Tappevannsoppvarming. System

Transkript

1 Tappevannsoppvarming Tappevannsforbruket varierer sterkt over døgnet og har i boliger en topp om morgenen og om kvelden. Vannet i nettet varierer litt over årstidene og kan gå fra 5 12 C når det tappes inn på varmtvannsberederen. Det finnes ikke noe fasit for energiforbruk til tappevann men en tommelregel er at det brukes 400 W/time til oppvarming av vann i snitt for en familie på 4 personer. Energiforbruket til tappevann er ca. 20 % av totalt energiforbruk. I skoler kontorbygg finnes det en mengde kilder på forbruk. Men disse spriker veldig. Spør din rørlegger for råd. Varmepumpen er utmerket til å forvarme tappevann, men pass på at du ikke løfter vannet for høyt da dette bare går utover virkningsgraden. Det som også er viktig ved varmepumper til tappevann er at varmepumpen også kan gå om sommeren. Ikke alle luftkjølte varmepumper kan gå under dimensjonerende sommer så sjekk dette. Dimensjonere effekt Avhengig av forbruk så må man også huske at forbruket foregår på enkelte tider på døgnet. Man har derfor perioder hvor man kan bruke til å varme opp vannet. Tiden her er selvsagt forskjellig på et bolig en et dusjanlegg i en idrettshall. Ladetid for tank Tabellen viser hvor mye effekt man trenger for å forvarme opp tappevann fra 10 C til 50 C Nødvendig tilført effekt for tank fra C på ønsket tid Volum 15 m 1 time 2 timer 4 timer 8 timer 12 timer ,7 13,9 7,0 3,5 1,7 1, ,2 18,6 9,3 4,6 2,3 1, ,8 23,2 11,6 5,8 2,9 1, ,4 27,8 13,9 7,0 3,5 2, ,5 37,1 18,6 9,3 4,6 3, ,4 23,2 11,6 5,8 3,9 Nødvendig tillført effekt for å varme opp tanken fra C ved forskjellige tider Side 1

2 Tanker med elektrisk element Vanlige beredere Bereder fra liter Tanker for varmepumper hvor tappevann går i spiralveksler Med disse tankene forvarmer man bare tappevann når det er forbruk SERB Tank for varmepumper ved små effekter for forvarming av tappevann i egen spiral kan også leveres med elektrisk element Tappevann sirkulerer i spiral CMA-HC Tank for både kjøling og varme Dobbelsirkulasjon og veksler for tappevann Tappevann sirkulerer i spiral Aquamatic Tank med innebygget plateveksler og pumpe. Meget god forvarming av tappevann. Side 2

3 Tanker for varmepumper hvor tappevann er i tanken I disse tankene kan du lagre hele tiden og gir da mye større besparelse en varianten over Tanker hvor tappevannet er i tanken og forvarming foregår da via en spiralveksler i tanken. Forvarmingen vil da foregå hele tiden. Det sitter også et elektrisk element i tanken som varmer opp til ønsket temperatur Tanker med platevekslere og akkumulering Plateveksleren er suverent den beste varmeveksler og her kan du få større effekter. Det er viktig å ta ut plateveksler for de aktuelle temperaturer på anlegget. Her henter man forvarme via en plateveksler som sirkulerer tappevannet igjennom tankene. Etter akkumuleringstankene har man tanker med elektrisk kolbe eller intern spiralveksler for å få opp temperaturen til ønsket temperatur. Side 3

4 Direkte oppvarming SET Fremtidens oppvarming med direkte oppvarming av tappevann Løsning uten el med SET Side 4

5 Platevekslere optimal varmeveksler Plateveksler har grunnet sin konstruksjon en meget bra varmeoverføring. Sammenligner vi med andre type veksling mellom vann så får vi følgende. Overføring 100 W/m2 mellom de 2 tankene Overføring 400 W/m 2 Overføring 3000 W/m 2 Varmeoverføring i kw. ΔT Tank overflate 0,40 m 2 Spiral overflate 1,5 m 2 Spiral overflate 3,1 m 2 Overflate 3 m 2 5 C 0, C 0, C 1, Så bruk intern veksler ved små effekter og plateveksler for anlegg hvor tappevannsforbruket er noe større Varmeoverføring i spiral veksler Tabellen under viser hva som overføres i en type veksler som brukes mot boliger og hvor tappevannet går inne i spiralen. Tapper du ikke får du ingen varmeoverføring. Tapper du badekaret 0,3 l/s får du ut 22 kw eller 26 C ved 45 C i tanken. Men varmepumpen er bare på 8 10 kw så her vil annen varmekilde ta over. Veksler i SERB 2.3 areal 2.3 m 2, Maksimal mengde 35l/m Temperatur I tank Mengde l/m Mengde l/s 0,16 0,33 0,58 55 C Kapasitet kw 22,4 28,9 32,6 Tappevann ut C 41,9 30,6 32,6 45 C Kapasitet kw 17,4 22,5 25,3 Tappevann ut C 34,8 26,0 20,3 35 C Kapasitet kw 12,4 16,1 18,1 Tappevann ut C 27,7 21,4 17,3 Vann inn er regnet til 10 C Side 5

