02.09.2013 Views

injustering av vvc-kretsar - Svensk Fjärrvärme

injustering av vvc-kretsar - Svensk Fjärrvärme

injustering av vvc-kretsar - Svensk Fjärrvärme

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>injustering</strong> <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Janusz Wollerstrand och Tommy Persson,<br />

LundsTekniska Högskola<br />

Forskning och Utveckling | 2004:118


INJUSTERING AV VVC-KRETSAR<br />

TERMOSTATISKA CIRKULATIONSVENTILER OCH DESS<br />

INVERKAN PÅ LEGIONELLA-SÄKERHET<br />

Forskning och Utveckling │ 2004:118<br />

Janusz Wollerstrand och Tommy Persson<br />

Lunds Tekniska högskola<br />

ISSN 1401-9264<br />

© 2004 <strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB<br />

Art nr FOU 2004:118


I rapportserien publicerar projektledaren resultaten från sitt projekt.<br />

Publiceringen innebär inte att <strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB tagit ställning till<br />

slutsatserna och resultaten.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Sammanfattning FOU 2004:118 –<br />

Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

I denna rapport kartläggs egenskaper hos tappvarmvattensystem med cirkulation i<br />

flerbostadshus eller motsvarande, då termostatiska cirkulationsventiler används.<br />

Temperaturnivån i sådana system beror till stor del på de använda ventilernas<br />

karakteristiska data. Därför inleddes arbetet med laboratorietester <strong>av</strong> de<br />

cirkulationsventiler som fanns tillgängliga på marknaden år 2003. Testriggen och<br />

mätresultat beskrivs i rapporten. Det konstaterades att ventilernas egenskaper varierar<br />

mycket mellan olika modeller och fabrikat. Den högsta uppmätta ventilförstärkningen<br />

och den lägsta uppmätta temperaturhysteresen valdes som referensvärden för vidare<br />

analys.<br />

För att kunna simulera hur varierande cirkulationsventilegenskaper inverkar på ett<br />

tappvarmvattensystemets drift skapades matematiska modeller. Modellerna<br />

motsvarade tappvarmvattenkretsen i flerbostadshus om 36 respektive 78 lägenheter.<br />

Resultat från både stationära och dynamiska simuleringar beskrivs i rapporten. Enligt<br />

de stationära beräkningarna kräver användning <strong>av</strong> termostatiska cirkulationsventiler en<br />

cirkulationspump med sådan kapacitet att ventilernas reglerauktoritet blir tillräcklig.<br />

Reglerfunktionen förbättras om kretsens mest perifera cirkulationsventiler har större<br />

förstärkning än de övriga ventilerna. Skillnader mellan det cirkulerande vattnets<br />

temperatur i olika stammar kan minskas genom lämplig justering <strong>av</strong> ventilernas<br />

börvärdesinställning.<br />

Resultat från dynamiska simuleringar visar att ett VVC-system fungerar<br />

tillfredställande om de termostatiska VVC-ventilernas egenskaper motsvarar de<br />

referensvärden som valdes utifrån laboratorieförsöken. Lägre förstärkning och/eller<br />

högre hysteres resulterar i ojämn temperaturfördelning i systemet och rekommenderas<br />

därför inte. Ventilernas tröghet visade sig vara <strong>av</strong> sekundär vikt.<br />

I rapporten studeras även hur Legionella utvecklas i tappvarmvattensystem under olika<br />

förutsättningar. Undersökningarna görs med hjälp <strong>av</strong> dynamiska simuleringar och<br />

andra teoretiska beräkningar. En enkel modell för tillväxt/<strong>av</strong>dödning <strong>av</strong> Legionella<br />

beskrivs. Det visas att om Legionella frigörs i en begränsad del <strong>av</strong> ett<br />

varmvattensystem som, utöver detta, fungerar väl, är risken liten för att Legionellakoncentrationen<br />

vid tappställena ska bli hög. Den huvudsakliga anledningen till detta<br />

är att infekterat vatten kommer att blandas med friskt vatten från övriga delar <strong>av</strong><br />

systemet och därmed reduceras koncentrationen <strong>av</strong>sevärt.<br />

Höga koncentrationer vid tappställena uppstår främst om smittat vatten flödar direkt<br />

till ett tappställe utan att blandas med vatten från övriga delar <strong>av</strong> systemet. Dylika<br />

situationer kan t.ex. uppstå om temperaturnivån i framledningen är så låg att<br />

Legionella kan tillväxa i biofilmen där, om blindledningar släpper ut Legionella i en<br />

fördelningsledning eller om Legionella växer i en cirkulationsledning och vattnet <strong>av</strong><br />

någon anledning kan flöda i fel riktning i ledningen (d.v.s. mot tappstället).<br />

│ 3


Summary FOU 2004:118<br />

The report investigates properties of domestic hot water circuits in residential<br />

buildings when thermostatic circulation valves are used in the circuit. The temperature<br />

level in the circuit seems strongly depend on the characteristics of the valves. For this<br />

reason, the investigation started with laboratory tests of the circulating valves present<br />

on the market during 2003. The test rig and the results are described in the report. It<br />

was stated that the spread between valve parameters is large (a factor 2-3 between the<br />

largest and smallest value). The largest gain and the lowest temperature hysteresis<br />

measured were chosen as the reference value set for further analysis.<br />

To simulate the influence of valve parameter variation on the operation of the hot<br />

water circuit, mathematical models were created. The models are describing a building<br />

with 36 and 78 flats respectively. Results of both static and dynamic calculations are<br />

described in the report. According to stationary calculations the proper choice of<br />

circulation pump in the circuit, ensuring that valve authority is high enough, is of great<br />

importance. The operation of the circuit improves if the gain of the most peripheral<br />

valves is higher than <strong>av</strong>erage gain. The temperature differences between the risers in<br />

the circuit can be decreased if differentiated temperature set-points of the valves are<br />

applied.<br />

Dynamic simulations confirm that the circuit operates properly if valves with<br />

properties comparable to those chosen as reference are used. To apply lower valve<br />

gain or higher hysteresis causes higher temperature fluctuations in the circuit and is<br />

not recommended. It was stated that valve dynamics was of minor importance to the<br />

operation of the circuit.<br />

In the paper is studied how Legionella develops in a domestic hot water (DHW)<br />

system at various conditions. The investigations are done through dynamic<br />

simulations and other theoretical calculations. A simple model for growth/dying of<br />

Legionella is described. It is shown that if Legionella is released in a limited part of a<br />

DHW system that, apart of this, is properly working the risk of getting large<br />

concentrations of Legionella at the taps is very small. The main reason for this is that<br />

the infected water in the return pipes will be mixed with water from other parts of the<br />

system before reaching the taps so that the concentration is decreased greatly.<br />

High concentrations of Legionella at the taps are primarily obtained if infected water<br />

flows directly to a tap without being mixed with water from other parts of the system.<br />

These situations can for instance arise if the temperature level in the supply pipes is so<br />

low that Legionella can multiply in the biofilm in the supply pipes, if a dead end pipe<br />

supplies Legionella to a DHW riser, or if Legionella grows in a DHWC riser and the<br />

water for some reason flows in the opposite direction (towards the taps).


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Förord<br />

Föreliggande rapport redovisar resultat <strong>av</strong> en teoretisk och experimentell<br />

undersökning <strong>av</strong> funktion hos termostatiska cirkulationsventiler för tappvarmvatten<br />

som förekom på marknaden år 2003. Dessa resultat används vidare vid statisk och<br />

dynamisk simulering <strong>av</strong> medelstora tappvarmvattensystem med cirkulation utrustade<br />

med ovannämnda ventiler. Slutligen kombineras simuleringsmodellen med en enkel<br />

modell <strong>av</strong> hur Legionella-bakterier växer till i tappvarmvattenledningar beroende på<br />

temperatur. Möjlig bakterietillväxt i tappvarmvattensystem beroende på antagna<br />

brister i systemets <strong>injustering</strong> och på de termostatiska ventilernas egenskaper<br />

simuleras.<br />

Arbetet har utförts vid Institutionen för värme- och kraftteknik, LTH, inom ramen för<br />

<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong>s fjärrvärmetekniska forskningsprogram som finansieras <strong>av</strong> <strong>Svensk</strong><br />

<strong>Fjärrvärme</strong> och Statens energimyndighet. Den praktiska delen <strong>av</strong><br />

laboratorieexperimenten utfördes <strong>av</strong> tekn lic Peter Matsson som även tagit alla<br />

fotobilder som används i rapporten. De dynamiska simuleringarna utfördes <strong>av</strong> tekn lic<br />

Tommy Persson. Projektledaren har varit Tekn Dr Janusz Wollerstrand. Ett tack för<br />

synpunkter riktas till projektets referensgrupp bestående <strong>av</strong> Göte Ekström, <strong>Svensk</strong><br />

<strong>Fjärrvärme</strong>, Lars Ehrlén, Växjö Energi AB, Christer Forslund, Gävle Energi AB, Rolf<br />

Jonsson, Cetetherm AB och Bertil Jönsson, Boverket.<br />

Förkortningar<br />

VV Tappvarmvatten<br />

VVC Tappvarmvatten cirkulation<br />

TCV<br />

q m,min<br />

q m,max<br />

eller kvs<br />

Xp<br />

q m,s<br />

Gc eller<br />

Gain<br />

Termostatisk cirkulationsventil (<strong>injustering</strong>sventil), används i VVCkretsens<br />

stammar<br />

En ventils lägsta flödeskapacitet, [m 3 /h]<br />

En ventils högsta flödeskapacitet, [m 3 /h], gäller vid tryckfall 100 kPa om<br />

inget annat anges<br />

Proportionalband (<strong>av</strong>sett arbetsområde), [K]<br />

En ventils flödeskapacitet då reglerfelet är lika Xp , [m 3 /h]<br />

Proportionell förstärkning, 1000*q ms / Xp , [(l/h)/K]<br />

∆p Differenstryck eller tryckfall, [kPa]<br />

FC <strong>Fjärrvärme</strong>central<br />

v Flödeshastighet, [m/s]<br />

N Legionella-koncentration, [cfu/ml]<br />

B Konstant som beskriver tillväxt/<strong>av</strong>dödning <strong>av</strong> Legionella, [1/s]<br />

Nbio<br />

NH20<br />

Legionella i biofilmen<br />

Legionella i vatten<br />

Nutsläpp Utsläppt Legionella från biofilmen till vatten<br />

T Temperatur, [°C]<br />

Tventil Börvärdestemperatur för TCV, [°C]<br />

Tventil,defekt Börvärdestemperatur för defekt TCV, [°C]<br />

│ 5


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Innehållsförteckning<br />

1. Bakgrund och syfte................................................................9<br />

2. Termostatiska cirkulationsventiler för VVC.......................11<br />

2.1. Inledning ........................................................................................ 11<br />

2.2. Avgränsningar............................................................................... 12<br />

2.3. Mätriggbeskrivning....................................................................... 13<br />

2.3.1. Kr<strong>av</strong>specifikation............................................................................. 13<br />

2.3.2. Testrigg - översikt ........................................................................... 13<br />

2.3.3. Temperaturreglering ....................................................................... 14<br />

2.3.4. Temperaturmätning......................................................................... 15<br />

2.3.5. Differenstryckreglering .................................................................... 15<br />

2.3.6. Mätning <strong>av</strong> differenstryck ................................................................ 16<br />

2.3.7. Flödesmätare .................................................................................. 17<br />

2.3.8. Datainsamling ................................................................................. 18<br />

2.4. Genomförande <strong>av</strong> ventiltest......................................................... 18<br />

2.5. Ventiler – utseendet och testresultat .......................................... 19<br />

2.6. Sammanställning <strong>av</strong> ventilegenskaperna och slutsatser ......... 27<br />

3. Temperaturnivåer i VVC-system utrustade med<br />

termostatiska cirkulationsventiler – simulering................29<br />

3.1. Inledning ........................................................................................ 29<br />

3.2. Simuleringsmodell för tappvarmvattensystem med VVC ......... 29<br />

3.3. Stationära beräkningar................................................................. 31<br />

3.4. Dynamisk simulering.................................................................... 36<br />

3.5. Slutsatser....................................................................................... 38<br />

4. Inverkan <strong>av</strong> temperaturnivåer i VVC-system på tillväxt <strong>av</strong><br />

Legionellabakterier – simulering ........................................38<br />

4.1. Legionella ...................................................................................... 38<br />

4.2. Modellbeskrivning ........................................................................ 39<br />

4.3. Beräkningsresultat ....................................................................... 41<br />

4.3.1. Mekanismerna bakom tillväxt <strong>av</strong> Legionella i varmvattensystem ... 41<br />

4.3.2. Resultat från dynamiska simuleringar............................................. 43<br />

4.4. Diskussion..................................................................................... 48<br />

5. Slutsatser..............................................................................49<br />

6. Referenser ............................................................................50<br />

Bilaga 1 Bestämning <strong>av</strong> termostatventilens förstärkning enligt<br />

SS-EN 215/1<br />

│ 7


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

1. Bakgrund och syfte<br />

I byggnader som helt saknar varmvattencirkulation kan det vid låg tappvarmvattenlast<br />

ta upp till flera minuter innan vattnet vid tappstället uppnår acceptabel temperatur. För<br />

att lösa detta problem används VVC där rätt tempererat varmvatten kontinuerligt<br />

cirkulerar. Ett korrekt fungerande VVC-system reducerar <strong>av</strong>sevärt väntetiden på<br />

varmvatten och ökar därigenom tappvarmvattenkomforten högst betydande. De flesta<br />

större flerbostadshus i Sverige har idag någon form <strong>av</strong> system för cirkulation <strong>av</strong><br />

varmvatten.<br />

VVC-systemen medför dessvärre inte enbart fördelar – kontinuerlig cirkulation <strong>av</strong><br />

varmt vatten resulterar självklart i signifikanta värmeförluster. I moderna bostadshus<br />

kan dessa förluster grovt uppskattas till cirka 50-100 W per lägenhet, Wollerstrand [1].<br />

För att minimera värmeförlusterna från varmvattencirkulationen är det önskvärt att ha<br />

så låg och jämn VVC-temperatur som möjligt. Alltför låg VVC-temperatur innebär<br />

dock risk för tillväxt <strong>av</strong> legionellabakterier. För att undvika legionellatillväxt, och den<br />

risk för hälsoproblem som detta medför, föreskriver Boverket att temperaturen på<br />

cirkulerande varmvatten i VVC-system inte får understiga 50°C i någon <strong>av</strong> systemets<br />

delar, BFS [2].<br />

Boverkets temperaturkr<strong>av</strong> och värmeförlusterna i systemet gör att cirkulationsvattnet<br />

måste värmas till en temperatur som är högre än 50°C – hur hög beror just på<br />

systemets värmeförlust och dess hydrauliska <strong>injustering</strong>. Bild 1 visar en förenklad<br />

systemskiss över ett tappvarmvattensystem med VVC med tre vertikala<br />

fördelningsledningar (stammar).<br />

Bild 1 Systemskiss över ett tappvarmvattensystem med VVC med tre<br />

vertikala fördelningsledningar (Källa: P Matsson).<br />

Varmvatten-<br />

Domestic hot water circulation circuit with vertical distribution branches<br />

(Source: P. Matsson)<br />

VVC-pump<br />

│ 9


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

10 │<br />

På grund <strong>av</strong> värmeförluster faller temperaturen i systemet längs både tappvarmvattenoch<br />

cirkulationsledningar. VVC-flödet genom de vertikala fördelningsledningarna<br />

kommer på grund <strong>av</strong> tryckfall inte att vara samma i varje ledning (högst flöde närmast<br />

cirkulationspumpen). Detta leder till olika temperaturnivåer i stamledningarna (lägre<br />

temperatur ju längre bort från pumpen). För att säkerställa Boverkets temperaturkr<strong>av</strong> i<br />

hela systemet är det <strong>av</strong> yttersta vikt att justera in VVC-systemet hydrauliskt så att<br />

temperaturen är <strong>av</strong> samma storleksordning i systemets alla delar. Genom <strong>injustering</strong>en<br />

kommer flödet i de från beredaren mer <strong>av</strong>lägsna stammarna att bli signifikant högre än<br />

flödet i de främre, detta för att kompensera för temperaturfallet i den gemensamma<br />

källarledningen. Injusteringen minimerar värmeförlusterna genom att minimera den<br />

erforderliga beredartemperaturen, DVGW [3].<br />

I praktiken är <strong>injustering</strong>en aldrig perfekt, och försämras med tiden. Försämringen kan<br />

vara gradvis eller uppstå plötsligt på grund <strong>av</strong> igensättning <strong>av</strong> en eller flera<br />

cirkulationsslingor. Ett system utrustat med termostatiska cirkulationsventiler är<br />

mindre känsligt för att hydraulisk obalans uppstår. Ojämn tappvarmvattencirkulation<br />

kan dock uppstå även där om igensättning <strong>av</strong> ledningarna med tiden blir för stor, eller<br />

om cirkulationspumpens pumphöjd är för liten. Även ventilernas tekniska egenskaper,<br />

såsom hysteres, spelar roll här. Det är viktigt att veta hur ojämn<br />

tappvarmvattencirkulation och de resulterande temperatursänkningar i berörda delar<br />

