virtaamat.
Huomaa: Korkeammat virtaukset tuottavat korkeammat painehäviöt putkistossa
ja tarpeen suuremmalle pumppukapasiteetille.
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
4.3 Rajoita suunniteltua virtausta patterikohtaisesti
4.4 Aseta patteriventtiilin esisäätöarvo (Kv)
Virtauksen rajoitus tapahtuu rajoittamalla patteriventtiilin kapasiteettia valitulla esisäädöllä. Tähän tarvitaan esisäädölliset patteriventtiilit. Tämän lisäksi myös paine­ero venttiilin yli tulisi pitää vakiona. Tähän tarvitaan paineensäädin joko nousulin­jaan tai patteriin. Alla oleva kaava näyttää asioiden välisen suhteen:
Kaava:
q
v (patteri)
Mitä voimme oppia ylläolevasta kaavasta?
• Suunniteltua virtaamaa voidaan rajoittaa suunnittelun virtaaman puitteissa
Huomaa: Järjestelmissä, joissa ei rajoiteta virtaamaa venttiilien esi-asetuksilla, virtaamat ja painehäviöt voivat olla poikkeuksellisen korkeita.
Suunnitteluvirtaaman määrittämiseksi on erittäin suositeltavaa käyttää esisäädöllisiä patteriventtiilejä. Jokainen esisäätöarvo vastaa tarkasti Kv-arvoa, mikä osoittaa patteriventtiilin kapasiteetin. Kv-arvo on määritelty veden virtauksena venttilin läpi kuutiometreinä tunnissa, kun paine-ero venttiilin yli on 1 bar. Monia laskentatyökaluja on olemassa, joilla voidaan helposti määritellä oikea esisäätöarvo (Kv-arvo) jokaiselle patteriventtiilille.
= Kv • √Δp
vain järjestelmissä, missä on tehty patterikohtaisesti oikea esisäätö (Kv) ja missä paine-ero on vakio.
(venttiili)
qv Suunniteltu virtaama [m3/h] Kv Venttiilin kapasiteetti valitulla esisäädöllä Δp Käytettävissä oleva paine-ero venttiilin yli [bar]
© Danfoss | 2019 | 9
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
4.5 Säädä paine-eroa (Δp Käytettävissä oleva paine-ero venttiilin yli on pidettävä mahdollisimman vakiona,
jotta estetään poikkeamat suunnitteluvirtaamasta. Ainoa keino tähän on käyttää paine-erosäädintä: joko käyttämällä automaattisia linjasäätöventtiilejä tai paine­erosäätimellä varustettuja patteriventtiilejä.
Pääsyyt automaattisten linjasäätöventtiilien käyttämiselle:
• Estä virtausäänet, jotka johtuvat epätoivotuista paine-eroista osakuormituksen
olosuhteissa.
• Varmista maksimaalinen energiatehokkuus vähentämällä putkiston lämpöhäviöitä
ja lisäämällä kattiloiden, lämpöpumppujen ja taajuusmuuttajaohjattujen kier­topumppujen tehokkuutta.
• Varmista huoneen lämpötilan säätimien vakaa toiminta. Vaihteleva paine-ero
aiheuttaa epätasaisen huonelämpötilan, joka johtaa suurempaan energiankulu­tukseen.
Kuva 1. Epätasapainoiset järjestelmät aiheuttavat ve­den epätasaisen virtauksen.
Kuva 2. Rajoittamalla virtausta jokaisessa patterissa, saadaan tasainen veden jakautuminen kuten täyden kuorman olosuhteissa
Kuva 3. Ilman automaattisia paine-erosäätimiä, vesi jakaantuu epätasaisesti osakuorman olosuhteissa.
4.6 Huonelämpötilan säätö Halutun huonelämpötilan perusteella suoritettava patterin läpi tapahtuvan
virtauksen automaattinen säätö on tehokkain tapa hallita asukkaiden lämmönku­lutusta. Patteritermostaatit koostuvat kahdesta pääkomponetista. Termostaat­tinen lämpötila-anturi asetetaan haluttuun huonelämpötilaan ja reagoi lämpötilan muutoksiin, jotka aiheutuvat auringon, kodinkoneiden, asukkaiden ym. tuottamasta oheislämmöstä. Termostaattinen patteriventtiili automaattisesti säätää veden vir­tausta patteriin halutun huonelämpötilan saavuttamiseksi.
Pääsyyt huonelämpötilasäätimien käyttöön:
• Tuottaa asumismukavuuden ja lämpötilan hallinnan loppukäyttäjälle.