6 Eksempler med tappevann i spiralveksler Løsning 1 for små bygg og boliger med spiralveksler For eneboliger så er en løsning med spiral i en tank en god og rimelig løsning. Begrensningen ligger i mengde vann som kan kjøres igjennom veksler pluss at man får ingen tappevannsoppvarming når det ikke er noe forbruk, fordi da står vannet stille i spiralveksler. Normalt heves vannet i spiral fra C avhengig av forbruk, før den går til varmtvannsbereder hvor den oppvarmes videre til 65 C Løsning 2 for små yrkesbygg med tank opp til 2000 liter Verd å vite om tanker med spiraler for tappevann Vanlig løsning for små effekter som boliger og små bygg, rimelig Tanktyper er SERB, CMA-HC og CMA Veldig viktig med stor nok størrelse på veksler, ofte ser man små vekslere med oppgitt kapasitet ved vann på 80 C i tanken. For en varmepumpe med 55/45 C vann inn ut på tank og med tappevann 10 C. For en spiralveksler kan man teoretisk forvente en snitt overføringskapasitet på 400W/m 2 / C, har man da 1 m 2 spiral og 55/45 C vann i tank (snitt 50 C) og tappevann inn/ut 10/30 C så blir kapasiteten. 1m 2 x 30 C x 400W = 12 kw. Men dette er teoretisk da utgående tappevanntemperatur er avhengig av tappet mengde. Fordeler Enkelt i drift Ulemper Varmer kun tappevann når det er forbruk og hever vannet lite ved stor tapping Kapasitet varierer mye etter tappemengde Tar veldig stor kapasitet fra varmepumpen når det tappes mye. Begrensning kapasitet nettvann igjennom spiral Side 6

7 Eksempler med tappevann i tank Løsning 3 tank med varmekilde i spiral Dette er en like enkel løsning som alternativ 1 og 2 men man får full kontroll på hva man tilfører av effekt til tappevannet og man kan magasinere selv omd et ikke brukes tappevann. Verd å vite om tanker med spiraler for varmepumpe Her går varmepumpen i spiralen og tappevannet i magasinet Rimelig Her kan man regulere varmepådraget ved å styre vannmengde fra varmepumpe. Fordeler Enkelt i drift Bedre styring på effekt til tappevann Magasinering av tappevann gjøres hele tiden Ulemper Begrenset kapasitet Side 7

8 Løsning 4 tank med innebygget plateveksler Anlegg med glykol. En varmepumpe varmer vann til tank i Aquamatic. Ved forbruk av tappevann vil en egen pumpe kontrollert av en regulator starte og forvarme tappevann til innstilt temperatur. Ettervarme av tappevann foregår i egen bereder. Magasinet i Aquamatic vil også brukes til oppvarming til f.eks. gulvvarme som vist på bildet. A B C D E F G Varmepumpe kan være både luft vann og vann vann. Skissen viser vannpumpe i varmepumpen, men kan også monteres i rørnett. Aquamatic tank består av 2 deler, et nedre magasin hvor varmt vann lagres og en øvre del med plateveksler, pumpe og regulator for forvarme av tappevann. Nettvann taes inn på ca 5 12 C avhengig av årstid. I plateveksler så varmes den opp til ca 2 C under temperatur i tank. Bereder får nå vann av 43 C istedenfor nettvann på 5 12 C. Derfor øker også kapasitet på bereder. I toppen sitter en blandeventil som sender vannet ut til forbruk For å sirkulere vannet ut på anlegget sitter en pumpe i anleggskretsen. En shuntventil sørger også for at du ikke får for varmt vann ut på f.eks. gulv varmen. En elkjel fungerer som backup og tar spisslaster i kalde perioder. Hvis det er mildt og alle gulvvarmekretser stenger så kan en trykkstyrt bypass sikre sirkulasjon over elkjele og pumpe. Ekspansjonstank og sikkerhetsventiler sikrer anlegget mot volumforandringer og for høyt trykk. Fordelen med Aquamatic. Med Aquamatic bygger du opp et anlegg med eksisterende eller fritt valgte komponenter. Det betyr at du kan beholde din gamle bereder. Og skal du skifte noe som en bereder eller varmepumpe senere så kan du skifte en komponent og ikke hele anlegget. Ting vil ryke over tid og den teknologiske utviklingen forsetter. Det å kjøpe et stort komplisert system hvor alle komponenter sitter i et skap kan bli kostbart over tid. Ikke fokuser på tappevann. En bolig med 4 personer bruker i snitt 400 W/time til tappevann over døgnet. Ikke kjør varmepumpen opp til høye temperaturer for å forvarme opp tappevannet mest mulig. Den økte temperaturen fra varmepumpen vil fort bli brukt opp i ekstra kompressoreffekt. Side 8