<strong>av</strong> tappvarmvattensystemet kan påverka eventuell tillväxt <strong>av</strong> bakterier Legionella.<br />

Syftet med föreliggande arbete är att undersöka egenskaper hos på marknaden<br />

befintliga termostatiska cirkulationsventiler för tappvarmvattensystem och använda<br />

dessa egenskaper vid simulering <strong>av</strong> temperaturnivåer i tappvarmvattensystem med<br />

cirkulation. Simuleringsresultat skall svara på frågan vilka ventilegenskaper är<br />

önskvärda med tanke på Boverkets temperaturkr<strong>av</strong> och på möjlig Legionella-tillväxt i<br />

tappvarmvattensystem.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

2. Termostatiska cirkulationsventiler för VVC<br />

2.1. Inledning<br />

Hydraulisk <strong>injustering</strong> <strong>av</strong> VVC-stammar sker med hjälp <strong>av</strong> <strong>injustering</strong>sventiler som<br />

stryper delflödena till rätt nivå. Ventilerna monteras i samtliga stammar enligt bild 2.1.<br />

Det förekommer två olika typer <strong>av</strong> ventiler för <strong>injustering</strong> <strong>av</strong> VVC-<strong>kretsar</strong> – statiska<br />

och termostatiska, se bild 2.2 och 2.3. I befintliga VVC-installationer är statiska<br />

ventiler den mest förekommande typen men vid nybyggnation och renoveringar blir<br />

termostatiska ventiler allt vanligare.<br />

Bild 2.1 VVC-krets med strypventiler för hydraulisk <strong>injustering</strong> <strong>av</strong> de olika<br />

stammarna (Källa: P Matsson).<br />

Domestic hot water circulation circuit with balancing valves in all branches<br />

(Source: P. Matsson)<br />

VVC-ventil<br />

Sedan flera år finns ett antal termostatiska VVC-ventiler på marknaden. Dessa har<br />

varierande dimensioner och egenskaper. Det finns ingen standard angående kr<strong>av</strong> som<br />

en termostatisk VVC-ventil ska uppfylla. I detta arbete har standarden SS-EN 215/1<br />

[5] gällande provning <strong>av</strong> termostatiska radiatorventiler tagits till hjälp.<br />

Detta kapitel beskriver resultat <strong>av</strong> laboratorieundersökning som kartlägger grundläggande<br />

ventilkarakteristika hos sju olika termostatiska VVC-ventiler (från sex olika<br />

tillverkare) som idag finns på marknaden. Med grundläggande ventilkarakteristika<br />

menas: proportionalitetsband, maximal kapacitet (kvs), förstärkning, hysteres,<br />

tidskonstant och dödtid. Testresultaten ger uppfattning om gängse dimensionering <strong>av</strong><br />

termostatiska VVC-ventiler och skapar underlag för datorsimuleringar <strong>av</strong> VVC-<strong>kretsar</strong><br />

utrustade med sådana ventiler, redovisade i nästföljande kapitel.<br />

│ 11


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

12 │<br />

Bild 2.2 Konventionell <strong>injustering</strong>sventil för manuell statisk <strong>injustering</strong> <strong>av</strong><br />

cirkulationssystem. Ventilen är utrustad för uttag för<br />

tryckfallsmätning. Fabrikat TA.<br />

Manual valve for hydraulic balancing of circulating systems, equipped with pressure<br />

connectors. Manufacturer: TA.<br />

Bild 2.3 Termostatisk VVC-ventil för flödesjustering efter inställd<br />

temperatur. Justerbart kvs-värde. Fabrikat Oventrop<br />

Thermostatic circulation valve with variable flow capacity (kvs-value).<br />

Manufacturer: Oventrop.<br />

2.2. Avgränsningar<br />

Det främsta målet med denna undersökning är att ge en bild <strong>av</strong> hur karakteristika<br />

egenskaper hos dagens termostatiska VVC-ventiler varierar mellan olika fabrikat.<br />

Undersökningen <strong>av</strong>ser inte någon komplett utvärdering <strong>av</strong> respektive ventilfabrikat<br />

och <strong>av</strong> denna anledning har endast ett exemplar <strong>av</strong> varje produkt testas. Inte heller<br />

undersöks hur ventilernas karakteristiska parametrar ändras med tiden. En komplett<br />

undersökning <strong>av</strong> funktionen hos specifika ventilmärken har ej heller ingått i<br />

föreliggande projekt.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

2.3. Mätriggbeskrivning<br />

2.3.1. Kr<strong>av</strong>specifikation<br />

För att kunna genomföra mätningarna har en testrigg konstruerats.<br />

Kr<strong>av</strong>specifikationen för rigg och mätutrustning var initialt:<br />

Varierbar vattentemperatur i intervallet 20-70 °C<br />

Stabil vattentemperatur – mindre än 0,2 °C <strong>av</strong>vikelse från börvärde<br />

Möjlighet att skapa ett snabbt och distinkt temperatursteg från en stabil<br />

temperaturnivå till en annan stabil nivå<br />

Noggrann temperaturmätning <strong>av</strong> vattnet genom testobjekt<br />

Möjlighet att konstanthålla differenstrycket över testobjektet, oberoende <strong>av</strong><br />

temperaturvariationer<br />

Mätning <strong>av</strong> differenstrycket över testobjektet<br />

Mätning <strong>av</strong> flödet genom testobjektet<br />

Pålitligt system för registrering/insamling <strong>av</strong> mätdata<br />

2.3.2. Testrigg - översikt<br />

Den testrigg som byggdes visas schematiskt i bild 2.4, vissa detaljer har utelämnats för<br />

tydlighetens skull.<br />

Bild 2.4 Schematisk uppbyggnad <strong>av</strong> testriggen. Använda beteckningar:<br />

”hv” – hetvatten, ”vv” – varmvatten, ”rv” – returvatten, ”q” – VVCflöde,<br />

”T”- temperatur.<br />

Schematic test rig construction. Nomenclature; ”hv” – hot supply water, ”vv” – warm<br />

water, ”rv” – return water, ”q” – circulating water flow, ”T”- temperature.<br />

PID<br />

Panna<br />

hv<br />

Variabel<br />

kylning<br />

n<br />

rv<br />

vv<br />

Tf<br />

T1<br />

Testobjekt<br />

P<br />

VVC<br />

T2<br />

q<br />

Variabel<br />

kylning<br />

│ 13


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

14 │<br />

Riggen fungerar enligt följande: En elektrisk panna levererar hetvatten. För att få<br />

önskat differenstryck över testobjektet användes en varvtalsreglerad cirkulationspump.<br />

Vattentemperaturen kan ställas in mellan 60-120 °C. Eftersom själva pannans<br />

temperaturreglering är alltför grov för de aktuella försöken används en extern PIDreglerad<br />

trevägs blandningsventil som blandar hett vatten från pannan med svalare<br />

returvatten från riggen. För att kunna uppnå temperaturvariation 20-60 °C kyls<br />

returvattnet i en extern värmeväxlare innan det når blandningsventilen.<br />

För att kunna skapa ett distinkt temperatursteg vid undersökning <strong>av</strong> testobjektets<br />

tidskonstant kompletterades riggen med en manuell trevägsventil och ytterligare en<br />

värmeväxlare för kylning <strong>av</strong> vattenflödet. Med ventilen kan flödet styras antingen<br />

genom värmeväxlaren eller förbi den. Kylningseffekten uppnås med hjälp <strong>av</strong> kallt<br />

tappvatten (ca 10 °C).<br />

Bild 2.5 VVC-riggen. Datalogger, elpanna och cirkulationspump är inte<br />

med på bilden.<br />

The test rig. The data logger, the electrical boiler and the circulating pump not on picture.<br />

2.3.3. Temperaturreglering<br />

Strategin för testkörningen <strong>av</strong> en ventil går ut på att variera temperaturen på vattnet<br />

som strömmar genom ventilen och kontinuerligt mäta flöde, temperatur och<br />

differenstryck. Varje ventilundersökning inleddes med en testkörning för att få<br />

uppfattning om ventilens storlek, proportionalitetsband, dödtid och tidskonstant.<br />

Utifrån denna testkörning utformades individuella temperaturprogram för varje ventil.<br />

Som det beskrivits i föregående <strong>av</strong>snitt användes en PID-reglerad trevägsventil för att<br />

blanda vatten så att önskad temperatur erhölls. PID-regulatorn styr kontinuerligt<br />

trevägsventilen så att det blandade vattnet ska hålla samma temperatur som det<br />

börvärde som ställts in. Genom att ändra PID-regulatorns börvärde efter aktuellt


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

temperaturprogram erhålls önskat temperaturförlopp i testriggen. Denna styrning <strong>av</strong><br />

börvärde kan göras antingen med en manuell kontroll eller med ett datorbaserat<br />

system. Den manuella styrningen användes som komplement vid initiala test. Vid de<br />

slutliga testerna användes uteslutande det datorbaserade systemet för att garantera<br />

jämna och exakta förlopp.<br />

Det uppsatta målet för stabil vattentemperatur var mindre än 0,2 °C <strong>av</strong>vikelse från<br />

börvärdet. Ett fåtal <strong>av</strong> testerna levde inte upp till detta kriterium och gjordes därför<br />

om. Instabiliteten berodde sannolikt på att blandningsventilen inte klarade <strong>av</strong> att<br />

hantera (strypa) de differenstryck som uppkom.<br />

2.3.4. Temperaturmätning<br />

Temperaturen på vattnet genom testobjektet är en <strong>av</strong> de storheter som måste mätas för<br />

att kunna kartlägga en ventils karakteristik. Vid mätningarna användes<br />

temperaturgivare <strong>av</strong> typ PT100 (fyrtråds, feltoleransklass DIN B/10, tillverkade <strong>av</strong><br />

Pentronic AB, [4]). För att säkerställa mätnoggranheten kalibrerades samtliga givare i<br />

ett temperaturbad mot en referensgivare med total feltolerans bättre än ± 0,01 K. I<br />

testriggen användes två givare, en placerad alldeles framför testventilen och en efter,<br />

se Bild 2.6 (se även Bild 2.4). Under normala förhållanden (isolerad ledning, stabilt<br />

flöde) var den registrerade skillnaden i deras visning inom ± 0,05 K var<strong>av</strong> brus ± 0,02<br />

K vid medelvärdesbildning 5 värden/5 sekunder.<br />

Bild 2.6 Testobjekt med temperaturgivare monterade såväl framför som<br />

bakom ventilen. Givarna är <strong>av</strong> typen PT-100, fyrtrådsanslutning.<br />

A valve tested with temperature sensors type Pt-100 (4-wire) connected immediately<br />

before and after the valve.<br />

PT 100<br />

2.3.5. Differenstryckreglering<br />

Ett <strong>av</strong> de kr<strong>av</strong> som ställdes från början var att kunna konstanthålla differenstrycket<br />

över testobjektet. För att klara detta kr<strong>av</strong> användes en PID-reglerad cirkulationspump.<br />

Vid de första körningarna visade det sig dock att differenstryckregleringen på ett<br />

signifikant sätt påverkade stabiliteten vid reglering <strong>av</strong> vattentemperaturen fram till<br />

testriggen. Detta berodde på att vid testerna varierades cirkulationsflödet inom ett<br />

│ 15


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

16 │<br />

mycket brett område varvid tryckfallsförhållanden kring temperaturregulatorns<br />

blandningsventil förändras kraftigt. För att kringgå detta problem genomfördes<br />

försöken med konstant varvtal på cirkulationspumpen och differenstryck tilläts variera<br />

högst 50 % kring en driftspunkt vald för att vara realistisk vad gäller VVC-system (20<br />

kPa differenstryck över mätobjektet). Följderna <strong>av</strong> det varierande differenstrycket var<br />

begränsade eftersom pumpens pumpkurva är relativt flack inom det intressanta<br />

arbetsområdet. För att kunna fastställa de testade ventilernas flödeskarakteristiker<br />

(som gäller vid konstant tryckfall) räknades de uppmätta flöden om till vad som gäller<br />

vid differenstryck 20 kPa direkt i dataloggern.<br />

Det kan påpekas att en VVC-ventil i en verklig installation inte alls arbetar med<br />

konstant differenstryck – ur det hänseendet är testarrangemanget mer verklighetstroget<br />

än ett med konstant differenstryck.<br />

2.3.6. Mätning <strong>av</strong> differenstryck<br />

Differenstrycket över testobjektet mäts med en differenstryckmätare <strong>av</strong> fabrikat<br />

Schoppe & Faeser (se Bild 2.7). Mätaren mäter tryckskillnaden mellan de två<br />

tryckuttagen som är placerade strax före respektive efter testobjektet (se Bild 2.8).<br />

Mätområdet är 40 kPa och felet uppgår maximalt till 0,06 Pa.<br />

Bild 2.7 Differenstryckmätaren <strong>av</strong> fabrikat Schoppe & Faeser som<br />

användes vid testen.<br />

Differential pressure transmitter used, manufactured by Schoppe & Faeser.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 2.8 Tryckuttag, före och efter testobjektet, med slangar som löper upp<br />

till differenstryckmätaren (Foto: P Matsson).<br />

Pressure connectors, before and after the valve tested, and the connecting tubes to the<br />

transmitter.<br />

2.3.7. Flödesmätare<br />

Vid testen användes en induktiv flödesmätare <strong>av</strong> fabrikat Krohne (IFS 4000, DN 10),<br />

se Bild 2.9. Mätaren placerades vertikalt i returledningen från testriggen strax efter<br />

testobjektet. Mätarens maximala kapacitet var 850 l/h, högsta mätfel vid pulståg som<br />

utsignal: ± 0,4% vid v≥1 m/s (d.v.s. flöde ≥ 280 l/h) och ± (0,3%+0,3 l/h) annars.<br />

Bild 2.9 Flödesmätaren som använts vid testen. Mätaren är <strong>av</strong> induktiv typ<br />

och är fabrikat Krohne.<br />

Electromagnetic flow meter used. Manufacturer: Krohne.<br />

│ 17


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

18 │<br />

2.3.8. Datainsamling<br />

För att samla in alla mätsignaler från temperaturgivare, differenstryckmätare och<br />

flödesmätare och lagra dessa med korrelerande tidpunkter så behövs ett<br />

insamlingssystem för mätdata. Insamlingssystemet som användes vid testerna är<br />

uppbyggt <strong>av</strong> följande tre huvuddelar:<br />

Datalogger PC 2100 från Intab AB med 16 bitars A/D omvandlare<br />

Standard PC-dator<br />

Mjukvaruprogrammet EasyView 5 för mätdatahantering (Intab AB)<br />

Dataloggern mäter, registrerar, och sparar alla signaler som kommer från testriggens<br />

olika givare och mätare. Därefter skickas mätvärdena till PC:n där mjukvaran<br />

översätter mätsignalerna till mätvärden (flöde, tryck och temperatur). Mätvärdena<br />

sparas sedan och kan exporteras för vidare bearbetning till andra mjukvaruprogram<br />

såsom MS Excel och Matlab. Loggerns största onoggrannhet vid enstaka mätning <strong>av</strong><br />

temperatur med Pt100-givare kan uppgå till ± 0,27 K. Onoggrannheten reduceras till<br />

högst ± 0,12 K genom tillämpning <strong>av</strong> medelvärdesbildning <strong>av</strong> 5 löpande mätvärden.<br />

2.4. Genomförande <strong>av</strong> ventiltest<br />

De undersökta termostatventilerna karakteriseras <strong>av</strong> olika inställningsmöjligheter och<br />

arbetsområden. Därför var det nödvändigt att inleda varje test med en undersökning <strong>av</strong><br />

den aktuella ventilens öppnings- respektive stängningspunkt vid det valda börvärdet<br />

(typiskt 50 °C). Detta gjordes genom att det cirkulerande vattnets temperatur ändrades<br />

successivt i likadana steg tills flöde genom den testade ventilen inte längre varierade,<br />

eller upphörde helt. Inledningsvis gjordes detta manuellt, men det visade sig snabbt att<br />

en del <strong>av</strong> ventilerna hade lång reaktionstid, upp till 390 sekunder för att uppnå 50% <strong>av</strong><br />

lägesförändring, varför undersökningarna drog ut på tiden. Av denna anledning<br />

infördes programmerbar styrning <strong>av</strong> börvärde hos temperaturregulatorn. En ytterligare<br />

fördel med ett sådant förfarande var att varaktigheten hos varje stegförändring <strong>av</strong><br />

temperaturen blev exakt samma (c:a tre gånger reaktionstid för respektive ventil). I<br />

denna fas <strong>av</strong> testerna gjordes det även eventuella justeringar <strong>av</strong> PID-regulatorns<br />

inställning.<br />

Bild 2.10 visar resultat från ett test där stegvis ökning <strong>av</strong> temperaturen från 35,2 °C till<br />

