Balansering av värmesystem för ett energieffektivt och perfekt inomhusklimat

Vad är balansering av ett vattenburet värmesystem?

Balansering säkerställer att rätt mängd uppvärmt vatten flödar genom varje apparat för uppvärmning (radiatorer, fläktkonvektorer osv), så att det uppvärmda vattnet i systemet hamnar på rätt ställe och lämnar ifrån sig energi och ser till att den beräknade rumstemperaturen uppnås.

Det handlar om att se till att värmesystemet kan fungera under alla förhållanden som det har konstruerats för och effektivt förhindra över- och undertemperaturer.

En transmissionsberäkning görs för att veta vilket effektbehov en anläggning har vid den dimensionerande utetemperaturen, utetemperaturen skiljer sig beroende på vart anläggningen hamnar geografiskt. Beroende på vilken värmekälla som används bestäms också vilka systemtemperaturer som anläggningen kommer att ha under drift. Vilken typ av apparat för uppvärmning i respektive utrymme (radiatorer, fläktkonvektorer osv) bestäms av förutsättningarna för det utrymme som ska värmas och hänsyn till storlek av t.ex radiatorer tas beroende på utrymmets effektbehov.

En beräkning görs sen för vilka vattenvolymer som behövs för respektive värmare och en rörberäkning för att få rätt rördimension i rörnätet till respektive värmare.

Beräkningen ger vilket rörtryckfall och tryckfall i de olika ventilerna (stamventiler och radiatorventiler) vilket cirkulationspumpen måste övervinna för att säkerhetsställa att rätt mängd vatten kommer till alla de värmare som finns i anläggningen.

Alltså enkelt förklarat så ska cirkulationspumpen övervinna motståndet i rörledningar och ventiler och se till att vattnet har det lika lätt att komma till värmaren närmast värmekälla och den längst bort från värmekällan.

Utifrån denna beräkning gör en balansering av systemet, radiatorventiler förinställs och reglerventiler ställs in och mäts in med instrument. Allt injusteras för att pumptrycket ska vara så lågt som möjligt och ändå kunna distribuera rätt mängd vatten till de olika delarna av anläggningen.

Om en balansering av systemet inte görs kommer vattnet i anläggningen ta den enklaste vägen. Det man uppnår med en balansering är att ge anläggningen förutsättningar för det cirkulerande vattnet att nå till alla systemets delar och säkerställa att man får rätt temperatur i alla utrymmen som värms upp.

Bristfälligt balanserad anläggningar

Ofta löser man problemen med dåligt balanserade anläggningar genom att ha en överdimensionerad eller alldeles för högt inställd pump, detta för att det cirkulerande värmevatten inte kommer till de delar som tänkt. Detta resultera ofta i oljud i radiatorventiler.

Även en förhöjning av framledningstemperaturen används för att kompensera för bristfälligt balanserade anläggningar för att få varmt i alla delar i anläggningen, detta resulterar oftast i pendlande rumstemperaturer, oftast övertemperaturer i utrymmen närmast värmekällan och problem med pendlande rumstemperaturer. Båda dessa sätt att driva en värmeanläggning ger en onödigt hög energianvändning.

Betydelsen av styrning med självverkande termostat på förinställningsbara radiatorventiler

En radiatorventil med termostat består av ett förinställningsbar radiatorventil och en självverkande termostat. Termostaten, som är placerad på radiatorventilen, hjälper till att reglera rumstemperaturen genom att öppna och stänga radiatorventilen för att uppnå den inställda rumstemperaturen. Ventilen är förinställd på ett Kv vilket betyder kapacitetsvärde och anger storleken på hålet som förinställts på ventilen givet vilken förutsättning denna har i systemet i förhållande till det tryck som är i just den punkten av systemet och vilket flöde den ska hålla.

Samspelet mellan den självverkande termostaten och radiatorventilen är att termostaten känner av rumstemperaturen och styr ventilen - vilket gör att det kan hållas en jämn temperatur i utrymmet. Även om utomhustemperatur förändras eller förändringar i utrymmet förändras genom värmeavgivning från tex datorer eller människor - ger lösningen alltid ett stabilt inomhusklimat.

Dynamiska reglerventiler och balansering av värmesystem

I allmänhet tillämpas statisk balansering där reglerventiler och radiatorventiler förinställts med ett fast och oförändligt värde (Kv) och resulterar i en anläggning där alla ventiler är proportionellt inställda mot varandra i förhållande till tryck vid det dimensionerande driftsfallet.

Vid en dynamisk balansering blir alla ventiler oberoende av varandra och balanserar sig själva och kan konstanthålla flöde eller tryck utan att vara proportionella mot övriga ventiler.

Fördelen med dynamiska ventiler är att de kan reagera på förändringar i system och i de fall när en värmeanläggning inte går enligt högsta belastningen anpassa sig och bibehålla rätt komfort.

Dynamiska ventiler möjliggör också för att en byggnad kan driftsättas i olika etapper eftersom varje ventil arbetar oberoende av övriga ventiler. Även ombyggnationer eller lokal-anpassningar förenklas då det inte behövs en ny injustering av hela systemet utan bara på de delar som förändrats.

Vikten av balansering i lågtemperatursystem

Balansering är viktig för att alla typer av värmesystem, men speciellt vid viktigt i lågtemperatursystem. Lågtemperatursystem har de senaste åren blivit allt vanligare i och med att det installeras värmepumpar och fjärrvärme som arbetar med lägre framlednings och returtemperaturer.

Fördelen är uppenbar då detta är ett utmärkt sätt att hålla energiförbrukningen lägre. Men i dessa lågtemperatursystem är kraven på ett perfekt balanserat värmesystem av högsta betydelse.

Rätt balanserat kan lägre temperaturer göra att en värmepump ger ett högre COP alltså värmepumpens verkningsgrad, värmepumpens förmåga att omvandla köpt energi (el) till värmeenergi till värmeanläggningen.

Är inte värmesystemet perfekt balanserat kan till exempel inte värmepumpen arbeta med den lägsta möjliga framledningstemperaturen och för varje grad som denna måste höjas för att få önskat inomhusklimat höjs andelen inköpt energi.

EXEMPEL

Hur mycket energi kan hydronisk balansering bidra till att spara?

En fördjupad studie utförd vid ITG i Dresden** visade att den termiska energianvändningen vanligtvis minskar med 7-16 kWh/m2 i befintliga flerfamiljshus som värms med radiatorer. Det är knappast förvånande att de största besparingarna uppnås med korrekt balansering av systemet.

Samma studie visade på en möjlig besparing på upp till 24,2 miljoner kWh/år, motsvarande 7 480 ton CO2, om korrekt balansering hade implementerats på alla hotell i Tyskland.

Källor:

* Resultat för ett referensfall för flera familjer i studien ”Hydronic balancing and control – how to across the global challenge of reducing energy use in multifamily housing” av Osojnik et al.

** Forskningsrapport 2019 ”Potential Energy Savings and Economic Evaluation of Hydronic Balancing in Technical Building Systems”

 

Vill du lära mer? Gå en injusteringskurs

Injusteringskursen riktar sig till dig som behöver lära dig balansering från grunden. Vi går igenom grunderna för ventilval, inställningar och praktiskt utförande.

Mejla: Henrik Carlsson [email protected]

Plats: Stockholm eller Markaryd (MMA-fabriken)