• Minimoi energiankäytön reagoimalla sisäisiin ja ulkoisiin lämpökuormiin.
• Maakohtaisista erityissäännöistä riippuen, voivat parantaa rakennuksen
energialuokitusta.
10 | © Danfoss | 2019
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
4.7 Valitse sopivin
kiertovesipumppu
Järjestelmän suunnitellun kokonaisvirtaaman ja kaikkien painehäviöiden kokonaismäärän perusteella voidaan valita järjestelmään sopiva kiertovesipumppu. Rakennuksen lämmityksen tarve riippuu ulkolämpötiloista, eristyksestä, auringonsäteilystä, sisäisistä lämpökuormista ja rakennuksen käytön aktiviteeteistä. Sama koskee kiertovesipumppujen kapasiteettitarvetta. Taajuusmuuttajaohjatut pumput säätävät portaattomasti pumppujen pyörimisnopeutta lämmitysverkoston tarpeen mukaan. Osakuorman olosuhteissa lämmitysjärjestelmä on dynaaminen: virtaustarpeet ja paine-erot vaihtelevat. Taajuusmuuttajaohjattu pumppu sopeutuu jatkuvasti muuttuviin järjestelmäolosuhteisiin, jotka johtuvat erityisesti järjestelmän monista termostaattisista patteriventtiileistä. Oikean kiertovesipumpun valitsemiseksi, pitää tietää tarkat järjestelmävaatimukset, jotta voitetaan painehäviöt kaikkein kriittisimmissä paikoissa oleviin lämpöpattereihin kaikilla kuormilla.
Pääsyyt taajuusmuuttajaohjattujen kiertovesipumppujen käyttöön:
• Vähennä sähköenergian kulutusta.
• Suurimman paine-eron rajoittaminen osittaisilla kuormilla.
• Helppo säätää optimaalinen pumpun nostokorkeus.
© Danfoss | 2019 | 11
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
5. Miten asiat pitää hallita?
5.1 Valitse huonelämpötilasäätimet
oikein
5.1.1 Tekninen suorityskyky
Uusi ajattelutapa energiatehokkaiden lämmitysjärjestelmien luomiseksi vaatii vanhojen menetelmien ja niissä käytettyjen tuotteiden kriittistä tarkastelua. Tämä on esimerkiksi johtanut siihen, että manuaaliset linjasäätöventtiilit, vakio kiertove­sipumput ja patteritermostaatit, joissa on hitaat neste- ja vahatäytteiset sensorit, on yhä enenevässä määrin korvattu kehittyneemmillä tuotteilla: automaattisilla linjasäätöventtiileillä, taajuusmuuttajaohjatuilla pumpuilla ja patteritermostaateilla, joissa on nopea kaasutäytteinen tai elektroninen sensori.
Jokainen esiasetettu patteriventtiili pitää varustaa termostaattisella anturilla huonelämpötilan hallitsemiseksi. Varmistaakseen asianmukaisen toiminnan ja toiminnallisuuden asukkaille, on tärkeää valita oikea anturityyppi.
Termostaattien sensoreissa käytetään joko vaha-, neste- tai kaasutäytettä, joiden laajeneminen ja supistuminen aiheuttaa patteriventtiilin avaumisen tai sulkeutumisen. Mitä tasaisempi huonelämpötila, sitä vähemmän energiaa hukkaantuu tarpeettomaan lämmitykseen/viilennykseen. Siksi termostaattianturin nopea reagointi sisäiseen ja ulkoiseen kuormitukseen on keskeinen tekijä energiatehokku­uden kannalta. Vahatäytteinen - Hitain reagointi (reaktioaika ~40 min.) Nestetäytteinen - Hidas reagointi (reaktioaika ~20-25 min.) Kaasutäytteinen - Nopea reagointi (reaktioaika ~10-15 min.)
Nykyään on saatavilla myös elektronisia termostaatteja. Nämä sisältävät pienen toimilaitteen, joka sulkee/avaa venttiiliä monina pieninä askelina riippuen todellisen mitatun ja halutun huonelämpötilan erosta. Tämä tuottaa korkean tarkkuuden. Reaktioaika on erittäin nopea (n. 1 min). Elektroniset termostaatit sisältävät paristot, jotka pitää vaihtaa säännöllisesti. Tämä voidaan laittaa osana kiinteistöyhtiön huolto-ohjelmaan. Tyypillisesti paristot tulee vaihtaa 2 vuoden välein.
Tiesitkö, että termostaatin reagointiaika riippuu siinä olevasta sensorista?
Elektroninen termostaatti
Kaasutäytteinen termostaatti
Nestetäytteinen termostaatti
Vahatäytteinen termostaatti
1 min.