48,8 °C medför en minskning <strong>av</strong> flödet från 330 till 0 l/h, varvid tryckfallet över<br />

ventilen ökar från 128 till 250 mbar (12,8 resp. 25 kPa). Observera att flödet i Bilden<br />

är omräknat för att motsvara ett konstant tryckfall 200 mbar (20 kPa) över ventilen.<br />

Man kan se på temperaturförloppet, till höger i diagrammet, att konstanthållning <strong>av</strong><br />

temperaturen är något sämre då ventilen närmar sig sitt stängda läge. Detta har dock<br />

ringa betydelse för framtagning <strong>av</strong> ventilkarakteristiken så länge variationerna är<br />

markant mindre än ventilens hysteres.<br />

Presentation <strong>av</strong> resultat <strong>av</strong> alla genomförda tester visas i <strong>av</strong>snitt 2.6.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 2.10 Ett exempel på en inledande testkörning för att fastställa ventilens<br />

arbetsområde och tidsfördröjning. Vattnets temperatur förändras<br />

stegvis varefter flödet genom ventilen förändras beroende på<br />

ventilens flödeskarakteristika. Flödeskurvan i diagrammet gäller<br />

vid konstant tryckfall över ventilen, 200 mbar (20 kPa).<br />

Initial test run identifying the working range and the dynamic beh<strong>av</strong>iour of the valve. The<br />

water temperature is changed stepwise causing the flow rate changes which depends on<br />

the flow characteristics of the valve. The flow curve plotted is valid for constant differential<br />

pressure across the valve, 20 kPa<br />

2.5. Ventiler – utseendet och testresultat<br />

Detta <strong>av</strong>snitt presenterar mätresultat erhållna vid provning <strong>av</strong> de ventiler som<br />

anskaffats. De testade fabrikat är: Danfoss, Honeywell, Oventrop, TA Hydronics,<br />

Frese och MMA. Ventilutförandet var det som såldes <strong>av</strong> respektive tillverkare vid<br />

årsskiftet 2002/2003 undantaget Danfoss då även en något äldre modell <strong>av</strong> samma typ<br />

<strong>av</strong> ventil (anskaffad 1999) testades. För varje ventil visas först en fotobild (Bild<br />

2.11a–2.17a) varefter visas ett diagram med mätserier tagna direkt från provning (Bild<br />

2.11b–2.17b, till vänster) och ett diagram med flöde som funktion <strong>av</strong> vattnets<br />

temperatur (Bild 2.11b–2.17b, till höger).<br />

Den tunna linjen i det högra diagrammet visar dynamiska förlopp erhållna vid<br />

provning medan den tjocka linjen sammanbinder de stationära punkterna, relevanta för<br />

framtagning <strong>av</strong> respektive ventils karakteristiska egenskaper. Avvikelsen mellan det<br />

dynamiska och det stationära förloppet kan förklaras med ventilernas tidsfördröjning<br />

(tröghet) varvid en större <strong>av</strong>vikelse indikerar en större tröghet. I de stationära<br />

punkterna gäller att varken temperatur eller flöde genom ventilen får ändras mer än<br />

0,1 K respektive c:a 0,5–1,5 l/h under fem efter varandra följande mätsamplingar (för<br />

att uppnå bästa resultat justeras villkoret för när flödet anses vara stabilt upp eller ner<br />

│ 19


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

20 │<br />

beroende på ventilens storlek, d v s kvs-värde, och om ventilen befinner sig nära stängt<br />

eller nära öppet läge).<br />

Bild 2.11a Fotobild <strong>av</strong> termostatisk VVC-ventil fabrikat Danfoss A/S (senaste<br />

version).<br />

A photo of thermostatic circulating valve manufactured by Danfoss A/S (latest version).


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 2.11b Resultat <strong>av</strong> provning <strong>av</strong> VVC-ventilen fabrikat Danfoss A/S<br />

(senaste version). Observera <strong>av</strong>siktligt bypassflöde i stängt läge.<br />

A test result of thermostatic circulating valve manufactured by Danfoss A/S (latest<br />

version). Intentionally implemented leakage flow is to be noted.<br />

Bild 2.12a Fotobild <strong>av</strong> termostatisk VVC-ventil fabrikat Honeywell.<br />

A photo of thermostatic circulating valve manufactured by Honeywell.<br />

│ 21


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

22 │<br />

Bild 2.12b Resultat <strong>av</strong> provning <strong>av</strong> VVC-ventilen fabrikat Honeywell.<br />

Observera <strong>av</strong>siktligt bypassflöde i stängt läge.<br />

A test result of thermostatic circulating valve manufactured by Honeywell. Intentionally<br />

implemented leakage flow is to be noted.<br />

Bild 2.13a Fotobild <strong>av</strong> termostatisk VVC-ventil fabrikat Oventrop.<br />

A photo of thermostatic circulating valve manufactured by Oventrop.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 2.13b Resultat <strong>av</strong> provning <strong>av</strong> VVC-ventilen fabrikat Oventrop.<br />

Observera <strong>av</strong>siktligt bypassflöde i stängt läge.<br />

A test result of thermostatic circulating valve manufactured by Oventrop. Intentionally<br />

implemented leakage flow is to be noted.<br />

Bild 2.14a Fotobild <strong>av</strong> termostatisk VVC-ventil fabrikat Danfoss A/S, äldre<br />

utförande.<br />

A photo of thermostatic circulating valve manufactured by Danfoss A/S (early version).<br />

│ 23


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

24 │<br />

Bild 2.14b Resultat <strong>av</strong> provning <strong>av</strong> VVC-ventilen fabrikat Danfoss A/S (äldre<br />

utförande).<br />

A test result of thermostatic circulating valve manufactured by Danfoss A/S (early<br />

version)<br />

Bild 2.15a Fotobild <strong>av</strong> termostatisk VVC-ventil fabrikat TA Hydronics AB.<br />

A photo of thermostatic circulating valve manufactured by TA Hydronics AB.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 2.15b Resultat <strong>av</strong> provning <strong>av</strong> VVC-ventilen fabrikat TA Hydronics AB.<br />

A test result of thermostatic circulating valve manufactured by TA Hydronics AB.<br />

Bild 2.16a Fotobild <strong>av</strong> termostatisk VVC-ventil fabrikat Frese A/S.<br />

A photo of thermostatic circulating valve manufactured by Frese A/S.<br />

│ 25


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

26 │<br />

Bild 2.16b Resultat <strong>av</strong> provning <strong>av</strong> VVC-ventilen fabrikat Frese A/S.<br />

Observera <strong>av</strong>siktligt bypassflöde i stängt läge.<br />

A test result of thermostatic circulating valve manufactured by Frese A/S. Intentionally<br />

implemented leakage flow is to be noted.<br />

Bild 2.17a Fotobild <strong>av</strong> termostatisk VVC-ventil fabrikat MMA AB.<br />

A photo of thermostatic circulating valve manufactured by MMA AB.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 2.17b Resultat <strong>av</strong> provning <strong>av</strong> VVC-ventilen fabrikat MMA AB.<br />

A test result of thermostatic circulating valve manufactured by MMA AB.<br />

2.6. Sammanställning <strong>av</strong> ventilegenskaperna och slutsatser<br />

De egenskaper som är <strong>av</strong>görande för en ventils funktion är dess förstärkning, hysteres,<br />

dödtid och tidskonstant. Förstärkningen definieras som ändring <strong>av</strong> flöde genom<br />

ventilen per grad <strong>av</strong> temperaturändring och kan grovt sägas bero på ventilens<br />

maximala kapacitet, kvs och dess proportionalitetsband, Xp. I praktiken är alla ventiler<br />

mer eller mindre olinjära i närheten <strong>av</strong> både fullt stängt och fullt öppet läge. Dessutom<br />

är de delar <strong>av</strong> ventilkarakteristiken som gäller vid stora temperatur<strong>av</strong>vikelser från<br />

börvärdet ointressanta vid praktisk drift. Därför bör man bestämma ventilens<br />

förstärkning inom dess sannolika driftsområde.<br />

En bra vägledning för hur detta kan göras ges <strong>av</strong> normen SS-EN 215/1 [5]. Det<br />

framgår där att det förväntade driftsområde hos en självverkande termostatisk ventil<br />

ligger inom 25–50% <strong>av</strong> kapaciteten som gäller vid den största förväntade<br />

temperatur<strong>av</strong>vikelsen från börvärdet, som för radiatortermostater är 2 K. Således skall<br />

ventilens förstärkning bestämmas utifrån dess egenskaper inom det förväntade<br />

driftsområdet. Samma förfarande kan tillämpas på termostatiska VVC-ventiler med en<br />

modifikation att temperaturens variationsområde i en VVC-krets är typiskt 50–55 °C d<br />

v s 5 K .<br />

Bild 2.18 visar en sammanställning <strong>av</strong> alla testresultat där det för oss intressanta<br />

arbetsområdet visas. För att underlätta jämförelsen är alla kurvor justerade för att<br />

motsvara samma börvärdesinställning, 54 °C. Förstärkningen <strong>av</strong>läses som<br />

ventilkarakteristikans lutning inom temperaturområdet 48–54 °C (ungefär, jmf Bilaga<br />

1). Hysteresen <strong>av</strong>läses som det horisontellt uppmätta <strong>av</strong>ståndet mellan de parallella<br />

öppnings- respektive stängningskurvorna för respektive ventil. Trögheten <strong>av</strong>lästes ur<br />

mätdata erhållna vid separat provning (visas inte här).<br />

│ 27


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

28 │<br />

Bild 2.18 Sammanställning <strong>av</strong> testresultat för framtagning <strong>av</strong> ventilernas<br />

karakteristiska egenskaper. Alla kurvor justerade för<br />

börvärdesinställning 54 °C.<br />

A comparison of all test results with a purpose to derive the characteristic properties of<br />

the valves. All curves are adjusted to correspond temperature set point 54 °C.<br />

Tabell 2.1 Sammanställning <strong>av</strong> ventilernas karakteristiska egenskaper<br />

erhållna utifrån testresultat.<br />

VVC-ventil<br />

Fabrikat och<br />

beteckning<br />

A putting together of the characteristic properties of the valves stated as the result of the tests.<br />

kvs<br />

beräknat<br />

vid 100<br />

kPa<br />

[m 3 /h]<br />

qm max<br />

uppmätt<br />

vid 20<br />

kPa<br />

[l/h]<br />

qm s<br />

uppmätt<br />

vid 20<br />

kPa<br />

Xp=5 K<br />

[l/h]<br />

qm min<br />

uppmätt<br />

vid 20<br />

kPa<br />

[l/h]<br />

Förstärkning<br />

qm s/Xp s<br />

vid 20 kPa<br />

[(l/h)/K]<br />

Hyste-res<br />

[K]<br />

Tidsfördröjning<br />

Danfoss<br />

MTCV<br />

Basic (ny)<br />

1,36 608 180 30 36 3 5 22<br />

Honeywell<br />

Alwa-Kombi-<br />

4<br />

0,73 326 220 80 28 1,9 90 170<br />

Oventrop<br />

Aquastrom<br />

T+<br />

0,99 443 310 100 62 2,6 160 230<br />

Danfoss TCV<br />

(äldre)<br />

1,36 608 205 0 41 0,8 2 12<br />

TA-Therm 2,34 1046 180 0 36 0,8 4 15<br />

Frese<br />

TemCon+<br />

1,08 483 320 35 64 1,4 30 60<br />

MMA VVC-18 0,75 335 255 0 51 0,9 6 12<br />

Min-max 0,73–2,34<br />

[s]<br />

Tidskonstant<br />

(50% <strong>av</strong><br />

steg)<br />

[s]<br />

326–<br />

1046 180–320 0–100 28–64 0,8–3 2–160 12–230


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Tabell 2.1 visar en sammanställning <strong>av</strong> ventilernas egenskaper. I den understa raden<br />

visas det lägsta respektive största värde som förekommit i respektive kolumn.<br />

Jämförelse mellan qm max och qm s visar att flera ventiler är överdimensionerade 3–5<br />

gånger. En ventil med hög förstärkning och liten hysteres (högst 1–1,5 K) är att<br />

föredra. Bland de testade ventilexemplaren uppfyller MMA’s VVC-18 och Frese’s<br />

TemCon+ bäst dessa kr<strong>av</strong>. Observera dock att inga tester har gjorts med fler exemplar<br />

<strong>av</strong> var och en ventilfabrikat.<br />

3. Temperaturnivåer i VVC-system utrustade<br />

med termostatiska cirkulationsventiler –<br />

simulering<br />

3.1. Inledning<br />

I detta kapitel beskrivs problem som uppstår i tappvarmvattensystem med cirkulation i<br />

flerbostadshus eller motsvarande. För att temperaturnivån i sådana system skall hållas<br />

på rätt nivå kan termostatiska VVC-ventiler användas. Detta kan dock medföra<br />

problem, andra än vid konventionell <strong>injustering</strong> <strong>av</strong> VVC-system. Frågan belyses här<br />

med hjälp <strong>av</strong> både stationär och dynamisk simulering. De använda matematiska<br />

modellerna beskriver tappvarmvattensystem utrustade med VVC-ventiler och<br />

motsvarande system i flerbostadshus om 12 respektive 36 lägenheter. VVCventilernas<br />

karakteristiska egenskaper som använts i simuleringar baseras på resultat<br />

<strong>av</strong> laboratorieförsök som beskrivits i föregående kapitel.<br />

3.2. Simuleringsmodell för tappvarmvattensystem med VVC<br />

Ett typiskt tappvarmvattensystem i ett flerbostadshus består <strong>av</strong> en<br />

tappvarmvattenberedare (1), distributionsledningar (2), cirkulationsledningar (3), en<br />

cirkulationspump (4) och kopplingsledningar (5) (se schematisk bild i Bild 3.1).<br />

Vattnet cirkuleras mellan tappvarmvattenberedaren och ett antal stammar belägna på<br />

olika <strong>av</strong>stånd från beredaren. Beroende på det hydrauliska motståndet i rörsystemet<br />

blir flödesfördelning ojämn mellan stammarna, varvid flödet blir lägst i den ytterst<br />

placerade stammen, om inte hydraulisk <strong>injustering</strong> <strong>av</strong> systemet tillgrips. Man kan visa<br />

att, om det cirkulerande vattnets returtemperatur i alla stammar skall hållas på samma<br />

nivå i hela systemet, då måste flödet i den yttersta stammen vara betydligt större än<br />

flödet i stammarna närmast beredaren. Detta beror på att den inkommande<br />

tappvarmvattentemperaturen i varje stam sjunker med ökande <strong>av</strong>stånd från beredaren<br />

på grund <strong>av</strong> värmeförluster. En uttömmande beskrivning <strong>av</strong> detta fenomen ges i<br />

DVGW [3].<br />

Systemet har 12 stammar som försörjer tre lägenheter var med tappvarmvatten. För att<br />

förenkla simulering antas det att i varje stam finns det bara ett tappställe med<br />

förbrukningsmönster som motsvarar tre lägenheters förbrukning <strong>av</strong> tappvarmvatten.<br />

Dimensionering <strong>av</strong> tappvarmvattenledningarna följer VVS-branschens<br />

rekommendationer, Åkerblad [6]. Rördiametrarna väljs så att den högsta tillåtna<br />

flödeshastigheten vid tappning är 1 m/s och motsvarande hastighet vid enbart<br />

cirkulation, då cirkulationsflödet är tillräckligt för att kompensera för systemets<br />

värmeförluster, är 0,3 m/s. Värmeförlusterna antogs till att börja med vara 12 W/m för<br />

VV-ledningar och 0 W/m för VVC-ledningar (gäller för VV- och VVC-ledningar som<br />

är samisolerade). Vid dynamisk simulering, på grund <strong>av</strong> numeriska problem, visade<br />

│ 29


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

30 │<br />

det sig vara önskvärt att ändra fördelningen <strong>av</strong> värmeförlusterna till 10 W/m för VVledningar<br />

och 2 W/m för VVC-ledningar, vilket inte påverkar de slutliga resultaten<br />

nämnvärt. Omgivningstemperaturen antogs vara 20 °C. De karakteristiska<br />

parametrarna för termostatiska VVC-ventiler väljs enligt slutsatser presenterade i<br />

föregående kapitel.<br />

Den dynamiska simuleringsmodellen beskrivs närmare i Persson & Wollerstrand [15]<br />

och kommer ej diskuteras vidare här med undantag från en faktor som skiljer<br />

modellen i detta arbete från den som beskrivs i [15]. Förutom faktorer som<br />

värmeförluster och ventilrörelser etc. även transporttider beaktas. Vid beräkning <strong>av</strong><br />

flödesfördelningen i system med <strong>av</strong>tappningspunkter (i vårt fall vattenkranar) måste<br />

de resulterande ekvationerna lösas iterativt. Detta innebär i sin tur en dramatisk ökning<br />