9 Anlegg med kun glykol på varmepumpe og tank. En varmepumpe varmer vann til tank i Aquamatic. Ved forbruk av tappevann vil en egen pumpe kontrollert av en regulator starte og forvarme tappevann til innstilt temperatur. Ettervarme av tappevann foregår i egen bereder. Magasinet i Aquamatic vil også brukes til oppvarming til f.eks. gulvvarme som vist på bildet. A B C D E F G H Varmepumpe kan være både luft vann og vann vann. Skissen viser vannpumpe i varmepumpen, men kan også monteres i rørnett. Aquamatic tank består av 2 deler, et nedre magasin hvor varmt vann lagres og en øvre del med plateveksler, pumpe og regulator for forvarme av tappevann. Nettvann taes inn på ca 5 12 C avhengig av årstid. I plateveksler så varmes den opp til ca 2 C under temperatur i tank. Bereder får nå vann av 43 C istedenfor nettvann på 5 12 C. Derfor øker også kapasitet på bereder. I toppen sitter en blandeventil som sender vannet ut til forbruk For å sirkulere vannet ut på anlegget sitter en pumpe i anleggskretsen. En shuntventil sørger også for at du ikke får for varmt vann ut på f.eks. gulv varmen. En elkjel fungerer som backup og tar spisslaster i kalde perioder. Hvis det er mildt og alle gulvvarmekretser stenger så kan en trykkstyrt bypass sikre sirkulasjon over elkjele og pumpe. Ekspansjonstank og sikkerhetsventiler sikrer anlegget mot volumforandringer og for høyt trykk. En plateveksler hindrer at man kjører glykol ut på anlegget. Side 9

10 Løsning 5 tank med påmontert plateveksler Dette er en mer fleksibel løsning og bedre for større kapasiteter. Her kan man lagre vann i et magasin døgnet rundt slik at når sjokktappingen kommer f.eks om morgenen har man et stort magasin med vann som kan bruk es. Også her heves vannet i tank normalt til C før den går til varmtvannsbereder hvor den oppvarmes videre til 65 C. Tanken i kretsen mot varmepumpen er nødvendig for å ha et volum i varmepumpekretsen. Dette kreves for at varmepumpen skal kunne gå til avvisning om vinteren og for at varmepumpen skal unngå for ofte start stopp. Systemskisse Her brukes en tank med påbygd plateveksler. Avhengig om man prioriterer tappevann eller ikke så settes tank i tur eller retur Kapasitet tanker fårs ved å kombinere flere ranker. Plateveksler loddet eller med pakning, kapasitet fra kw Verd å vite om plateveksler mot akkumuleringstanker Dette er beste løsning ved større mengder tappevann. Man har da et eget magasin med egen plateveksler og bruker hele døgnet til å lade denne. Avhengig av om tappevann eller oppvarming er viktigst kan tanken sette i tur eller returledning. Man kan da ta ut en fast effekt som ikke varierer for varmepumpen. Vannet på tanken vil da i løpet av stille perioder nærme seg vannet i systemet. Avhengig om man prioriterer tappevann eller anlegg kobles tanken inn i tur eller returledning på varmekilden Her går varmepumpen i spiralen og tappevannet i magasinet Tanktyper er TKX og veksler type W4 eller K042 Her kan man regulere varmepådraget ved å styre av på pumpe mot magasin. Fordeler God regulering, kan styre uttak, stor fleksibilitet Store kapasiteter opp til 250 kw mot varmepumpe Bedre styring på effekt til tappevann Magasinering av tappevann gjøres hele tiden Ulemper Noe dyrere Side 10