12 min.
22 min.
40 min.
Uusi Danfoss Eco™ & Link Connect
Vain Danfossilla kaasutäytteiset sensorit
Danfoss termostaatit reagoivat nopeasti lämpötilan muutoksiin ehkäisten yli- ja alilämmitystilanteita. Tämä näkyy asukkaiden parantuneena asumismukavuutena sekä alhaisempana energiankulutuksena. Nopeasti reagoivat termostatit hyödyntävät mak­simaalisesti ilmaisenergiaa (kodinkoneista, ihmisistä ja auringosta syntyvä lisälämpö) säätämällä virtaamaa lämpöpattereihin ja maksavat itsensä nopeasti takaisin pienempinä lämmityskustannuksina.
12 | © Danfoss | 2019
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
5.1.2 Ympäristön vaikutus
5.1.3 Ajastusmahdollisuudet
Tilanteissa, joissa ympäröivä ilma voi kiertää vapaasti termostaatin ympärillä, voit valita kiintoanturin. Mikäli verhot, syvät ikkunalaudat, huonekalut tai muut esteet haittaavat vapaata ilman kiertoa, on hyvä valita malliksi irtoanturi tai etäissääteinen anturi.
Kiintoanturi Irtoanturi Etäissääteinen, anturi säätimessä
Viikkoaikataulun asettaminen arkipäivä- ja yölämpötilojen pudotuksin antaa asukkaiden tehokkaasti hallita lämmitystään. Markkinoilla on erilaisia ratkaisuja yksinkertaisista ja edullisista ajastettavista patteritermostaateista aina high-end ­järjestelmiin, joissa hallitaan langattomasti koko asunnon lämpötilaa yhdestä käyt­töliittymästä. Ajastettavat huonesäätimet on hyödyllinen investointi: asukkailla on jopa 30 % säästöpotentiaali energiakustannuksissaan.
© Danfoss | 2019 | 13
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
N
E
S
W
5.2 Valitse sopivin automaattinen
tasapainotusratkaisu
Oikea hydraulinen tasapaino saavutetaan vain käyttämällä paineenvaihtelut elimi­noivaa automaattista tasapainotusta ja rajoittamalla virtausta patterikohtaisesti. Kuten kaava
q
v (patteri)
esittää, kahta muuttujaa (venttiilin kapasiteetti Kv ja paine-ero Δp) pitää hallita, jotta saavutetaan patterikohtainen suunniteltu virtaama (qv). Kun tämä tehdään kaikille järjestelmän pattereille, on järjestelmä tasapainossa sekä täyden kuorman että osakuorman ososuhteissa.
Näiden vaatimusten täyttämiseksi voidaan valita kahden menetelmän väliltä, joissa on automaattinen paineensäätö ja virtauksen rajoitus.
Menetelmä 1
Paine-erosäädin jokaisessa nousussa ja esisäädetyt venttiilit pattereissa.
Kv
= Kv • √Δp
(venttiili)
Menetelmä 2
Pattereissa esisäädetyt venttiilit, joissa on sisäänrakennettu paine-erosäädin.
Kv & ∆p
Kv
Kv
∆p
Sovellutusalue:
• Järjestelmät, joiden nousuissa on
paljon pattereita.
• Järjestelmät, joissa käytetään pat-
tereihin integroituja venttiilejä.
• Järjestelmät, joiden pattereissa on
pieni ΔT tai suuri teho (suuri virtaus).
• Järjestelmät, joissa valmiina hyvin
toimivat lämpöpatterit.
• Järjestelmät, joiden pumpuissa on
iso nostokorkeus.
Kv & ∆p
Kv & ∆p
Sovellutusalue:
• Järjestelmät, joissa nousujen meno­ja paluuputket ovat kaukana toisist­aan.
• Järjestelmät, joiden meno- ja paluu­putkiin on vaikea päästä käsiksi.
• Järjestelmät, joissa ei ole riskiä odottamattoman korkeista pai­neenvaihteluista esim. taajuusmuut­tajapumput.
• Järjestelmät, joissa on pieni pumpun nostokorkeus.