<strong>av</strong> beräkningstiden. Av denna anledning beräknas flödesfördelningen i modellen på ett<br />

förenklat vis. I varje tidsteg beräknas varmvattencirkulationsflödena under antagandet<br />

att inget vatten tappas. Eventuella tappflöden adderas sedan till varmvattencirkulationsflödena<br />

för att bestämma de totala flödena i fördelningsledningarna.<br />

På grund <strong>av</strong> förenklingen förloras en del <strong>av</strong> dynamiken i systemet som orsakas <strong>av</strong> att<br />

differenstrycket över <strong>injustering</strong>sventilerna förändras då en tappning<br />

påbörjas/<strong>av</strong>slutas. I föreliggande fall kommer felet som orsakas <strong>av</strong> förenklingen att<br />

begränsas på grund <strong>av</strong> det faktum att <strong>injustering</strong>sventilerna är <strong>av</strong> termostatisk typ. En<br />

termostatisk ventil anpassar sin öppningsgrad (d.v.s. flödet) för att försöka uppnå det<br />

börvärde som den är inställd på. Således finns det en återkoppling mellan temperatur<br />

och flöde. Av denna anledning kan de förenklade flödesberäkningar som görs i detta<br />

arbete i princip betraktas som ett system där samtliga <strong>injustering</strong>sventiler är försedda<br />

med en differenstrycksregulator. Med tanke på övriga förenklingar som görs vid<br />

modelleringen, främst med <strong>av</strong>seende på tillväxt/<strong>av</strong>dödning <strong>av</strong> Legionella (se nästa<br />

kapitel), och den stora förbättringen med <strong>av</strong>seende på beräkningshastighet anses<br />

förenklingen vara acceptabel.<br />

Bild 3.1 Principiellt schema <strong>av</strong> ett tappvarmvattensystem med cirkulation<br />

och TCV.<br />

Stam nr:<br />

V FJV, fram<br />

V FJV, ret<br />

(1)<br />

Principal scheme of a domestic hot water circulation system and TCV.<br />

(2)<br />

1<br />

(5)<br />

(4)<br />

V VV<br />

(3)<br />

2<br />

(3)<br />

V VVC<br />

11<br />

Termostatisk VVC-ventil<br />

12<br />

5 m<br />

8.5 m<br />

Värmeförluster:<br />

VV-ledningar: 12 W/m<br />

VVC-ledningar: 0 W/m<br />

(på grund <strong>av</strong> samisolering)<br />

Förutsättningar:<br />

vvv < 1.0 m/s<br />

v<strong>vvc</strong> < 0.3 m/s<br />

Tvv = 55 °C<br />

T <strong>vvc</strong>, stam = 51 °C


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

3.3. Stationära beräkningar<br />

Som första steg ett antal stationära beräkningar genomfördes. Bild 3.2–3.5 visar<br />

beräknade flöden, temperaturer och ventillägen i det betraktade systemet (Bild 3.1),<br />

under förutsättning att alla TCV har samma storlek, qm,s,= 0.4 m 3 /h, och utan att<br />

hysteres beaktas. Differentialtrycket mellan cirkulationspumpens inlopp (4) och<br />

värmeväxlarens utlopp (1) har antagits vara 30 kPa. För att kompensera för att<br />

differenstrycket sjunker med ökande <strong>av</strong>stånd från pumpen, ledningar i den allra sista<br />

stammen, nr 12, har fått något högre innerdiameter jämfört med de angränsande<br />

stammarna.<br />

I det första beräkningsfallet (Bild 3.2), proportionalbandet, Xp, var 5 K vilket<br />

motsvarar proportionell förstärkning, Gc = 0.08 m 3 /h/K, och kan betraktas som rimligt<br />

högt. Börvärde för alla TCV valdes till 51.9 °C så att VVC-returtemperaturen i den<br />

sista stammen blev 50 °C. Beräkningsresultat visar att cirkulationsflödet i respektive<br />

stam ökar med ökande <strong>av</strong>stånd från tappvarmvattenberedaren (ökande stamnummer)<br />

samtidigt som returtemperaturen sjunker. Man kan konstatera att temperaturnivån i<br />

stammar närmast beredaren är onödigt hög vilket beror på det stationära felet hos<br />

TCV. Den totala VVC-returtemperaturen vid inloppet till beredaren är 50.8 °C.<br />

I fall två, Bild 3.3, ventilförstärkningen ökas till 0.16 m 3 /h/K (Xp=2.5 K). Detta<br />

resulterar i att dubbelt så högt flöde kan passera TCV vid given temperatur<strong>av</strong>vikelse<br />

jämfört med fall ett. Därför kan börvärdet som är nödvändigt för att uppnå 50 °C<br />

temperatur i stam nr 12 sänkas till 50.95 °C. VVC-temperaturerna blir nu överlag<br />

jämnare och den gemensamma VVC-returtemperaturen blir 50.45 °C. Ett annat sätt att<br />

åstadkomma motsvarande temperaturutjämning är att öka TCV-kapaciteten i de mest<br />

<strong>av</strong>lägsna stammarna. Bild 3.4 visar beräkningsresultat för fall tre, då TCV-kapaciteten<br />

i stam nr 11 resp. 12 ökades med en storlek (60% större kvs) medan förstärkningen var<br />

som i fall ett. Det nödvändiga TCV-börvärde blir nu 51.2 °C och den gemensamma<br />

VVC-returtemperaturen, 50.35 °C, vilket är samma storleksordning som i fall två.<br />

Bild 3.5 visar det sista beräkningsfallet då alla TCV har samma kapacitet och där det<br />

stationära felet i VVC-returtemperaturen har blivit bortkompenserat genom en iterativ<br />

optimering <strong>av</strong> börvärdesinställning för varje enskild TCV så att VVCreturtemperaturen<br />

i varje stam är 50°C. Börvärdena varierar nu inom 50.5–52 °C.<br />

Förfarandet är enkelt då det handlar om en beräkningsmodell men kan bli tidsödande<br />

när det skall tillämpas i en verklig anläggning. Å andra sidan kan den iterativa<br />

processen kraftigt begränsas i praktiken eftersom det stationära temperaturfelet som<br />

kvarstår efter 1-2 justeringsomgångar är så litet att det saknar praktisk betydelse.<br />

Observera att den genomförda optimeringen resulterar i att VVC-flödet kan sänkas<br />

med 17% jämfört med fall ett tack vare att den totala returtemperaturen har sjunkit till<br />

50 °C.<br />

│ 31


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

32 │<br />

Bild 3.2 Beräknade VVC-flöden, returtemperaturer och TCV-lägen i stam<br />

1–12. Alla TCV är lika stora och har samma börvärdesinställning.<br />

Proportionell förstärkning, 80 ( l /h)/K, total VVC-returtemperatur,<br />

50.8 °C.<br />

Calculated DHWC flows, temperatures and valve stem positions. All valve sizes equal. All<br />

temperature set-points equal. Valve gain Gc=80 ( l /h)/K, Tdhwc return=50.8 °C .<br />

Bild 3.3 Beräknade VVC-flöden, returtemperaturer och TCV-lägen i stam 1–<br />

12. Alla TCV är lika stora och har samma börvärdesinställning.<br />

Proportionell förstärkning, 160 ( l /h)/K, total VVC-returtemperatur,<br />

50.45 °C.<br />

Calculated DHWC flows, temperatures and valve stem positions. All valve sizes equal. All<br />

temperature set-points equal. Valve gain Gc=160 ( l /h)/K, Tdhwc return=50.45 °C .


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 3.4 Beräknade VVC-flöden, returtemperaturer och TCV-lägen i stam 1–<br />

12. Alla TCV har samma börvärdesinställning. TCV-kapaciteten i<br />

stam 11 och 12 ökad med 60%. Proportionell förstärkning, 80<br />

( l /h)/K, total VVC-returtemperatur, 50.35 °C<br />

Calculated DHWC flows, temperatures and valve stem positions. The size of TCV No 11<br />

and 12 increased by 60%. All temperature set-points equal.<br />

Valve gain Gc=80 ( l /h)/K, Tdhwc return=50.35 °C<br />

Sammanfattningsvis kan man konstatera att ökning <strong>av</strong> TCV-förstärkning, vilket<br />

motsvarar en ökning <strong>av</strong> flödeskapaciteten förutsatt att P-bandet lämnas oförändrat,<br />

minskar temperaturskillnader mellan VVC-returer i de olika stammarna, fall 2. Ett<br />

effektivare sätt att uppnå samma mål är att öka flödeskapaciteten hos bara ett<br />

begränsat antal längst bort belägna TCV, fall 3, eftersom det är dessa som arbetar<br />

under de svåraste förhållanden i systemet (lågt differenstryck och framtemperatur). På<br />

det sättet undviker man även en eventuell risk att det uppstår instabilitet i<br />

temperaturreglering i de stammarna där differenstrycket och vattentemperaturen är<br />

höga. Temperaturskillnaderna kan undvikas helt om individuell anpassning <strong>av</strong><br />

börvärdesinställning för TCV i de olika stammarna tillämpas, fall 4. De presenterade<br />

beräkningsfallen visar vilka åtgärder som leder till minskning <strong>av</strong> temperaturskillnaderna<br />

i en tappvarmvattenkrets. Det är underförstått att motsatta åtgärder leder<br />

till ökade temperaturskillnader.<br />

│ 33


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

34 │<br />

Bild 3.5 Beräknade VVC-flöden, returtemperaturer och TCV-lägen i stam 1–<br />

12. Alla TCV är lika stora. Börvärdesinställningen för varje enskild<br />

ventil är sådan att VVC-returtemperaturen är 50 °C i alla stammar.<br />

Proportionell förstärkning, 80 ( l /h)/K, total VVC-returtemperatur,<br />

50.0 °C .<br />

Calculated DHWC flows, temperatures and valve stem positions. All valve sizes equal.<br />

The temperature set-points adjusted to result in TDHWC=50 °C in all risers and return pipe.<br />

Valve gain Gc=80 ( l /h)/K.<br />

Det måste påpekas att resonemangen ovan gäller för ett system där differenstrycket är<br />

tillräckligt och ledningarna är korrekt dimensionerade. De diskuterade åtgärderna får<br />

mindre betydelse om cirkulationspumpen är underdimensionerad, eftersom de<br />

termostatiska ventilernas reglerverkan då saknar auktoritet. Bild 3.6 visar ett fall<br />

motsvarande beräkningsfall 1 som visats i Bild 3.2, förutom att det tillgängliga<br />

differenstrycket här har reducerats till hälften (15 kPa). Det framgår tydligt att det<br />

stationära reglerfelet är stort, varför VVC-returtemperaturen sjunker kraftigt med<br />

ökande <strong>av</strong>stånd från tappvarmvattenberedaren (vänstra diagrammet). Alla ventiler är<br />

öppnade mer än 40 % och flödet i de perifera stammarna, förutom den sista, är lägst<br />

istället för högst (högra diagrammet). Observera att de höga cirkulationsflöden i<br />

stammar nära tappvarmvattenberedaren orsakar hög total VVC-returtemperatur och<br />

cirkulationsflöde som är högre än i referensfallet (490 l/h jämfört med 402 l/h).


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 3.6 Beräknade VVC-flöden, returtemperaturer och TCV-lägen i stam 1–<br />

12. Alla TCV är lika stora och har samma börvärdesinställning.<br />

Differenstrycket sänkt till 15 kPa, med påföljd att returtemperaturen<br />

sjunker kraftigt i de perifera stammarna. Proportionell<br />

förstärkning, 80 ( l /h)/K, total VVC-returtemperatur, 51.6 °C .<br />

Calculated DHWC flows, temperatures and valve stem positions. All valve sizes equal. All<br />

temperature set-points equal. The differential pressure decreased to 15 kPa. As a result<br />

the temperature in peripheral risers has also decreased.<br />

Valve gain Gc=80 ( l /h)/K, Tdhwc return=51.6 °C .<br />

Bild 3.7 Beräknade VVC-flöden, returtemperaturer och TCV-lägen i stam 1–<br />

12. Differenstrycket sänkt till 15 kPa. Alla TCV är lika stora. Kraftigt<br />

justerad börvärdesinställning för TCV för att uppnå VVCreturtemperatur<br />

50 °C i alla stammar. Proportionell förstärkning,<br />

80 ( l /h)/K, total VVC-returtemperatur, 50.0 °C.<br />

Calculated DHWC flows, temperatures and valve stem positions. All valve sizes equal.<br />

The differential pressure decreased to 15 kPa. The temperature set-points strongly<br />

adjusted to result in TDHWC=50 °C in all risers and the return pipe. Valve gain Gc=80 ( l /h)/K<br />

│ 35


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

36 │<br />

Situationen kan åtgärdas genom lämplig justering <strong>av</strong> TCV-börvärde i varje stam, på<br />

samma sätt som i fall presenterat i Bild 3.5. Motsvarande resultat visas i Bild 3.7.<br />

Returtemperaturen är nu samma igen och flödesfördelningen korrekt för alla stammar.<br />

Detta har dock uppnåtts genom kraftig justering <strong>av</strong> börvärden som i grund och botten<br />

motsvarar en helt manuell <strong>injustering</strong> med hjälp <strong>av</strong> strypventiler. Således, att använda<br />

termostatiska cirkulationsventiler i ett tappvarmvattensystem med underdimensionerad<br />

cirkulationspump är tämligen meningslöst. Det bör tilläggas att även manuell<br />

<strong>injustering</strong> kan bli svår eller till och med omöjlig att genomföra om det tillgängliga<br />

differenstrycket är för lågt. Fenomenet har även konstaterats i fält, Forslund [7].<br />

3.4. Dynamisk simulering<br />

För simulering har programvara Simulink från företaget The MathWorks använts. Den<br />

dynamiska VVC-systemmodellen består <strong>av</strong> komponenter som är beskrivna i Persson<br />

[8]. En s.k. Real-Time accelerator har använts vid simulering för att förkorta<br />

beräkningstiden.<br />

I referensfallet används TCV-egenskaper som i fall 1 vid de stationära beräkningarna,<br />

med börvärdesinställning 52 °C. Förutom dessa, hänsyn tas till hysteres och<br />

reaktionstid som väljs till 1K och 60 s respektive. TCV utan <strong>av</strong>siktligt läckage<br />

förutsätts. Simuleringsresultat presenteras i form <strong>av</strong> procentuell fördelning <strong>av</strong> VVCreturtemperaturer<br />

i stam 1–12 under 24–timmars drift. En vertikal streckad linje i<br />

diagram markerar den genomsnittliga totala returtemperaturen vid inlopp till tappvarmvattenberedaren.<br />

Bild 3.8 visar resultat <strong>av</strong> simulering då TCV-förstärkning, Gc, varieras. Detta görs<br />

genom att ventilkapaciteten, kvs, hålls oförändrad medan P-bandet, Xp, ändras enligt<br />

2.5, 5, 10 and 15 K (varvid 5K är ett referensvärde). Man kan se att Xp=5 K och lägre<br />

(högre förstärkning) är helt tillräckligt för att uppnå temperaturnivå minst 50 °C i alla<br />

stammar. Med ökande Xp däremot (minskande förstärkning) blir VVC-temperaturen<br />

ojämnare mellan stammarna och de oftast förekommande temperaturnivåerna blir<br />

lägre och lägre.<br />

Som nästa steg, inflytande <strong>av</strong> ventilhysteres på VVC-returtemperatur i stammarna<br />

undersöktes genom att hysteresen ökades först till 2.5 och sedan till 4 K (Bild 3.9).<br />

Bilden visar att större hysteres allmänt resulterar i sänkta temperaturnivåer i systemet.<br />

Samtidig kan det konstateras att kortare perioder med både högre och lägre VVCtemperatur<br />

inträffar här jämfört med referensfallet. Inflytande <strong>av</strong> TCV’s reaktionstid<br />

respektive läckage simulerades också men resultat visade att dessa parametrar är<br />

normalt <strong>av</strong> perifer betydelse för VVC-temperaturen och diskuteras därför inte här.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 3.8 Simulerad procentuell fördelning <strong>av</strong> VVC-returtemperatur i stam<br />

1–12 under ett dygn för fyra olika TCV-förstärkningar (Xp,referens = 5 K).<br />

Andel <strong>av</strong> hela perioden [%]<br />

Simulated percentage distribution of DHW temperature at the return from<br />

DHWC risers during 24 hours and the influence of varying TCV controller<br />

gain (Xp,reference = 5 K)<br />

100<br />

X =2.5 K<br />

p<br />

T<br />

retur, medel<br />

Ventil 1<br />

50<br />

Ventil 2<br />

Ventil 3<br />

Ventil 4<br />

Ventil 5<br />

0<br />

48.5 49 49.5 50 50.5 51 51.5 52 52.5 53 53.5 54<br />

Ventil 6<br />

Ventil 54.5 7<br />

100<br />

Ventil 8<br />

X =5 K<br />

p<br />

Ventil 9<br />

Ventil 10<br />

50<br />

Ventil 11<br />

Ventil 12<br />

0<br />

48.5<br />

100<br />

49<br />

X =10 K<br />

p<br />

49.5 50 50.5 51 51.5 52 52.5 53 53.5 54 54.5<br />

50<br />

0<br />

48.5<br />

100<br />

49<br />

X =15 K<br />

p<br />

49.5 50 50.5 51 51.5 52 52.5 53 53.5 54 54.5<br />

50<br />

0<br />

48.5 49 49.5 50 50.5 51 51.5 52 52.5 53 53.5 54 54.5<br />

Temperatur [°C]<br />

Bild 3.9 Simulerad procentuell fördelning <strong>av</strong> VVC-returtemperatur i stam<br />

