injustering av vvc-kretsar - Svensk Fjärrvärme
injustering av vvc-kretsar - Svensk Fjärrvärme
injustering av vvc-kretsar - Svensk Fjärrvärme
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