14 | © Danfoss | 2019
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
q
v
q
v
q
v
5.3 Taajuusmuuttajaohjatut pumput
Viime vuosien teknisen kehityksen vuoksi kannattaa tarkastella pumppujen ener­giakulutusta. Nykyaikaiset kiertovesipumput ovat taajuusmuuttajaohjattuja ja tukevat lämmitysjärjestelmää ehkäisemällä paine-eron kasvua osittaisen kuorman olosuhteis­sa. Automaattisen tasapainotusratkaisun tarve on kuitenkin edelleen olemassa, koska paine-ero vaihtelee myös nousukohtaisesti yksittäisissä pattereissa. Tätä ongelmaa ei pysty koko lämmitysverkostoa syöttävä taajuusmuuttajaohjattu pumppu ratkaise­maan. Taajuusmuuttajaohjatut pumput auttavat alentamaan lämmitysjärjestelmän energiakustannuksia. Mitä pienempi on pumpun kierrosluku, sitä pienempi on energiankulutus. Vaadittu pumpun kierrosluku määräytyy halutun virtausmäärän ja paine-eron mukaan. Tästä voidaan tehdä johtopäätös: mitä enemmän järjestelmässä on ylivuotoja, sitä enemmän energiaa pumppu kuluttaa. Parhaan hyödyn taajuus­muuttajapumpuista saa järjestelmissä, joissa on automaattiset linjasäädöt ja esisääde­tyt patteriventtiilit ehkäisemässä ylivirtausta verkossa.
∆p
∆p
∆p
N
Vakionopeusohjaus Vakiopaineohjaus Suhteellinen paineohjaus
Mikä säätötapa sopii sinulle parhaiten?
Vakionopeus
Tällä asetuksella pystytään käyttämään nykyaikaista taajuusmuuttajaohjattua pumppua vanhan, vakionopeuspumpun pumpun tapaan. Tätä asetusta ei suositella koska se tuot­taa yhä korkeamman paine-eron pienenevän osakuorman olosuhteissa. Tämä johtaa tarpeettomaan energiankulutukseen, lisääntyneeseen virtausäänien riskiin eikä tuota
E
S
W
mitään etuja.
Vakiopaine (suositeltu)
Tällä asetuksella varmistetaan, ettei pumppu tuota enemmän paine-eroa kuin on välttämätöntä järjestelmän kaikkein epäsuotuisimmassa paikassa sijaitsevaan patteriin. Asettamalla suurin tarvittu paine-ero järjestelmään, tehostetaan veden kiertoa ja varmistetaan aina riittävät paineolosuhteet.
Suhteellinenpainesäätö (suositeltu tietyin varauksin)
Teoriassa tämä pumppuasetus on täydellinen yhdessä automaattisen tasapainotuk­sen kanssa. Valitettavasti on joitain poikkeuksia, joissa tämä asetus voi johtaa ‘tyreh­tymiseen, alivirtaustilanteeseen osakuorman olosuhteissa liian pienen paine-eron johdosta.Tyrehtymisen’ ja pumpun suhteellisenpainesäätöasetuksen yhdistelmä voi aiheuttaa valituksia, ettei lämpöä riitä rakennuksen kaikkiin osiin. Tämä on tärkein syy olla aina varovainen kun harkitset tätä vaihtoehtoa.
Hyvä esimerkki näkyy vasemmalla olevassa kuvassa:
se näyttää järjestelmän 2 päähaaralinjaa, yksi etelän puolella ja toinen rakennuksen pohjoispuolella. Auringon paistaessa se lämmittää etelänpuoleiset huoneet ja aiheuttaa patteritermostaattien sulkeutumisen. Siinä tapauksessa, että pumppu olisi asetettu suhteellisellepainesäädölle, se seuraa pienentynyttä kuormitusta ja vähentää painetta. Kuitenkin pohjoispuoli voi edelleen vaatia täyttä kapasiteettia ja siten täyttä painetta. ‘Tyrehtymisen’ vuoksi pohjoispuolen joihinkin osiin ei tule riittävästi lämmintä vettä, mikä aiheuttaa asukkaiden valituksia puuttellisesta lämmityksestä.
© Danfoss | 2019 | 15
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
5.4 Varmista oikea käyttöönotto
Automaattisilla tasapainotusratkaisuilla varustettujen lämmitysjärjestelmien käyt­töönotto vaatii vähemmän työtä, vähemmän mittaustoimintoja ja vähemmän laskelmia. Patteriventtiilien esisäätöä voidaan helposti valmistella ja dokumentoida ennen asennusta käyttäen perustana kunkin patterin tehoa ja huonekohtaisesti laskettua lämpöhäviötä. Ajoissa hankittujen tietojen perusteella venttiilit voidaan asettaa vaadittuihin esisäätöarvoihin heti kun järjestelmä on huuhdeltu, jolla estetään lian jääminen venttiilien sisään.