1–12 under ett dygn för tre olika TCV-hysteresvärden<br />

(referensvärde = 1 K).<br />

Andel <strong>av</strong> hela perioden [%]<br />

Simulated percentage distribution of DHW temperature at the return from DHWC risers<br />

during 24 hours and the influence of varying TCV hysteresis (reference case = 1 K).<br />

100<br />

Hysteres=1 K<br />

T<br />

retur, medel<br />

Ventil 1<br />

50<br />

Ventil 2<br />

Ventil 3<br />

Ventil 4<br />

Ventil 5<br />

0<br />

48.5 49 49.5 50 50.5 51 51.5 52 52.5 53 53.5 54<br />

Ventil 6<br />

Ventil 54.5 7<br />

100<br />

Ventil 8<br />

Ventil 9<br />

Hysteres=2.5 K<br />

Ventil 10<br />

50<br />

Ventil 11<br />

Ventil 12<br />

0<br />

48.5<br />

100<br />

49 49.5 50 50.5 51 51.5 52 52.5 53 53.5 54 54.5<br />

50<br />

Hysteres=4 K<br />

0<br />

48.5 49 49.5 50 50.5 51 51.5 52 52.5 53 53.5 54 54.5<br />

Temperatur [°C]<br />

│ 37


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

38 │<br />

3.5. Slutsatser<br />

Injustering <strong>av</strong> ett VVC-system kan förbättras genom användning <strong>av</strong> TCV. Stationära<br />

beräkningar visar dock att om alla TCV har samma börvärdesinställning kommer<br />

VVC-temperaturen att vara lägst i de perifera stammarna pga. ventilernas stationära<br />

fel. Detta kan reduceras om ventiler med relativt hög förstärkning används i systemet<br />

eller, vilket är att rekommendera, att man använder ventiler med högre kapacitet än för<br />

övrigt i de mest perifera stammarna. En annan möjlighet är att successivt höja<br />

börvärdesinställning för TCV med ökande <strong>av</strong>stånd från tappvarmvattenberedaren.<br />

Ovannämnda gäller förutsatt att differenstryck ger tillräcklig reglerauktoritet åt<br />

systemets alla TCV.<br />

Av TCV som finns på marknaden idag uppfyller de med bästa karaktäriska<br />

egenskaperna (högst förstärkning och lägst hysteres) prestandakr<strong>av</strong> som förväntas <strong>av</strong><br />

en sådan ventil. Lägre förstärkning och/eller högre hysteres leder, enligt resultat <strong>av</strong><br />

dynamisk simulering, till sjunkande temperaturnivå och större ojämnhet i VVCreturtemperatur<br />

i systemets stammar. Ökad hysteres medför även att sannolikheten för<br />

extrema värden ökar. En ventil med hög förstärkning och liten hysteres är således att<br />

föredra, däremot är dess tröghet <strong>av</strong> sekundär vikt.<br />

4. Inverkan <strong>av</strong> temperaturnivåer i VVC-system<br />

på tillväxt <strong>av</strong> Legionellabakterier –<br />

simulering<br />

4.1. Legionella<br />

Det uppskattas att minst 500 personer per år insjuknar i Legionärsjuka i Sverige. Av<br />

dessa dör ca en tiondel, Boverket [9]. I de flesta fallen är offren personer vars<br />

immunförsvar är nedsatt, till exempel på grund <strong>av</strong> rökning, hög ålder eller dålig hälsa.<br />

Namnet på sjukdomen härstammar från det första dokumenterade fallet som inträffade<br />

1976 vid ”The American Legion Convention” i Philadelphia då totalt 221 personer<br />

insjuknade och 34 <strong>av</strong>led. Sjukdomen är en lunginfektion och orsakas <strong>av</strong> en bakterie<br />

som tillhör familjen Legionellaceae, [10]. Idag inbegriper familjen minst 48 arter och<br />

över 70 serogrupper. Ungefär hälften <strong>av</strong> dessa arter angriper människor. Ungefär 90 %<br />

<strong>av</strong> alla infektioner orsakas <strong>av</strong> Legionella pneumophila. För att man ska insjukna i<br />

Legionärsjuka måste Legionellabakterien komma in i lungan, t.ex. genom inandning<br />

<strong>av</strong> vattendimma som innehåller Legionella. Legionärsjuka är inte smittsamt och det är<br />

normalt inte heller farligt att dricka Legionellasmittat vatten. Förutom Legionärsjuka<br />

kan familjen Legionellaceae även orsaka Pontiac-feber. Symptomen för denna<br />

sjukdom är influensaliknande, den är akut och kortlivad och går över <strong>av</strong> sig själv.<br />

Legionella är aeroba bakterier som finns naturligt i sötvatten och kan påvisas i floder<br />

och sjöar. Det är många faktorer som påverkar Legionella. En viktig faktor är<br />

vattentemperaturen. Vid temperaturer mellan 25-46 °C förökar sig bakterien och den<br />

snabbaste förökningen sker vid ca 40 °C. Den genomsnittliga förökningshastigheten<br />

minskar snabbt när temperaturen faller och under 20 °C <strong>av</strong>tar förökningen helt,<br />

Brundrett [11]. Vid temperaturer över 46 °C dör bakterien. Avdödningshastigheten<br />

ökar med temperaturen. I undersökningar, Brundrett [11], har visats att vid en<br />

temperatur <strong>av</strong> 50 °C tar det mer än 100 minuter innan 90 % <strong>av</strong> en<br />

Legionellapopulation har dött medan motsvarande tid vid 58 °C endast är 6 minuter<br />

(sambandet mellan <strong>av</strong>dödningshastighet och temperatur är starkt olinjärt). Dessa


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

reduktionstider ska jämföras med de ca 10 timmar som det tar innan antalet<br />

Legionellabakterier har fördubblats i tappvarmvatten vid en temperatur på ca 40 °C.<br />

Förutom inverkan <strong>av</strong> vattentemperaturen påverkas tillväxten <strong>av</strong> Legionella bland<br />

annat även <strong>av</strong> närvaron <strong>av</strong> biofilm, tillgången på näring, vattenegenskaper och<br />

närvaron <strong>av</strong> tåligare organismer som kan fungera som värdar för Legionella, Brundrett<br />

[11]. Legionella som lever fritt i vatten kan <strong>av</strong>dödas med UV-strålning och biocider,<br />

såsom ozon och klor. Om bakterier invaderar härdigare bakterier, såsom amöbor, kan<br />

de delvis vara skyddade mot dessa åtgärder och när cellväggen i värdorganismen<br />

spricker kan i storleksordningen 10000 Legionellabakterier frigöras, Allestam [12].<br />

Då Legionella finns naturligt i sötvatten är en viktig fråga vid vilka koncentrationer<br />

som de kan anses vara ohälsosamma? I litteraturen är det svårt att finna något<br />

definitivt svar på denna fråga. Faktum är att Brydov et al [13] till och med fastslår att<br />

det inte finns ett tydligt samband mellan Legionellakoncentrationen och risken att<br />

insjukna. Det påpekas att det har förekommit fall där koncentrationen varit mycket<br />

hög men trots detta har ingen blivit sjuk medan i andra fall har personer blivit smittade<br />

<strong>av</strong> källor där koncentrationen bara varit måttlig. Samtidigt påpekas dock att höga<br />

koncentrationer <strong>av</strong> Legionella i ett system ska leda till handling men vid riskbedömningar<br />

ska andra faktorer, såsom hur många och vilka som kommer i kontakt med det<br />

smittade vattnet, beaktas. I brist på ett bättre mått på risken för att bli smittad <strong>av</strong><br />

Legionella kommer bakteriekoncentrationen användas som måttstock i detta arbete.<br />

Då man talar om koncentrationen <strong>av</strong> Legionella används ofta termen “colony forming<br />

units” (cfu) per milliliter. Som referens angående koncentrationer i varmvattensystem<br />

används rekommendationer från danska myndigheter, [14]. Enligt dessa ska vid 1-10<br />

cfu/ml enklare åtgärder, såsom höjning <strong>av</strong> systemtemperaturer eller borttagning <strong>av</strong><br />

blindledningar, vidtas. Vid 10-100 cfu/ml anses mängden bakterier vara relativt hög<br />

och förbättringar <strong>av</strong> anläggningen och/eller desinficering ska övervägas. Situationen<br />

ska i dessa fall övervakas. Legionellakoncentrationer över 100 cfu/ml anses mycket<br />

höga och installationen ska i dessa fall noggrant genomgås.<br />

4.2. Modellbeskrivning<br />

Den dynamiska simuleringsmodellen över ett varmvattensystem som beskrivits i<br />

föregående kapitel har kompletterats med en modell över tillväxt/<strong>av</strong>dödning <strong>av</strong><br />

Legionella. De två modellerna samverkar och beskrivs nedan. Det modellerade varmvattensystemet<br />

visas i Bild 4.1 som är snarlik Bild 3.1 med en modifikation att antalet<br />

stigarledningar har utökats till 26 vilket motsvarar en byggnad om 78 lägenheter.<br />

Bild 4.1 Beskrivning <strong>av</strong> ett tappvarmvattensystem<br />

Description of a domestic hot water system<br />

Stigare nr: 1 2<br />

25 26<br />

m& fjv, fram<br />

m&<br />

fjv,retur<br />

(1)<br />

(2)<br />

m& VV<br />

(5)<br />

(4)<br />

(3)<br />

(3)<br />

m& VVC<br />

(6)<br />

5 m<br />

8.5 m<br />

Antaganden:<br />

Värmeförlust VV-rör: 12 W/m<br />

Värmeförlust VVC-rör: 0 W/m<br />

Ledningarna är samisolerade<br />

Designkriterium:<br />

vVV < 1.0 m/s<br />

vVVC < 0.3 m/s<br />

│ 39


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

40 │<br />

För att kunna undersöka tillväxt/<strong>av</strong>dödning <strong>av</strong> Legionella i varmvattensystem krävs<br />

även en matematisk modell för att beskriva detta. Som nämnts tidigare är det många<br />

faktorer som påverkar hur Legionella utvecklas. I detta arbete beaktas endast inverkan<br />

<strong>av</strong> temperaturen och närvaron <strong>av</strong> en biofilm medan t.ex. fenomenet med amöbor som<br />

infekteras <strong>av</strong> Legionella och som då de brister släpper ut stora mängder bakterier<br />

bortses från. Förenklingen görs dels på grund <strong>av</strong> att många aspekter på Legionellas liv<br />

fortfarande inte är helt kartlagt och dels på grund <strong>av</strong> att vi önskar studera en situation<br />

som är gynnsam för tillväxten <strong>av</strong> Legionella. Som en följd <strong>av</strong> det senare påståendet<br />

bortses från faktorer som begränsad tillgång på näring i tappvarmvatten, inverkan <strong>av</strong><br />

rörmaterial eller desinficering <strong>av</strong> tappvattensystemet.<br />

Enligt Brundrett [11] kan tillväxt/<strong>av</strong>dödning <strong>av</strong> Legionella beskrivas som (1). Genom<br />

att integrera (1) kan antalet celler vid tiden t uttryckas som (2).<br />

dN<br />

= B⋅N (1)<br />

dt<br />

Bt<br />

N = N e<br />

(2)<br />

o<br />

I (1) och (2) är B en funktion <strong>av</strong> vattentemperatur, organismens art och vattnets<br />

kemiska sammansättning. I detta arbete görs förenklingen att B endast beror <strong>av</strong><br />

vattentemperaturen. Enligt (2) sker tillväxten <strong>av</strong> bakterier exponentiellt. I verkligheten<br />

kommer den exponentiella tillväxten så småningom att <strong>av</strong>ta p.g.a. begränsad tillgång<br />

på näring och syre eller p.g.a. ackumulation <strong>av</strong> hämmande metaboliska restprodukter,<br />

Brundrett [11], men detta beaktas ej i modellen.<br />

Legionella-modellen består <strong>av</strong> en del som representerar det flödande vattnet, (3), och<br />

en del som representerar biofilmen, (4).<br />

dN<br />

dt<br />

dN<br />

dt<br />

HO<br />

2<br />

bio<br />

( )<br />

= m&⋅ N − N + B⋅ N + N&<br />

= B⋅N −N&<br />

HOin , HOut , HO bioutsläpp ,<br />

2 2 2<br />

bio bio, utsläpp<br />

Förändringen <strong>av</strong> mängden Legionella i en vattenvolym beror på skillnaden mellan<br />

inflöde och utflöde <strong>av</strong> Legionella, den första termen i (3), tillväxt/<strong>av</strong>dödning <strong>av</strong><br />

bakterier i vattenvolymen, den andra termen, och Legionella överförd från biofilmen<br />

till vattnet, den sista termen. Vattentemperaturen är den enda faktorn som påverkar<br />

tillväxten/<strong>av</strong>dödningen <strong>av</strong> Legionella i biofilmen. I modellen används en<br />

frigörningsnivå så att när mängden Legionella i biofilmen når den specificerade nivån<br />

släpps bakterier ut i vattnet. Frigörningsnivån är relaterad till volymen i den aktuella<br />

ledningen så att när bakterier frigörs från biofilmen stiger Legionella-koncentrationen<br />

i volymen med ett specifikt antal cfu/ml (kallad Nutsläpp i <strong>av</strong>snitt 5.3.2.). Precis efter att<br />

bakterier har frigjorts från biofilmen motsvarar mängden Legionella som återstår i<br />

biofilmen en koncentration i rörvolymen på 50 cfu/ml. Nedåt begränsas mängden<br />

Legionella så att det alltid finns 1 cfu/ml rörvolym närvarande, d.v.s. det antas att det<br />

alltid finns en potentiell risk för tillväxt <strong>av</strong> Legionella i biofilmen. Å andra sidan antas<br />

att det inte överförs någon Legionella från det flödande vattnet till biofilmen.<br />

När varmvattencirkulationsvatten från en smittad stam transporteras tillbaka till<br />

värmekällan, ledning (3) i Bild 4.1, blandas det i returledningen med flödet från övriga<br />

stammar och således minskar Legionella-koncentrationen. Då varmvatten tappas<br />

någonstans i fastigheten kommer cirkulationsvattnet att blandas med färskvatten i<br />

fjärrvärmecentralen och sedan upphettas. Det ansätts här att Legionella-koncentrationen i<br />

(3)<br />

(4)


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

färskvattnet är 2 cfu/ml (ett värde som medvetet är valt högt). Om inget vatten tappas<br />

värms endast cirkulationsflödet upp och tillförs sedan systemet igen.<br />

4.3. Beräkningsresultat<br />

4.3.1. Mekanismerna bakom tillväxt <strong>av</strong> Legionella i varmvattensystem<br />

Innan beräkningsresultaten från den dynamiska modellen presenteras och diskuteras<br />

ska några mindre komplexa beräkningar utföras. Syftet med denna del är att ge en<br />

djupare förståelse <strong>av</strong> mekanismerna som påverkar tillväxt och <strong>av</strong>dödning <strong>av</strong><br />

Legionella i varmvattensystem. I Bild 4.2 visas två principiella situationer. Det antas<br />

att vatten med en Legionella-koncentration <strong>av</strong> 100 cfu/ml frigörs kontinuerligt på<br />

ställen i systemet som motsvarar någon <strong>av</strong> punkterna där stam 6, 16 respektive 26<br />

ansluter till varmvattencirkulationens stamledning (d.v.s. precis under<br />

<strong>injustering</strong>sventilerna i Bild 4.1). Vattnet transporteras sedan tillbaks till<br />

fjärrvärmecentralen, uppvärms och tappas <strong>av</strong> i tappstället i den första stammen. I den<br />

övre delen <strong>av</strong> Bild 4.2 visas hur bakteriekoncentrationen skulle förändras om det<br />

smittade vattnet endast transporterades genom ledningssystemet och utsattes för de<br />

systemtemperaturer som råder. Det är uppenbart att om detta var den verkliga<br />

situationen skulle den resulterande Legionella-koncentrationen vid tappställena vara<br />

mycket hög. Den tid som bakterierna utsätts för temperaturnivåer vid vilka de dör är<br />

helt enkelt alldeles för kort för att koncentrationen ska hinna reduceras markant. Ju<br />

närmare fjärrvärmecentralen som Legionella frigörs desto högre kommer<br />

koncentrationen vid tappställena bli på grund <strong>av</strong> den kortare exponeringstiden mot den<br />

högre temperaturnivån i ledningarna.<br />

Bild 4.2 Förändring i Legionella-koncentration då smittat vatten<br />

transporteras från källan till tappstället i den första stammen.<br />

Legionella frigörs i stam nummer 26, 16 eller 6. I den övre delen <strong>av</strong><br />