11 Løsning 6 direkte oppvarming av tappevann Dette er løsningen som brukes mye i sør europa og som kan komme her hjemme også hvis EU gjennomfører forbudet mot elektrisk oppvarming av tappevann for beredere over 200 liter. Systemet under bruker solvarme og varmepumpe for å varme vann i en tank (PFA) til 55 C. Når det er tappevannsforbruk så varmes direkte nettvann opp via plateveksler i SET. Vannet som kjøres ut til forbruker holder bare 45 C. Og det er ingen lagring av tappevann. I kretsen mot SET er det også satt inne en ekstra varmekilde, ofte en liten gasskjele for å kunne kjøre legionella sykluser med faste intervaller. I denne perioden kjøres vannet til forbruker opp til 65 C. Disser funksjonene styres via kontroller i SET Direkteoppvarming En sentral SET består av plateveksler, ventiler og reguleringssentral. Den varmer opp vannet til 45 C og man trenger ikke bereder. Oppvarmingen skjer via varme fra tank PFA som igjen får sin varme fra varmepumpe og solpaneler. For å drepe legionella kjøres temperaturen opp i kretsen via egen kilde med jevne mellomrom. I europa brukes ofte gass til denne oppvarmingen. Fordeler God energi løsning Kan kombinere flere kilder for å produsere tappevann Ulemper Dyrere en dagens løsning Side 11

12 Løsning 7 med hetgassveksler Ikke alle aggregater kan bruke en hetgassveksler under varmepumpedrift. Kjører man høy temperatur på vannet er det også lite å spare. Side 12

13 Varmetap fra tanker Her er en tabell som viser varmetap igjennom isolasjon på tanker. Det er ikke regnet med varmeoverføring til luft som stryker med stor hastighet over tanken. For ΔT bruk snitt av inn og utgående vann og lufttemperatur. Isolering akkumulatortanker 2 cm med λ = W/m C Tank Varmetap i W Delta T vann og luft utside volum liter 10 C 20 C 30 C 40 C 50 C 60 C 70 C Isolering akkumulatortanker med tilleggs isolasjon for temp over 60 C, 2 cm med λ = W/m C pluss 5 cm med λ = W/m C Varmetap i W Tank Delta T vann og luft utside volum liter 10 C 20 C 30 C 40 C 50 C 60 C 70 C Isolering tanker for oppvarming 5 cm med λ = W/m C Varmetap i W Tank Delta T vann og luft utside volum liter 10 C 20 C 30 C 40 C 50 C 60 C 70 C Side 13

14 Spiral med tappevann i tank Varmeoverføring fra intern veksler til tappevann I tanker SERB, CMA-HC og CMA/B/C sitter det veksler for forvarming av tappevann. Varmeoverføringen er ca. 400W/m2 C. Men ΔT minsker utover i veksleren slik at tabellene under gir en bedre oversikt. Tappevannet går til bereder hvor det blir varmet opp til 65 C og deretter blandet ned før det sendes ut på nettet. Virkelig mengde igjennom veksler er derfor lavere en det som tappes. Spør din rørlegger for hva som er normalt forbruk hos deg. Alternativ til innvendig veksler er tank TKAT med plateveksler, se eget produktblad. Tappevann inn er 10 C i alle tabellene Veksler i SERB 2.3 areal 2.3 m 2, Maksimal mengde 35l/m Temperatur I tank Mengde l/m Mengde l/s 0,16 0,33 0,58 55 C Kapasitet kw 22,4 28,9 32,6 Tappevann ut C 41,9 30,6 32,6 45 C Kapasitet kw 17,4 22,5 25,3 Tappevann ut C 34,8 26,0 20,3 35 C Kapasitet kw 12,4 16,1 18,1 Tappevann ut C 27,7 21,4 17,3 Veksler i SERB 3.1 areal 3.1 m 2, Maksimal mengde 70l/m Temperatur I tank Mengde l/m Mengde l/s C Kapasitet kw Tappevann ut C C Kapasitet kw Tappevann ut C C Kapasitet kw Tappevann ut C Veksler i CMA-HC liter areal 4.54 m 2, Maksimal mengde 50l/m Mengde l/m Temperatur I tank Mengde l/s C 45 C 35 C Kapasitet kw Tappevann ut C Kapasitet kw Tappevann ut C Kapasitet kw Tappevann ut C Veksler i CMA-HC liter areal 5.26 m 2, Maksimal mengde 50l/m Mengde l/m Temperatur I tank Mengde l/s C 45 C 35 C Kapasitet kw Tappevann ut C Kapasitet kw Tappevann ut C Kapasitet kw Tappevann ut C Veksler i CMA-HC liter areal 4.0 m 2, Maksimal mengde 120l/m Mengde l/m Temperatur I tank Mengde l/s C 45 C 35 C Kapasitet kw Tappevann ut C Kapasitet kw Tappevann ut C Kapasitet kw Tappevann ut C Side 14