Käytettäessa nousukohtaisia paine-erosäätimiä (kuten automaattisen tasapainotuksen menetelmässä 1) vastaa 10 kPa:n paine-eroasetus ( Δp) useiden lämmitysjärjestelmien vaatimuksia. Joissaikin järjestelmissä vaadittu paine-ero on korkeampi. Näissä tapauk­sissa on tärkeää pitää säätöarvo 25 kPa:n alapuolella, jotta vältytään patteriventtiilien ääni-ongelmilta ja virheelliseltä toiminnalta. Myös käytettäessa patteriventtiilejä, joihin on integroitu paine-erosäädin (kuten tasapainotusmenetelmä 2:ssa) vastaa 10 kPa:n paine-eroasetus ( Δp) useiden lämmitysjärjestelmien vaatimuksia. Näitä venttiilejä voidaan enimmäkseen käyttää korkeammissa paine-eroissa ennenkuin ääniongelmia ilmenee.
Paine-eron mittaaminen optimoinnin suorittamiseksi ja todentamiseksi on tärkeää, jotta vältytään vikatilanteiden kustannuksilta ja saavutetaan lisää energiatehokkuutta. Mittaa kriittinen venttiili ja/tai nousulinja, joka on kauimpana kiertovesipumpusta tarkistaaksesi onko vaadittu paine-ero saavutettu. Jos näin on, voit olla varma oikein käyttöönotetusta järjestelmästä.
16 | © Danfoss | 2019
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
5.5 Suorita pumpun optimointi
Kun tiedät, että järjestelmä on oikein käyttöönotettu, voit jopa yrittää alentaa pumpun paineasetuksia askel kerrallaan ja tarkistaa, pysyykö vaadittu paine-ero. Tällä tavoin op­timoit pumpun asetukset ja alennat sen sähkönkulutusta. Järjestelmät, jotka toimivat optimoidulla pumpun asetuksilla eivät ole vain energiatehokkaampia vaan myös tyyp­illisesti luotettavampia. Ennen pumpun optimointia pitää tunnistaa kriittisin nousulinja. Se on useimmissa tapauksissa kaikkein kauimmainen nousulinja pumpusta katsottuna ja siten eniten putkiston painehäviöitä. Seuraavaksi pumpun optimoinnin aikana, järjestelmän on toimittava täydellä suunnitellulla virtaamaalla. Tämä voidaan saavuttaa esim. alentamalla tulolämpötilaa mikä laukaisee patteritermostaatit avaamaan venttiilit täysin.
Onnistuneen pumpun optimoinnin saavuttamiseksi tulee noudattaa seuraavia vaiheita.
Automaattinen tasapainotusmenetelmä 1,
jossa paine-erosäätimet jokaisessa nousulinjassa:
Vaihe 1 Varmista, että tasapainotusventtiilien esisäätö asettu oikeaan Δp arvoon Vaihe2 Varmista, että kaikki patteriventtiilit on asennettu ja esisäädetty suunnitel-
lulle virtaamalle (kv) Vaihe 3 Mittaa Δp kriittisestä nousulinjasta Vaihe 4 Aloita pumpun optimointi. Pienennä pumpun asetusarvoa kunnes mitattu
Δp osoittaa äkillisen pudotuksen, alle halutun Δp. Tämän jälkeen lisää
hitaasti pumpun asetusarvoa kunnes saavutat halutun Δp.
Automaattinen tasapainotusmenetelmä 2,
jossa paine-erosäätimellä varustetut patteriventtiilit:
Vaihe 1 Varmista, että kaikki patteriventtiilit on asennettu ja esisäädetty suunnitel-
lulle virtaamalle (qv) Vaihe 2 Mittaa Δp kriittisestä patteriventtiilistä Vaihe 3 Aloita pumpun optimointi. Pienennä pumpun asetusarvoa kunnes mitattu
Δp osoittaa äkillisen pudotuksen, alle halutun Δp. Tämän jälkeen lisää
hitaasti pumpun asetusarvoa kunnes saavutat halutun Δp.
© Danfoss | 2019 | 17
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
5.6 Varmista veden laatu
5.7 Varmista ilmaton järjestelmä
Lämmönvaihtimien, säätöventtiilien ja kiertovesipumppujen käyttöikään vaikuttaa veden laatu erittäin paljon. Lämmitysjärjestelmissä hyvä vedenlaatu auttaa vält­tämään korroosiota, kalkin kertymistä ja bakteerien kasvua. Suunniteltaessa lämmi­tysjärjestelmän remontointia, perusteellinen vesinäytteiden analysointi on suositel­tavaa. Analyysien perusteella voidaan toteuttaa kokonaisratkaisu, jossa käytetään soveltuvinta automaattisten ilmauslaitteiden, lianerottimien ym. yhdistelmää.