Bilden antas att flödet transporteras från den smittade delen <strong>av</strong><br />

systemet till tappstället utan att blandas med flödet från övriga<br />

stammar, och i den nedre delen <strong>av</strong> bilden beaktas denna<br />

blandning. Alla stamflöden antas vara lika stora.<br />

Legionella−koncentration [cfu/ml]<br />

100<br />

90<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

The change in Legionella concentration as infected flow moves from the source to the tap<br />

in the first riser. Legionella is released in risers number 26, 16 or 6, respectively. In the<br />

upper part of the figure it is assumed that the flow moves from the infected part of the<br />

system to the tap without mixing with the flow from other risers, and in the lower part such<br />

a mixing is considered. The flows in all risers are assumed equal.<br />

Transport i cirk.ledning; T VVC =50 °C; v VVC =0.3 m/s<br />

80 Leg. utsläppt i stam 26<br />

Leg. utsläppt i stam 16<br />

Leg. utsläppt i stam 6<br />

Transport i stamledning; T =55 °C; v =1.0 m/s<br />

VV VV<br />

Transport i stamledning; T =55 °C; v =1.0 m/s<br />

VV VV<br />

70<br />

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450<br />

Tid [s]<br />

Blandningspunkt<br />

Leg. utsläppt i stam 26<br />

Leg. utsläppt i stam 16<br />

Leg. utsläppt i stam 6<br />

0<br />

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450<br />

Tid [s]<br />

│ 41


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

42 │<br />

Situationen som visas i den övre delen <strong>av</strong> Bild 4.2 är inte realistisk eftersom det<br />

faktum att det smittade vattnet blandas med friskare vatten från de övriga stammarna<br />

inte beaktas. I den nedre delen <strong>av</strong> bilden antas att flödet i samtliga stammar är lika<br />

stort och att Legionella-koncentrationen i de välfungerande stigarna är 2 cfu/ml. Låt<br />

oss nu studera situationen där 100 cfu/ml frigörs kontinuerligt i stam 26. Efter lite<br />

mindre än 20 sekunder blandas det smittade flödet med flödet från stam nr 25 vilket<br />

medför att koncentrationen sjunker till 51 cfu/ml. För varje stamretur som ansluter till<br />

den horisontella returledningen sjunker koncentrationen allt mer och när det väl når<br />

tappstället är koncentrationen ca 5 cfu/ml. Inblandning <strong>av</strong> vatten från övriga delar <strong>av</strong><br />

systemet är i detta fall den dominerande faktorn när det gäller att reducera Legionellakoncentrationen<br />

och <strong>av</strong> denna anledning är det <strong>av</strong> mindre betydelse i vilken stam som<br />

bakterierna frigörs (jämför i Bild 4.2 den resulterande Legionella-koncentrationen vid<br />

tappstället i den första stammen då bakterier frigörs i stam 6, 16 eller 26).<br />

Trots att den resulterande Legionella-koncentrationen vid tappstället i den nedre delen<br />

<strong>av</strong> Bild 4.2 kan tyckas vara låg så har vi faktiskt varit mycket försiktiga när det<br />

ansattes att flödet i samtliga stammar är lika stort. Om värmeförluster beaktas måste<br />

flödet i en stam där temperaturen vid <strong>injustering</strong>sventilen är 51 °C vara större än om<br />

temperaturen i samma stam endast var 40 °C. Som exempel kan nämnas att i<br />

varmvattensystemmodellen som beskrivs i <strong>av</strong>snitt 3.2 gäller att flödena i<br />

välfungerande stammar är, beroende på var de är placerade i systemet, i<br />

storleksordningen 4-13 gånger större än i en defekt (lågtemperatur) stam som är<br />

placerad i mitten <strong>av</strong> systemet. Detta faktum kommer att göra att Legionellakoncentrationen<br />

reduceras ytterligare. Utöver detta har inblandningen <strong>av</strong> färskvatten i<br />

fjärrvärmecentralen då tappvarmvatten används någonstans i byggnaden försummats i<br />

beräkningarna ovan. Eftersom tappvarmvattenflödet lätt kan vara <strong>av</strong> samma<br />

storleksordning som varmvattencirkulationsflödet kan inblandningen <strong>av</strong> färskvatten i<br />

fjärrvärmecentralen medföra en halvering <strong>av</strong> koncentrationen.<br />

Låt oss nu studera vilken betydelse temperaturnivån i ett varmvattensystem har. I Bild 4.3<br />

frigörs ett flöde med en Legionella-koncentration <strong>av</strong> 400 cfu/ml i stam 26. Det smittade<br />

flödet blandas med flödet från övriga stammar, hettas upp och tappas <strong>av</strong> i stam 1. Stam<br />

26 valdes som smittkälla eftersom det är större risk för bakterietillväxt i stam som<br />

befinner sig på stort <strong>av</strong>stånd från fjärrvärmecentralen, på grund <strong>av</strong> att värmeförluster<br />

kommer att medföra att temperaturnivån i perifera delar <strong>av</strong> systemet blir lägre.<br />

Bild 4.3 Förändring i Legionella-koncentration då smittat vatten<br />

transporteras från källa till tappstället i den första stammen vid<br />

olika temperaturnivåer i systemet. Flödet i samtliga stammar antas<br />

lika.<br />

Legionella−koncentration [cfu/ml]<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

The change in Legionella concentration as infected flow moves from the source to the tap<br />

in the first riser for different temperature levels in the system. The flows in all risers are<br />

assumed equal.<br />

Vid tiden t=0 s släpps 400 cfu/ml<br />

ut i stam nr 26<br />

T VV =50 °C; T VVC =45 °C<br />

T VV =55 °C; T VVC =50 °C<br />

T VV =60 °C; T VVC =55 °C<br />

0<br />

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450<br />

Tid [s]


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

I Bild 4.3 skiljer sig endast fallet med de högsta systemtemperaturer markant från de<br />

övriga. Anledningen till detta är det starkt olinjära sambandet mellan temperatur och<br />

<strong>av</strong>dödningshastighet <strong>av</strong> Legionella. Vid 45 °C tillväxer Legionella sakta, vid 50 °C<br />

dör de sakta, vid 55 °C dör de ganska snabbt och vid 60 °C dör de snabbt.<br />

Tillväxten/<strong>av</strong>dödningen vid 45-50 °C är så långsam att den i jämförelse med inverkan<br />

<strong>av</strong> inblandningen <strong>av</strong> friskt vatten från övriga delar <strong>av</strong> systemet kan bortses från. När<br />

temperaturnivån ökas så att den är över 55 °C i hela systemet är<br />

<strong>av</strong>dödningshastigheten så stor att den verkligen börjar få betydelse. I sammanhanget<br />

bör dock påpekas att ifall Legionella istället frigörs i stam 1 är transporttiden innan de<br />

når det först tappstället så kort att systemtemperaturerna kommer att ha mycket liten<br />

betydelse för Legionella-koncentrationen vid det första tappstället.<br />

Utöver tillväxt <strong>av</strong> Legionella ska även hänsyn tas till att högre systemtemperaturer<br />

medför större värmeförluster och, ifall värmekällan är fjärrvärme, till högre<br />

returtemperatur till fjärrvärmesystemet. Med detta samt skållningsrisk i åtanke ska<br />

systemtemperaturerna inte sättas alltför höga. Enligt Brundrett [11] är tiden det tar för<br />

att reducera en Legionella population med 90 % 27 minuter vid 54 °C, 6 minuter vid<br />

58 °C, 2.3-4.8 minuter vid 60 °C och 1.2-1.4 minuter vid 70 °C. Beaktandes samband<br />

mellan <strong>av</strong>dödningshastighet <strong>av</strong> Legionella och ökade värmeförluster och<br />

returtemperatur till fjärrvärmesystemet är det omotiverat att kontinuerligt använda<br />

systemtemperaturer markant över 60 °C.<br />

4.3.2. Resultat från dynamiska simuleringar<br />

Modellerna som beskrivs i <strong>av</strong>snitt 4.2 används i följande <strong>av</strong>snitt för att studera<br />

Legionella i ett varmvattensystem. Den studerade perioden är nio dagar och följande<br />

specificeras för varje fall: Framledningstemperatur till systemet, Tvv; börvärdet för<br />

termostatiska <strong>injustering</strong>sventiler i defekta stammar, Tventil,defekt; vilka stammar som är<br />

defekta; börvärdet för termostatiska <strong>injustering</strong>sventiler i välfungerande stammar,<br />

Tventil; frisläppt mängd Legionella från biofilmen i cfu/ml rörvolym, Nutsläpp. I defekta<br />

stammar gäller att Tventil,defekt = 40 °C , d.v.s. vi har medvetet skapat zoner där<br />

Legionella kan tillväxa. Som ett mått på hur stor risken är att smittas studeras den<br />

procentuella fördelningen <strong>av</strong> Legionella-koncentrationer vid tappställena.<br />

Fördelningarna är baserade på den registrerade koncentrationen vid tappstället och tar<br />

ej hänsyn till om vatten tappas eller ej. Det har tidigare konstaterats att vid normala<br />

eller låga temperaturnivåer är inverkan <strong>av</strong> <strong>av</strong>dödning på grund <strong>av</strong> exponering mot<br />

höga temperaturer begränsad och blandningsfenomenet är dominant när<br />

bakteriekoncentrationen studeras. I detta fall har således valet <strong>av</strong> vilka stammar som är<br />

defekta mindre betydelse för den slutliga koncentrationen vid tappställena.<br />

Först studeras hur känsligt ett välfungerande varmvattensystem är för ett utsläpp <strong>av</strong><br />

Legionella. Det antas att stammarna mitt i systemet (nr 11-15) är defekta. I Bild 4.4<br />

visas den procentuella fördelningen <strong>av</strong> Legionella-koncentrationen i olika stammar då<br />

Nutsläpp = 800, 1200 eller 1600 cfu/ml. Som beskrivits i <strong>av</strong>snitt 5.2.2 frigörs dessa<br />

mängder Legionella stötvis från de delar <strong>av</strong> systemet där Legionella kan växa i<br />

biofilmen.<br />

│ 43


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

44 │<br />

Bild 4.4 Simulerad procentuell distribution <strong>av</strong> Legionella-koncentration vid<br />

tappstället i olika stammar, inverkan <strong>av</strong> utsläppsmängd<br />

Andel <strong>av</strong> hela perioden [%]<br />

0<br />

Simulated percentage distribution of Legionella concentration in different risers, influence<br />

of released amount<br />

0.4<br />

Stam nr 1 Stam nr 26<br />

0.2<br />

0.4<br />

0.2<br />

0<br />

0.4<br />

0.2<br />

0<br />

T =55 °C; T =51 °C; T =40 °C<br />

VV ventil ventil,defekt<br />

Smittade stammar: 11−15; N =800 cfu/ml<br />

utsläpp<br />

10±5 20±5 30±5<br />

T =55 °C; T =51 °C; T =40 °C<br />

VV ventil ventil,defekt<br />

Smittade stammar: 11−15; N =1200 cfu/ml<br />

utsläpp<br />

10±5 20±5 30±5<br />

T =55 °C; T =51 °C; T =40 °C<br />

VV ventil ventil,defekt<br />

Smittade stammar: 11−15; N =1600 cfu/ml<br />

utsläpp<br />

10±5 20±5<br />

Koncentration <strong>av</strong> Legionella [cfu/ml]<br />

30±5<br />

I Bild 4.4 redovisas ej koncentrationer lägre än 5 cfu/ml. Trots de tidvis mycket stora<br />

utsläppen <strong>av</strong> Legionella i de fem defekta stammarna är koncentrationen vid<br />

tappställena sällan så hög som 5-15 cfu/ml och aldrig över dessa nivåer. Med hänsyn<br />

till diskussionen i <strong>av</strong>snitt 4.3.1 var detta resultat förväntat.<br />

Härnäst studeras en situation där endast stam 11 och 12 är defekta, Nutsläpp = 100<br />

cfu/ml och <strong>injustering</strong>sventilerna i de ”välfungerande” stigarna är injusterade så att<br />

relativt låga temperaturer erhålls även i dessa, se Bild 4.5. Trots att <strong>av</strong>sevärt mindre<br />

Legionella frigörs vid varje utsläppstillfälle i fallen i Bild 4.5 än i fallen som redovisas<br />

i Bild 4.4 är Legionella-koncentrationen vid tappställena betydligt högre. Anledningen<br />

till detta är att då börvärdet för de termostatiska ventilerna nu har satts till 45 °C eller<br />

lägre tillväxer Legionella i biofilmen även i delar <strong>av</strong> systemet där de tidigare<br />

<strong>av</strong>dödades. Simuleringar visar att om Tventil höjs till 47 °C eller högre fås inga<br />

Legionella-koncentrationer över 5 cfu/ml vid tappställena. Med tanke på att<br />

Legionella tillväxer i större delen <strong>av</strong> varmvattencirkulationsledningarna som för<br />

vattnet tillbaks till fjärrvärmecentralen i fallen i Bild 4.5 så är koncentrationer vid<br />

tappställena relativt låga. Detta är beroende <strong>av</strong> att Legionella frigörs stötvis från<br />

biofilmen och när det blandas med relativt friskt vatten från övriga stammar (där delar<br />

<strong>av</strong> biofilmen inte har frigjorts) kommer koncentrationen att minska innan det smittade<br />

vattnet når tappställena.


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 4.5 Simulerad procentuell föredelning <strong>av</strong> Legionella-koncentration vid<br />

tappstället i olika stammar, inverkan <strong>av</strong> systemtemperaturer, låga<br />

börvärden för termostatiska ventiler<br />

Stam nr 1<br />

Simulated percentage distribution of Legionella concentration at taps in different risers,<br />

influence of system temperatures, low set point for thermostatic valves<br />

Stam nr 26<br />

Låt oss studera vad som händer om även framledningstemperaturen är lägre än vad<br />

som rekommenderas. I Bild 4.6 visas motsvarande fall som i Bild 4.5 men med<br />

undantaget att framledningstemperaturen, Tvv, har sänks till 50 °C.<br />

Då även framledningstemperaturen sänks kan Legionella tillväxa i ännu större delar <strong>av</strong><br />

systemet än förut och samtidigt finns inga delar <strong>av</strong> systemet där bakterierna <strong>av</strong>dödas<br />

snabbt. Även om det är svårt att urskilja i Bild 4.6 så kan ett intressant fenomen<br />

noteras i de sista stigarna i fallet där Tvv = 43 °C. I periferin <strong>av</strong> systemet är<br />

temperaturnivån så låg i fördelningsledningarna att Legionella sporadiskt frigörs från<br />

biofilmen i ledningar som är placerade före tappställena. Detta medför att<br />

koncentrationen kan nå ända upp till 100 cfu/ml i stammar 16-26.<br />

│ 45


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

46 │<br />

Bild 4.6 Simulerad procentuell föredelning <strong>av</strong> Legionella-koncentration vid<br />

tappstället i olika stammar, inverkan <strong>av</strong> systemtemperaturer, låga<br />

börvärden för termostatiska ventiler och låg<br />

framledningstemperatur<br />

Andel <strong>av</strong> hela perioden [%]<br />

Stam nr 1<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

Simulated percentage distribution of Legionella concentration at taps in different risers,<br />

influence of system temperatures, low set point for thermostatic valves and low supply<br />

temperature<br />

Stam nr 26<br />

T VV =50 °C; T ventil =43 °C; T ventil,defekt =40 °C<br />

Smittade stammar: 11−12; N utsläpp =100 cfu/ml<br />

10±5 20±5 30±5 40±5 50±5 60±5 70±5 80±5 90±5 100±5<br />

T VV =50 °C; T ventil =45 °C; T ventil,defekt =40 °C<br />

Smittade stammar: 11−12; N utsläpp =100 cfu/ml<br />

10±5 20±5 30±5 40±5 50±5 60±5 70±5 80±5 90±5 100±5<br />

Koncentration <strong>av</strong> Legionella [cfu/ml]<br />

Förutom den uppenbara slutsatsen att temperaturnivån i varmvattensystem inte ska<br />

vara alltför låg kan även slutsatsens dras att i fall där bakterier transporteras direkt från<br />

utsläppspunkten till tappställen utan att blandas med vatten från övriga delar <strong>av</strong><br />

systemet kan mycket höga koncentrationer uppstå. När ett varmvattensystem ses över<br />

för att minimera risken för att människor ska smittas <strong>av</strong> Legionella bör därför särskild<br />

uppmärksamhet ägnas åt ledningar som leder fram till tappställena. Utöver detta bör<br />

även säkerställas att returledningar endast transporterar vatten bort från tappställena.<br />

Om det vatten som tappas <strong>av</strong> emellanåt härstammar från varmvattencirkulationsledningarna<br />

kan defekta eller felaktigt injusterade <strong>injustering</strong>sventiler få ödesdigra<br />

konsekvenser med hänsyn till Legionella-koncentrationen i tappvattnet. I Bild 4.7<br />

illustreras detta genom att Legionella-koncentrationen vid <strong>injustering</strong>sventilerna för en<br />

situation som normalt inte alls är riskfylld studeras (jämför med fallen i Bild 4.4).