Ilmaus on toinen välttämätön askel, joka varmistaa luotettavan ja valituksista
vapaan toiminnan. Esimerkiksi lorisevat äänet johtuvat usein järjestelmässä olevasta ilmasta. Asiat, jotka ovat tärkeitä lämmitysjärjestelmän ilmaamisessa:
• Käytä suljettua paisunta-astiaa. Mikäli käytetään avointa paisunta-astiaa, on suuri
todennäköisyys, että kiertoveteen pääsee jatkuvasti ilmaa, mikä lisää korroosion mahdollisuutta.
• Ilmaus kuumasta vedestä. Kuumaan veteen liukenee vähemmän ilmaa. Näin
ollen, jos ilmanpoisto tapahtuu vain kylmällä vedellä, liukeneva ilma vapautuu uudelleen käyttölämpötilassa.
• Vältä että pumppu olisi toiminnassa. Jos ilmaus tehdään pumpun ollessa käyn-
nissä, on epätodennäköistä, että kaikki ilma tulee järjestelmän korkeimpaan kohtaan ja siten kaikkea ilmaa ei välttämättä saada poistettua.
18 | © Danfoss | 2019
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
6. Tuotteet
6.1 Automaattiset linjasäätöventtiilit
Edeltävissä kahdessa luvussa käytiin läpi mitä asioita tulisi huomioida ja miten jotta luotaisiin korkealaatuinen ja energiatehokas 2-putkilämmitysjärjestelmä. Tässä kappaleessa on tietoa ja linkkejä yksityiskohtaisempaan tietoon järjestelmiin saatavista tuotteista.
Nämä venttiilit säätävät nousulinjan Δp kuten esitettiin menetelmässä 2. Ne pitävät sisällään kaksi eri yhteenliitettävää tuotetta. Tavallisesti ne koostuvat nousulinjan paluuputkeen asennettavasta säätöventtiilistä ja tuloputkeen asennettavasta part­neriventtiilistä.
Tämä säädin asetetaan nousulinjan ja siihen kytkettyjen lämpöpattereiden vaati­malle paine-erolukemalle. Se eliminoi paineen vaihtelut sisäänrakennetun painesää­timen avulla. Ne kytketään impulssiputken kautta nousulinjan menoputkeen asennettuun partneriventtiiliin.
Tästä voi katsoa animaation, jota näyttää esim. taloyhtiöille tai muille loppukäyttäjille, miten se toimii ja mitä etuja sillä saadaan.
6.2 Patteriventtiilit
Danfoss automaattiset linjäsäätöventtiilit
Danfoss ASV-PV ominaisuudet ja toiminta
Nämä venttiilit säätävät vaadittua virtaamaa lämpöpatterin läpi menelmä 1:ssä. Jotta vaadittu Kv arvo voidaan asettaa, täytyy käyttää esisäädöllistä venttiilimallia. Jokaisen patteriventtiiliin esisäätö asetetaan haluttuun arvoon. Yhdessä nousulin­joihin asennettuihin automaattisten linjasäätöventtilien kanssa koko järjestelmä on hydraulisessa tasapainossa.
Tästä voit katsoa animaation, miten se toimii.
Danfoss RA-N esisäädölliset patteriventtiilit
© Danfoss | 2019 | 19
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
6.3 Paineriippumattomat patteriventtiilit
Nämä venttiilit säätävät yksittäisen lämpöpatterin virtaaman "qv" kuten me­netelmässä 2 esitetään. Ne sisältävät sisäänrakennetun paine-erosäätimen sekä virtauksen rajoitintoiminnon. Käyttöönotossa säätämällä jokainen patteriventtiili oikein suunniteltuun virtaamaansa saadaan koko järjestelmä automaattisesti tasa­painoon.
Tästä voit katsoa animaation, miten se toimii.
Danfoss RA-DV Dynaaminen Venttiili™ - paineriippumaton patteriventtiili
6.4 Patteritermostaatit
6.5 Elektroniset patteritermostaatit
Patteritermostaatit asennetaan joko esisäädettyyn patteriventtiiliin (menetelmä 1) tai paine-erosäätimellä varustettun patteriventtiiliin (menetelmä 2). Huonelämpötila säätyy automaattisesti kun lämpöpattereihin pääsee virtaamaan vähemmän tai enemmän lämmintä vettä riippuen asetuslämpötilasta ja mitatusta lämpötilasta. Asukkaat voivat asettaa haluamansa lämpötilan jokaiseen huoneeseen erikseen.