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bild 4.7 Simulerad procentuell fördelning <strong>av</strong> Legionella-koncentration vid<br />

<strong>injustering</strong>sventilerna i olika stammar<br />

Simulated percentage distribution of Legionella concentration at the balancing valves in<br />

different risers<br />

Stam nr 11 Stam nr 12<br />

Eftersom Legionella endast tillväxer i varmvattencirkulationsstammar nr 11 och 12 är<br />

koncentrationen i övriga stammar alltid under 5 cfu/ml. I de defekta stigarna är dock<br />

koncentrationen upp till 100 cfu/ml och om systemet tillåter att detta vatten tappas <strong>av</strong><br />

direkt i en kran utan att blandas med flödet från övriga stammar är risken för att bli<br />

smittat <strong>av</strong> Legionella markant.<br />

Slutligen ska beaktas en situation där inget varmvatten används i byggnaden under de<br />

nio dagar som den studeras. En dylik situation lär knappast inträffa när en byggnad <strong>av</strong><br />

den aktuella storleken är bebodd men kan t.ex. inträffa innan människor flyttar in i en<br />

nybyggd fastighet eller när ett gammalt hus totalrenoveras. I Bild 4.8 redovisas<br />

koncentrationen <strong>av</strong> Legionella vid tappställena för några fall med olika<br />

temperaturnivåer i systemet.<br />

Bild 4.8 Simulerad procentuell fördelning <strong>av</strong> Legionella-koncentration vid<br />

tappstället i olika stammar när inget varmvatten används i<br />

byggnaden, inverkan <strong>av</strong> systemtemperaturer<br />

Simulated percentage distribution of Legionella concentration at taps in different risers<br />

when no DHW is used in the building, influence of temperatures<br />

Stam nr 11 Stam nr 15<br />

Stam nr 1<br />

Stam nr 26<br />

│ 47


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

48 │<br />

Överst i Bild 4.8 är framledningstemperaturen till varmvattensystemet 60 °C och<br />

börvärdet för de termostatiska <strong>injustering</strong>sventilerna är 47 °C. Dessa temperaturnivåer<br />

är så höga att Legionella inte kan överleva. I de defekta stigarna är temperaturnivån i<br />

delar <strong>av</strong> framledningarna tillräckligt låg för att bakterierna ska kunna tillväxa men<br />

p.g.a. de höga temperaturerna i resten <strong>av</strong> systemet kan de inte smitta det. Om istället<br />

Tvv = 55 °C hade ansatts hade situationen varit nästan identisk med fallet som<br />

redovisas. Om även börvärdet för de ”välfungerande” stigarna sänks till Tventil = 43 °C<br />

kommer dock Legionella att tillväxa i fördelningsledningarna i samtliga stammar,<br />

detta kan ses i mittenfallet i Bild 4.8. Detta fall kan jämföras med fallet i den övre<br />

delen <strong>av</strong> Bild 4.5 (notera dock att endast stammar 11-12 är defekta där). I Bild 4.5<br />

tillväxte inte Legionella i fördelningsledningarna. Anledningen är att när vatten<br />

emellanåt tappas <strong>av</strong> kommer temperaturnivån i framledningen ökas vilket hämmar<br />

bakterietillväxten. Utöver detta kan en generellt högre Legionella-koncentration<br />

observeras i Bild 4.8, något som beror på att systemet inte förses med färskvatten då<br />

inget vatten tappas <strong>av</strong>. I det nedersta fallet i Bild 4.8 har ansatts både en låg<br />

framledningstemperatur och låga börvärden för de termostatiska<br />

<strong>injustering</strong>sventilerna. I övriga fall är koncentrationen under en majoritet <strong>av</strong> tiden<br />

under 5 cfu/ml (dessa koncentrationer redovisas ej) men i denna situation är<br />

temperaturerna i systemet så låga att det dominerande koncentrationsintervallet är<br />

mellan 15-25 cfu/ml. Utifrån fallen i Bild 4.8 kan slutsatsen dras att med hänsyn till<br />

Legionella försämras situationen då inget tappvarmvatten används men så länge<br />

temperaturnivåerna i systemet är i nivå med de rekommenderade kommer inte några få<br />

defekta stammar kunna smitta ner hela systemet.<br />

4.4. Diskussion<br />

Om Legionella frigörs i en begränsad del <strong>av</strong> ett varmvattensystem som, utöver detta,<br />

fungerar korrekt, tyder beräkningar på att risken för höga bakteriekoncentrationer vid<br />

tappställen är mycket liten. Temperaturerna i ett varmvattensystem ska alltid hållas<br />

över minst 47 °C i samtliga delar <strong>av</strong> systemet för att förhindra tillväxt <strong>av</strong> Legionella.<br />

Om Legionella frigörs någonstans i systemet är den viktigaste mekanismen för att<br />

reducera koncentrationen blandningen <strong>av</strong> smittat och osmittat vatten.<br />

Exponeringstiden mot temperaturnivån i resten <strong>av</strong> systemet är normalt alldeles för kort<br />

för att reduktion p.g.a. <strong>av</strong>dödning ska bli signifikant. Höga koncentrationer <strong>av</strong><br />

Legionella vid tappställena fås framförallt om smittat vatten flödar direkt till kranen<br />

utan att blandas med vatten från övriga delar <strong>av</strong> systemet. Dylika situationer kan t.ex.<br />

uppstå om temperaturnivån i framledningarna är så låg att Legionella kan tillväxa i<br />

biofilmen i dessa ledningar, om blindledningar förser bakterier till en<br />

fördelningsledning eller om bakterietillväxt sker i en cirkulationsstam och vattnet <strong>av</strong><br />

någon anledning kan flöda i fel riktning (mot tappstället). Om inget eller endast lite<br />

varmvatten används i en byggnad kommer Legionella koncentrationerna öka, delvis<br />

p.g.a. att smittat vatten inte späds ut med färskvatten och delvis p.g.a. att<br />

temperaturnivån i defekta fördelningsledningsstammar kommer att sjunka (vilket ökar<br />

risken för bakterietillväxt).


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

5. Slutsatser<br />

Ett VVC-system kräver hydraulisk balansering för att upprätthålla jämna<br />

temperaturnivåer. I ett system utan balansering kommer VVC-flödet och<br />

temperaturnivå i stammarna sjunka med ökande <strong>av</strong>stånd från<br />

tappvarmvattenberedaren. Injustering <strong>av</strong> systemet kan förbättras genom användning<br />

<strong>av</strong> TCV. Stationära beräkningar visar dock att om alla TCV har samma<br />

börvärdesinställning kommer VVC-temperaturen fortfarande att vara lägst i de<br />

perifera stammarna pga. ventilernas stationära fel. Detta kan reduceras om ventiler<br />

med relativt hög förstärkning används i systemet eller, vilket är att rekommendera, att<br />

man använder ventiler med högre kapacitet i de mest perifera stammarna än för övrigt.<br />

En annan möjlighet är att successivt höja börvärdesinställning för TCV med ökande<br />

<strong>av</strong>stånd från tappvarmvattenberedaren. För att användning <strong>av</strong> TCV skall vara<br />

meningsfull, kretsens cirkulationspump måste vara rätt dimensionerad så att<br />

ventilauktoriteten är tillräcklig.<br />

Laboratorieförsök med TCV som finns på marknaden idag visar på betydliga<br />

variationer vad gäller dess karaktäriska egenskaper. Ventiler med de bästa<br />

egenskaperna (högst förstärkning och lägst hysteres) uppfyller dock prestandakr<strong>av</strong><br />

som förväntas <strong>av</strong> en sådan ventil. Dynamisk simulering har visat att både minskad<br />

förstärkning och ökad hysteres leder till sjunkande temperaturnivå och större ojämnhet<br />

i VVC-returtemperatur i systemets stammar. Ökad hysteres medför även att<br />

sannolikheten för extrema värden ökar. En ventil med hög förstärkning och liten<br />

hysteres är således att föredra, däremot är ventilens dynamik <strong>av</strong> sekundär vikt.<br />

Genomförda simuleringar visar att om Legionella frigörs i en begränsad del <strong>av</strong> ett<br />

varmvattensystem som, utöver detta, fungerar väl är risken liten för att Legionellakoncentrationen<br />

vid tappställena ska bli hög. Den huvudsakliga anledningen till detta<br />

är att infekterat vatten kommer att blandas med friskt vatten från övriga delar <strong>av</strong><br />

systemet och därmed reduceras koncentrationen <strong>av</strong>sevärt.<br />

Höga koncentrationer vid tappställena uppstår främst om smittat vatten flödar direkt<br />

till ett tappställe utan att blandas med vatten från övriga delar <strong>av</strong> systemet. Dylika<br />

situationer kan t.ex. uppstå om temperaturnivån i framledningen är så låg att<br />

Legionella kan tillväxa i biofilmen där, om blindledningar släpper ut Legionella i en<br />

varmvattenledning eller om Legionella växer i en varmvattencirkulationsledning och<br />

vattnet <strong>av</strong> någon anledning kan flöda i fel riktning i ledningen (d.v.s. mot tappstället).<br />

│ 49


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

50 │<br />

6. Referenser<br />

1 Wollerstrand, J., Tappvarmvattensystem – egenskaper, dimensionering och<br />

komfort, <strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong>, FOU 2002:75<br />

2 Boverkets byggregler, BFS 1993:57 med ändringar till och med 2002:19,<br />

Boverket, ISBN 91-7147-718-7, 2002.<br />

3 Bemessung von Zirkulationssystem in zentralen Trinkwasser-<br />

Erwärmungsanlagen, Technische blatt W553. Deutsche Vereinigung des Gas<br />

und Wasserfaches. 1997.<br />

4 Temperaturhandbok, Pentronic AB, www.pentronic.se , 2003.<br />

5 Rörledningsarmatur – Termostatstyrda radiatorventiler – Kr<strong>av</strong> och<br />

provningsmetoder, <strong>Svensk</strong> Standard, SS-EN 215/1, SIS, 1989.<br />

6 Åkerblad,T. (editor), VA Handbok - Projektering, AB <strong>Svensk</strong> Byggtjänst,<br />

Sweden, 1981, ISBN 91-7332-114-1<br />

7 Forslund, Ch. (Gävle Energi AB), Personlig kontakt, Lund 2004-06-10<br />

8 Persson, T., Tappvarmvattenreglering i fjärrvärmecentraler för småhus,<br />

Licentiat<strong>av</strong>handling, Institutionen för värme- och kraftteknik, Lunds Tekniska<br />

Högskola, 2002<br />

9 Har du legionellabakterier i dina vattenledningar?, Boverket,<br />

Publikationsservice, Karlskrona, 2001<br />

10 http://www.legionella.org/, 2004-05-24<br />

11 Brundrett, G.W., Legionella and building services, Butterworth-Heinemann Ltd,<br />

ISBN 0 7506 1528 1, Oxford, 1992<br />

12 Görel Allestam, Smittskyddsinstitutet, personlig kommunikation <strong>av</strong> Janusz<br />

Wollerstrand 2004-04-22 och <strong>av</strong> Tommy Persson 2004-05-26<br />

13 Brydov, P., Uldum, S., Pringler, N., Jepsen, O. B., Forekomst af Legionella I<br />

varmvandssystem - Identifikation og risikovurdering, Statens Serum Institut and<br />

dk-Teknik energi & Miljø, Miljøprojekt nr 653, 2001<br />

14 Statens Serum Institut, Legionella i varmt brugsvand, 2000<br />

15 Persson, T., Wollerstrand, J., Dynamic modelling of domestic hot water systems<br />

using Simulink, accepterad till SIMS 2004, Köpenhamn, 2004


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

Bilaga 1 Bestämning <strong>av</strong> termostatventilens<br />

förstärkning enligt SS-EN 215/1<br />

qm,max<br />

qm,s<br />

Flöde<br />

0.5qm,s<br />

0.25qm,s<br />

a<br />

d<br />

c<br />

5K<br />

b<br />

a) Öppningskurva<br />

b) Stängningskurva<br />

c) Teoretisk kurva<br />

d) Hysteres<br />

e) Stängningstemperatur<br />

f) Öpningstemperatur<br />

f e<br />

Temperatur<br />

Exempel på bestämning <strong>av</strong> ventilförstärkning enligt principen ovan tillämpat på två<br />

olika termostatiska VVC-ventiler, här med bypassflöde (Xp=5 K):<br />

│ 51


<strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong> AB │ FoU 2004:118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong><br />

52 │<br />

Exempel på bestämning <strong>av</strong> ventilförstärkning enligt principen ovan tillämpat på två<br />

olika termostatiska VVC-ventiler, här utan bypassflöde (Xp=5 K):


Rapportförteckning<br />

Samtliga rapporter kan beställas hos <strong>Svensk</strong> <strong>Fjärrvärme</strong>s Förlagsservice.<br />

Telefon: 026 – 24 90 24, Telefax: 026 – 24 90 10, www.fjarrvarme.org<br />

Nr Titel<br />

FORSKNING OCH UTVECKLING – RAPPORTER<br />

Författare Publicerad<br />

1 Inventering <strong>av</strong> skador på befintliga skarvar med CFC-blåsta<br />

respektive CFC-fria fogskum<br />

2004-10-28<br />

Hans Torstensson maj-96<br />

2 Tryckväxlare – Status hösten 1995 Bror-Arne Gustafson<br />

Lena Olsson<br />

3 Bevakning <strong>av</strong> internationell fjärrvärmeforskning Sture Andersson<br />

Gunnar Nilsson<br />

maj-96<br />

maj-96<br />

4 Epoxirelining <strong>av</strong> fjärrvärmerör Jarl Nilsson sep-96<br />

5 Effektivisering <strong>av</strong> konventionella fjärrvärmecentraler<br />

(abonnentcentraler)<br />

6 Auktorisation <strong>av</strong> montörer för montage <strong>av</strong> skarvhylsor och isolering<br />

Former och utvärdering<br />

Lena Råberger<br />

Håkan Walletun<br />

okt-96<br />

Lars-Åke Cronholm okt-96<br />

7 Direkt markförlagda böjar i fjärrvärmeledningar Jan Molin<br />

Gunnar Bergström<br />

8 Medierör <strong>av</strong> plast i fjärrvärmesystem Håkan Walletun<br />

Heimo Zinko<br />

9 Metodutveckling för mätning <strong>av</strong> värmekonduktiviteten i<br />

kulvertisolering <strong>av</strong> polyuretanskum<br />

Lars-Åke Cronholm<br />

Hans Torstensson<br />

dec-96<br />

dec-96<br />

dec-96<br />

10 Dynamiska värmelaster från fiktiva värmebehov Sven Werner mars-97<br />

11 Torkning <strong>av</strong> tvätt i fastighetstvättstugor med fjärrvärme H. Andersson<br />

J. Ahlgren<br />

12 Omgivningsförhållandenas betydelse vid val <strong>av</strong> strategi för<br />

Sture Andersson<br />

ombyggnad och underhåll <strong>av</strong> fjärrvärmenät. Insamlingsfasen Jan Molin<br />

Carmen Pletikos<br />

13 <strong>Svensk</strong> statlig fjärrvärmeforskning 1981-1996 Mikael Henriksson<br />

Sven Werner<br />

14 Korrosionsrisker vid användning <strong>av</strong> stål- och plaströr i<br />

fjärrvärmesystem – en litteraturstudie<br />

15 Värme- och masstransport i mantelrör till ledningar<br />

för fjärrkyla och fjärrvärme<br />

16 Utvärdering <strong>av</strong> fuktinträngning och gasdiffusion<br />

hos gamla kulvertrör ”Hisings-Backa”<br />

Peeter Tarkpea<br />

Daniel Eriksson<br />

Bengt Sundén<br />

maj-99<br />

dec-97<br />

dec-97<br />

dec-97<br />

dec-97<br />

Ulf Jarfelt dec-97<br />

17 Kulvertförläggning med befintliga massor Jan Molin<br />

Gunnar Bergström<br />

Stefan Nilsson<br />

dec-97<br />

18 Värmeåtervinning och produktion <strong>av</strong> frikyla – två sätt att öka<br />

marknaden för fjärrvärmedrivna absorptionskylmaskiner<br />

Peter Margen dec-97<br />

19 Projekt och Resultat 1994-1997 Anders Tvärne mars-98


Nr Titel Författare Publicerad<br />

20 Analys <strong>av</strong> befintliga fjärrkylakunders kylbehov Stefan Aronsson<br />

Per-Erik Nilsson<br />

mars-98<br />

21 Statusrapport<br />

Trycklösa Hetvattenackumulatorer<br />

22 Round Robin<br />

test <strong>av</strong> isolerförmågan hos fjärrvärmerör<br />

23<br />

24<br />

25<br />

26<br />

04-10-28<br />

Mätvärdesinsamling från inspektionsbrunnar i fjärrvärmesystem<br />

<strong>Fjärrvärme</strong>rörens isolertekniska långtidsegenskaper<br />

Termisk undersökning <strong>av</strong> koppling <strong>av</strong> köldbärar<strong>kretsar</strong> till<br />

fjärrkylanät<br />

Reparation utan uppgrävning <strong>av</strong> skarvar på fjärrvärmerör<br />

27 Effektivisering <strong>av</strong> fjärrvärmecentraler – metodik, nyckeltal<br />

och användning <strong>av</strong> driftövervakningssystem<br />

Mats Lindberg<br />

Leif Breitholtz<br />

maj-98<br />

Ulf Jarfelt maj-98<br />

Håkan Walletun juni-98<br />

Ulf Jarfelt<br />

Olle Ramnäs<br />

juni-98<br />

Erik Jonson juni-98<br />

Jarl Nilsson<br />

Tommy Gudmundson<br />

juni-98<br />

Håkan Walletun apr-99<br />

28 Fjärrkyla. Teknik och kunskapsläge 1998 Paul Westin juli-98<br />

29 Fjärrkyla – systemstudie Martin Forsén<br />

Per-Åke Franck<br />

Mari Gustafsson<br />

Per-Erik Nilsson<br />

30 Nya material för fjärrvärmerör. Förstudie/litteraturstudie Jan Ahlgren<br />

Linda Berlin<br />

Morgan Fröling<br />

Magdalena Svanström<br />

31 Optimalt val <strong>av</strong> värmemätarens flödesgivare<br />

juli-98<br />

dec-98<br />

Janusz Wollerstrand maj-99<br />

32 Miljöanpassning/återanvändning <strong>av</strong> polyuretanisolerade fjärrvärmerör Morgan Fröling dec-98<br />

33 Övervakning <strong>av</strong> fjärrvärmenät med fiberoptik Marja Englund maj-99<br />

34 Undersökning <strong>av</strong> golvvärmesystem med PEX-rör Lars Ehrlén apr-99<br />

35 Undersökning <strong>av</strong> funktionen hos tillsatser för fjärrvärmevatten Tuija Kaunisto<br />

Leena Carpén<br />

maj-99<br />

36 Kartläggning <strong>av</strong> utvecklingsläget för ultraljudsflödesmätare Jerker Delsing nov-99<br />

37 Förbättring <strong>av</strong> fjärrvärmecentraler med sekundärnät Lennart Eriksson<br />

Håkan Walletun<br />

38 Ändg<strong>av</strong>lar på fjärrvärmerör Gunnar Bergström<br />

Stefan Nilsson<br />

39 Användning <strong>av</strong> lågtemperaturfjärrvärme Lennart Eriksson<br />

Jochen Dahm<br />

Heimo Zinko<br />

40 Tätning <strong>av</strong> skarvar i fjärrvärmerör med hjälp <strong>av</strong> material<br />

som sväller i kontakt med vatten<br />

41 Underlag för riskbedömning och val <strong>av</strong> strategi för underhåll<br />

och förnyelse <strong>av</strong> fjärrvärmeledningar<br />

Rolf Sjöblom<br />

Henrik Bjurström<br />

Lars-Åke Cronholm<br />

Sture Andersson<br />

Jan Molin<br />

maj-99<br />

sept-99<br />

sept-99<br />

nov-99<br />

dec-99


Nr Titel Författare Publicerad<br />

Carmen Pletikos<br />

42 Metoder att nå lägre returtemperatur med värmeväxlardimensionering<br />

och <strong>injustering</strong>smetoder. Tillämpning på två fastigheter i Borås.<br />

43 Vidhäftning mellan PUR-isolering och medierör. Har blästring<br />

<strong>av</strong> medieröret någon effekt?<br />

44 Mindre lokala produktionscentraler för kyla med optimal<br />

värmeåtervinningsgrad i fjärrvärmesystemen<br />

04-10-28<br />

Stefan Petersson mars-00<br />

Ulf Jarfelt juni-00<br />

Peter Margen juni-00<br />

45 Fullskaleförsök med friktionsminskande additiv i Herning, Danmark Flemming Hammer<br />

Martin Hellsten<br />

46 Nedbrytningen <strong>av</strong> syrereducerande medel i fjärrvärmenät<br />

47 Energimarknad i förändring<br />

Utveckling, aktörer och strategier<br />

feb-01<br />

Henrik Bjurström okt-00<br />

Fredrik Lagergren nov-00<br />

48 Strömförsörjning till värmemätare Henrik Bjurström nov-00<br />

49 Tensider i fjärrkylenät – Förstudie Marcus Lager nov-00<br />

50 <strong>Svensk</strong> sammanfattning <strong>av</strong> AGFWs slutrapport<br />

”Neuartige Wärmeverteilung”<br />

51 Vattenläckage genom otät mantelrörsskarv<br />

52 Direktförlagda böjar i fjärrvärmeledningar<br />

Påkänningar och skadegränser<br />

Heimo Zinko<br />

Gunnar Bergström<br />

Stefan Nilsson<br />

Sven-Erik Sällberg<br />

Gunnar Bergström<br />

Stefan Nilsson<br />

jan-01<br />

jan-01<br />

jan-01<br />

53 Korrosionsmätningar i PEX-system i Landskrona och Enköping Anders Thorén feb-01<br />

54 Sammanlagring och värmeförluster i närvärmenät Jochen Dahm<br />

Jan-Olof Dalenbäck<br />

feb-01<br />

55 Tryckväxlare för fjärrkyla Lars Eliasson mars-01<br />

56 Beslutsunderlag i svenska energiföretag Peter Svahn sept-01<br />

57 Skarvtätning baserad på svällande material Henrik Bjurström<br />

Pal Kalbantner<br />

Lars-Åke Cronholm<br />

okt-01<br />

58 Täthet hos skarvar vid återfyllning med befintliga massor Gunnar Bergström<br />

Stefan Nilsson<br />

Sven-Erik Sällberg<br />

okt-01<br />

59 Analys <strong>av</strong> trerörssystem för kombinerad distribution <strong>av</strong><br />

fjärrvärme och fjärrkyla<br />

Guaxiao Yao dec-01<br />

60 Miljöbelastning från läggning <strong>av</strong> fjärrvärmerör Morgan Fröling<br />

Magdalena<br />

Svanström<br />

jan-02<br />

61 Korrosionsskydd <strong>av</strong> en trycklös varmvattenackumulator<br />

med kvävgasteknik – fjärrvärmeverket i Falkenberg<br />

Leif Nilsson jan-02<br />

62 Tappvarmvattenreglering i P-märkta fjärrvärmecentraler för<br />

villor – Utvärdering och förslag till förbättring<br />

Tommy Persson jan-02<br />

63 Experimentell undersökning <strong>av</strong> böjar vid kallförläggning<br />

Sture Andersson<br />

jan-02<br />

<strong>av</strong> fjärrvärmerör<br />

Nils Olsson


Nr Titel Författare Publicerad<br />

64 Förändring <strong>av</strong> fjärrvärmenäts flödesbehov Håkan Walletun<br />

Daniel Lundh<br />

jan-02<br />

65 Framtemperatur vid värmegles fjärrvärme Tord Sivertsson<br />

Sven Werner<br />

mars-02<br />

66 Fjärr<strong>av</strong>läsning med signaler genom rörnät – förstudie Lars Ljung<br />

Rolf Sjöblom<br />

mars-02<br />

67 Fukttransport i skarvskum Gunnar Bergström<br />

Stefan Nilsson<br />

Sven-Erik Sällberg<br />

april-02<br />

68 Round Robin test II <strong>av</strong> isolerförmågan hos fjärrvärmerör Ture Nordenswan april-02<br />

69 EkoDim – beräkningsprogram Ulf Jarfelt juni-02<br />

70 Felidentifiering i FC med ”flygfoton” – Förstudie Patrik Selinder<br />

Håkan Walletun<br />

juni-02<br />

71 Digitala läckdetekteringssystem Jan Andersson aug-02<br />

72 Utvändigt skydd hos fjärrvärmerörsskarvar Gunnar Bergström<br />

Stefan Nilsson<br />

04-10-28<br />

Sven-Erik Sällberg<br />

73 Fuktdiffusion i plaströrsystem Heimo Zinko<br />

Gunnar Bergström<br />

Stefan Nilsson<br />

Ulf Jarfelt<br />

sept-02<br />

sept-02<br />

74 Nuläge värmegles fjärrvärme Lennart Larsson<br />

Sofie Andersson<br />

Sven Werner<br />

sept-02<br />

75 Tappvarmvattensystem – egenskaper, dimensionering och komfort Janusz Wollerstrand sept-02<br />

76 Teknisk och ekonomisk jämförelse mellan 1- och 2-stegskopplade<br />

fjärrvärmecentraler<br />

77 Isocyanatexponering vid svetsning <strong>av</strong> fjärrvärmerör Gunnar Bergström<br />

Lisa Lindqvist<br />

Håkan Walletun okt-02<br />

Stefan Nilsson<br />

78 Förbättringspotential i sekundärnät Lennart Eriksson<br />

Stefan Petersson<br />

Håkan Walletun<br />

okt-02<br />

okt-02<br />

79 Jämförelse mellan dubbel- och enkelrör Ulf Jarfelt dec-02<br />

80 Utvändig korrosion på fjärrvärmerör Göran Sund dec-02<br />

81 Varmvattenkomfort sommartid i småhus Tommy Persson dec-02<br />

82 Miljöbelastning från produktion <strong>av</strong> fjärrvärmerör Morgan Fröling<br />

Camilla Holmgren<br />

83 Samverkande produktions- och distributionsmodeller John Johnsson<br />

Ola Rossing<br />

84 Användning <strong>av</strong> aska vid förläggning <strong>av</strong> fjärrvärmeledningar -<br />

förstudie<br />

Rolf Sjöblom<br />

85 Marginaler i fjärrvärmesystem Patrik Selinder<br />

Heimo Zinko<br />

86 Flödesutjämnande körstrategi Gunnar Larsson<br />

87 ”Black-Box”-undersökning <strong>av</strong> fjärrvärmecentraler Håkan Walletun<br />

Bernt Svensson<br />

88 Långtidsegenskaper hos lågflödesinjusterade radiatorsystem Stefan Petersson<br />

Sven Werner<br />

dec-02<br />

feb-03<br />

feb-03<br />

mars-03<br />

april-03<br />

juni-03<br />

aug-03


Nr Titel Författare Publicerad<br />

89 Rationellt byggande <strong>av</strong> fjärrvärmeledningar Tommy Gudmundson sep-03<br />

90 Total – Kontra utförandeentreprenad Tommy Gudmundson sep-03<br />

91 Tryckväxlare för fjärrkyla – Teknik och funktion Bror-Arne Gustafson sep-03<br />

92 Kylning <strong>av</strong> kylmaskiners kondensorer med fjärrkyla i<br />

livsmedelsbutiker<br />

04-10-28<br />

Caroline Haglund<br />

Stignor<br />

sep-03<br />

93 Minskade distributionsförluster med diffusionstäta fjärrvärmerör Maria Olsson okt-03<br />

94 Kopplingsprinciper för fjärrvärmecentral och frånluftsvärmepump Patrik Selinder<br />

Håkan Walletun<br />

Heimo Zinko<br />

okt-03<br />

95 Funktion hos 1-rörs radiatorsystem – Avkylning, komfort och stabilitet Stefan Petersson<br />

Bernt-Erik Nyberg<br />

okt-03<br />

96 EPSPEX-kulvert – Utveckling, utförande och uppföljning Tommy Gudmundson okt-03<br />

97 EPSPEX-kulvert – Funktion under och efter vattendränkning Stefan Nilsson<br />

Sven-Erik Sällberg<br />

Gunnar Bergström<br />

98 Fukt i fjärrvärmerör, larmsystem och detektering<br />

Inventering <strong>av</strong> mätmetoder och gränsvärden<br />

Henrik Bjurström<br />

Lars-Åke Cronholm<br />

Mats-Olov Edström<br />

99 Undersökning <strong>av</strong> skarvar med isolerhalvor efter nio år i drift Stefan Nilsson<br />

Sven-Erik Sällberg<br />

Gunnar Bergström<br />

okt-03<br />

okt-03<br />

nov-03<br />

100 Strategier för framtidens fjärrvärme Markus Fellesson dec-03<br />

101 <strong>Fjärrvärme</strong>värmda torkrumsanläggningar Peter Neikell<br />

Tobias Nilsson<br />

nov-03<br />

102 Kyllager i befintligt kylnät Fredrik Setterwall<br />

Benny Andersen<br />

nov-03<br />

103 Reglerdynamik, tryckhållning och tryckslag i stora rörsystem Gunnar Larsson dec-03<br />

104 Energimätning i småhus. Förstudie. Jan Eliason<br />

Morgan Romvall<br />

dec-03<br />

Håkan Walletun<br />

105 Konsekvenser <strong>av</strong> mindre styrventiler i distributionsnät Håkan Lindkvist<br />

Håkan Walletun<br />

jan-04<br />

106 Inventering <strong>av</strong> nya inspektionsinstrument för statuskontroll <strong>av</strong><br />

fjärrvärmerör<br />

Göran Sund jan-04<br />

107 Kopplingar i fjärrvärmesystem – inventering <strong>av</strong> alternativ och<br />

utvecklingspotential<br />

Rolf Sjöblom<br />

Jöns Hilborn<br />

feb-04<br />

108 Gradtid för kyla Peter Lundell april-04<br />

109 Effektivare rundgångar Håkan Walletun<br />

Karolina Näsholm<br />

april-04<br />

110 Mikrobiell aktivitet i fjärrkylenät Magnus Nordling april-04<br />

111 Effektivare distribution <strong>av</strong> fjärrkyla Olle Källman<br />

Per Hindersson<br />

Börje Nord<br />

112 Värmedriven kyla Magnus Rydstrand<br />

Viktoria Martin<br />

Mats Westermark<br />

maj-04<br />

maj-04


Nr Titel Författare Publicerad<br />

113 Markradar fältförsök Emelie Vestin<br />

Peter Wilén<br />

juni-04<br />

114 EcoTrench läggning <strong>av</strong> fjärrvärmerör Alf Lindmark juni-04<br />

115 Tappvarmvattenanvändning på hotell Stefan Petersson<br />

Sven Werner<br />

Martin Sandberg<br />

Åsa Wahlström<br />

116 PET-skum som isoleringsmaterial i fjärrvärmerör<br />

04-10-28<br />

Sara Mangs<br />

Olle Ramnäs<br />

Ulf Jarfelt<br />

117 Flexibla fjärrvärmerörs isoleringsegenskaper Ulf Jarfelt<br />

Olle Ramnäs<br />

Camilla Persson<br />

Charlotte Claesson<br />

118 Injustering <strong>av</strong> <strong>vvc</strong>-<strong>kretsar</strong> Janusz Wollerstrand<br />

Tommy Persson<br />

juni-04<br />

sept-04<br />

okt-04<br />

okt-04


Nr Titel Författare Publicerad<br />

04-10-28<br />

FORSKNING OCH UTVECKLING – ORIENTERING<br />

1 Fjärrkyla: Behov <strong>av</strong> forskning och utveckling Sven Werner jan-98<br />

2 Utvärdering <strong>av</strong> fjärrkyla i Västerås. Uppföljning <strong>av</strong> Värmeforsk<br />

rapport nr 534. Mätvärdesinsamling för perioden 23/5 – 30/9 1996.<br />

3 Symposium om <strong>Fjärrvärme</strong>forskning på Ullinge Wärdshus i Eksjö<br />

kommun, 10-11 december 1996<br />

4 Utvärdering <strong>av</strong> fjärrkyla i Västerås. Uppföljning <strong>av</strong> Värmeforsk<br />

rapport nr 534. Mätvärdesinsamling för period 2. 1/1 – 31/12 1997.<br />

5 Metodutveckling för mätning <strong>av</strong> värmekonduktiviteten<br />

i kulvertisolering <strong>av</strong> polyuretanskum<br />

6 Optimering <strong>av</strong> fjärrvärmevattens framledningstemperatur i mindre<br />

fjärrvärmesystem<br />

7 Sammanställning över fjärrvärme- och kraftvärmeprojekt med eu-stöd<br />

Lars Lindgren<br />

Conny Nikolaisen<br />

jan-98<br />

Lennart Thörnqvist jan-98<br />

Conny Nikolaisen juli-98<br />

Lars-Åke Cronholm<br />

Hans Torstensson<br />

Ilkka Keppo<br />

Pekka Ahtila<br />

Sofie Andersson<br />

Sven Werner<br />

8 Utvärdering <strong>av</strong> FOU-programmet Hetvattenteknik 2001-2003 John Johnsson<br />

Håkan Sköldberg<br />

sept-99<br />

jan-03<br />

feb-04<br />

feb-04<br />

9 Nytta med svensk fjärrvärmeforskning Sven Werner feb-04

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!