Danfoss RA sarjan patteritermostaatit
Nämä ovat vaihtoehtoja omavoimaisille termostaateille. Huonekohtainen lämpö­tilan ajastus vuorokauden ajan mukaisesti voidaan tehdä esiasetun ohjelman tai oman asetuksen mukaisesti huonekohtaisesti. Tämä tarjoaa asukkaille lisämukavu­utta ja energiansäästöä.
Danfoss Link järjestelmä ja Danfoss Eco elektroniset patteritermostaatit
20 | © Danfoss | 2019
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
3%
97%
Kattilat Pumput
7. Energiansäästöodotukset
7.1 Sähköenergia
Kun lämmitysjärjestelmä on remontoitu tai luotu edelläkuvattujen ohjeiden mukaisesti, parhaassa tapauksessa jopa 50 %:n energiansäästöt voidaan saavuttaa.
Säästöt tulevat:
• Ottamalla käyttöön patteritermostaatit jokaiseen patteriin (jopa 25% ). Tämä
minimoi energian käytön reagoimalla sisäiseen ja ulkoiseen lämpökuormaan. Mitä tasaisempi huonelämpötila, sitä vähemmän energiaa menee hukkaan. Asukkaid­en kyky hallita huonelämpötilaa johtaa tehokkaampaan käyttäytymiseen.
• Automaattisten tasapainoratkaisuiden käyttö vedenvirtausten säätöön (jopa
20% ). Automaattisten tasapainotusjärjestelmien käyttö alentaa rakennuksen
keskilämpötilaa. Se myös lisää lämmönlähteen tehokkuutta ja pienentää put­kiston lämpöhäviöitä. Lämpökäyrää, jota aikaisemmin piti säätää korkeammille lämpötilatasoille mukavuusongelmista johtuen, voidaan nyt alentaa kunnolla toimivan hydraulisen tasapainotuksen ansiosta.
• Taajuusmuuttajaohjattujen pumppujen käytöllä (jopa 5% ). Vaikka näyttää
siltä, että tajuusmuuttajaohjatut pumput tarjoavat vain pienen säästön niin on helppoa toteuttaa ratkaisu, joka säästää jopa 70 % sähköenergiaa verrattuna vakionopeuspumppuihin. Sen lisäksi, että ne varmistavat parhaat toimintaolo­suhteet järjestelmän muille komponenteille.
Järjestelmissä valtaosa energiasta käytetään lämmön tuotantoon, joka saada kat­tilasta tai kaukolämpöverkostosta tai vastaavasta. Järjestelmissä, joissa on huono hydraulinen tasapaino, on merkittävässä määrin ylipumppausta, ja siten pumppu käyttää enemmän energiaa kuin tarvitaan tasapainotetuissa järjestelmissä. Kes­kimäärin pumpun energiakulutus on n. 6 % kokonaisenergian kulutuksesta. Optimaalisessa lämmitysjärjestelmässä, tajuusmuuttajaohjattu pumppu vähentää energiankulutusta ja on näissä keskimäärin 3 % koko energiankulutuksesta.
7.2 Investointi ja takaisinmaksuaika
3%
97%
Kattilat Pumput
Investoijan näkökulmasta on mielenkiintoista vertailla eri remontointikohteiden takaisinmaksuaikoja:
Remointointikohde Arvioidut säästöt Takaisinmaksuaika
Lisäeristys (seinät ja katto) 30-40% +10 vuotta Huonesäätimet 15-25 % 1,5 - 3 vuotta Automaattinen tasapainotus 10-20 % 1 - 3 vuotta Taajuusmuuttajaohjatut pumput 30-55% 1 – 3 vuotta
© Danfoss | 2019 | 21
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
8. Johtopäätökset
Energiatehokkaan ja valituksista vapaan lämmitysjärjestelmän luominen on usein haastavaa. Useissa rakennuksissa ei lämmitysjärjestelmän virtaukset ole tasapain­ossa. Hydraulinen epätasapaino on juurisyy lämmitysjärjestelmän korkeille energialaskuille ja asukkaiden valituksille.
Onneksi ratkaisuja epätasapainon ratkaisemiseksi on saatavilla. Automaattinen tasapainotus nousuputkissa tai suoraan lämpöpattereissa, taajuusmuuttajaohjatut pumput erilaisilla asetusvaihtoehdoilla, oikea vedenlaatu ja järjestelmän oikea käyttöönotto takaavat lämmitysjärjestelmän optimaalisen toimivuuden ja suori­tuskyvyn. Tämä hyödyttää sekä rakennuksen omistajia että rakennuksen käyttäjiä ja asukkaita.
Lisäksi investoimalla näin parannettuun lämmitysjärjestelmään, saadaan säästöjä, jotka voidaan edelleen ohjata muihin energiansäästökohteisiin. Pitkällä tähtäimellä rakennuksiemme hiilijalanjälki koko ajan pienenee. Uusiutuvan energian käyttöön kannattaa satsata, mutta ensin kannattaa laittaa nykyinen lämmitysjärjestelmä tasapainoon ja tehokkaaksi. Riippumatta lämmönlähteesta, hyvin tasapainotettu ja virtausoptimoitu järjestelmä on tehokkaan lämmitysjärjestelmän perusta.
22 | © Danfoss | 2019
Energiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutusEnergiatehokkaan lämmitysjärjestelmän toteutus
Product Store
Danfoss Product Store helpottaa työtäsi monella tapaa - kaikki keskeiset Danfoss ja DEVI -tuotetiedot ja tuotedokumentit on helposti saatavilla ja ajantasalla yhdessä paikassa. Product Storesta näet nopeasti tuotteen hinnan ja saatavuuden, voit tark­istaa toimitusaikataulun ja vanhat tilauksesi mihin kellonaikaan tahansa.
Danfoss Product Store keskeiset ominaisuudet:
Monipuoliset hakuominaisuudet - löydät oikeat tuotteet nopeasti ja vaivatta Monipuoliset tuotesivut, jotka sisältävät tuotetietojen lisäksi kaikki tärkeät asiakirjat Pikatilaus mahdollisuus sekä hinta ja saatavuus tiedot helposti saatavilla Näkyvyys omaan tilaushistoriaan sekä tilauksien seuranta Helppo tuotevalinta ja tuotteiden vertailu
Katso eri toimintoja esittelevä video täältä.
Uudet kotisivut
Olemme julkaisseet kokonaan uudistetut kotisivut www.danfoss.. Nyt esittelemme
markkina-alueet, joilla toimimme ja niiden sisällä sovellukset, joihin meillä on tarjota
ratkaisut (tuotteet). Käykää tutustumassa uudistuneisiin sivuihimme!
© Danfoss | 2019 | 23
Kohde-esimerkkejä
www.hbc.danfoss.com
balanced to perfection
by automatic balancing valves from Danfoss
37
7
floors
The skyline of Bucharest has changed forever with the new Sky
Tower rising to 137 meters making it the tallest building in Romania.
The powerful landmark oers 37 oors of modern oces, confer-
ence facilities and a rst class restaurant. With its impressive archi-
tecture and advanced technological solutions, the Sky Tower meets
both the highest aesthetic and technical standards to create the
perfect contemporary oce building.
Fine architecture and pleasant indoor climate are not the only
advantages of the Bucharest beauty. Hidden in the structures and
installations is a highly energy ecient heating and cooling system
fullling and even surpassing the requirements of the EU Building
Performance Energy Directive.
Two sister buildings are also part of the high-rise complex, compris-
ing the Sky Tower, the Floreasca City Centre and the Promenada
Mall. All three buildings feature the same heating and cooling sys-
tems that are all equipped with balancing valves from Danfoss.
New standards for indoor climate and energy eciency
The vision of the building owner Raieisen was to create a unique
building with the most advanced technical solutions to provide a
pleasant and healthy indoor climate for the people working in the
building while at the same time to save energy and protect the
environment.
Sky Tower in Romania – A landmark of energy efficiency
Case story
Case story | Dynamic Valve
TM
Historical school buildinggains
comfort and control of its heating system
When Sønderborg State School moved into the city’s old courthouse, the Danish high school inherited a chaotically constructed heating system and poor hydronic balance with their purchase. The solution? New Dynamic Valve™ radiator valves from Danfoss.
dynamic.danfoss.com
7 year
pay-back period and the comfort of a well-balanced heating system.
Case story | Dynamic Valve™ field test
Energy savings and improved comfort for
56 year old apartment building
A field test performed in a residential building from 1958 shows that the installation of Danfoss Dynamic Valve™ leads to improved hydronic balancing, substantial energy savings and improved comfort for all of its residents.
The field test was carried out during the heating season of 2013-14.
dynamic.danfoss.com
11%
Energy saving
Oppaan tueksi olemme koonneet alle joitain kohde-esimerkkejä. Klikkaus avaa kohde-esimerkin PDF dokumentin.
LUE TÄS TÄ
LUE TÄS TÄ LUE TÄS TÄ LUE TÄS TÄ
VFA9A120_FI
© Copyright Danfoss | Pravda.dk| FI | 2020
Loading...