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 10 50 C på ønsket tid Volum 15 m 1 time 2 timer 4 timer 8 timer 12 timer 300 55,7 13,9 7,0 3,5 1,7 1,2 400 74,2 18,6 9,3 4,6 2,3 1,5 500 92,8 23,2 11,6 5,8 2,9 1,9 600 111,4 27,8 13,9 7,0 3,5 2,3 800 148,5 37,1 18,6 9,3 4,6 3,1 1000 185 46,4 23,2 11,6 5,8 3,9 Nødvendig tillført effekt for å varme opp tanken fra 10 50 C ved forskjellige tider Side 1
Tanker med elektrisk element Vanlige beredere Bereder fra 120 300 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
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
Direkte oppvarming SET Fremtidens oppvarming med direkte oppvarming av tappevann Løsning uten el med SET Side 4
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 0,2 3 6.2 45 20 C 0,8 12 24.8 180 40 C 1,6 24 49.6 360 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 10 20 35 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
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 30 55 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
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
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
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
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 50 55 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 5 220 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
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
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
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 = 0.0333 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 100 17 33 50 67 83 100 117 200 32 64 96 128 161 193 225 300 39 79 118 158 197 236 276 500 56 112 168 224 281 337 393 750 77 154 230 307 384 461 538 1000 90 181 271 361 451 542 632 1500 113 227 340 453 567 680 793 2000 143 287 430 573 717 860 1.003 2500 162 324 486 648 810 973 1.135 3000 182 364 546 728 910 1.092 1.274 4000 214 428 642 856 1.069 1.283 1.497 5000 256 511 767 1.022 1.278 1.533 1.789 Isolering akkumulatortanker med tilleggs isolasjon for temp over 60 C, 2 cm med λ = 0.0333 W/m C pluss 5 cm med λ = 0.0456 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 100 8 16 24 32 40 48 56 200 15 30 45 60 76 91 106 300 18 37 55 74 92 111 129 500 26 52 78 104 130 156 182 750 35 71 106 141 177 212 248 1000 41 83 124 165 207 248 290 1500 52 103 155 207 258 310 362 2000 65 130 195 261 326 391 456 2500 73 147 220 294 367 441 514 3000 82 165 247 330 412 494 577 4000 97 193 290 386 483 579 676 5000 115 230 345 460 575 690 805 Isolering tanker for oppvarming 5 cm med λ = 0.0456 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 100 9 19 28 37 46 56 65 200 18 35 53 71 88 106 124 300 22 43 65 86 108 129 151 500 30 61 91 122 152 182 213 750 41 83 124 165 207 248 289 1000 48 97 145 193 242 290 338 1500 60 121 181 241 302 362 423 2000 76 152 228 304 381 457 533 2500 86 172 258 343 429 515 601 3000 96 193 289 385 481 578 674 4000 113 226 339 451 564 677 790 5000 134 269 403 538 672 807 941 Side 13
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 10 20 35 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 20 50 70 Mengde l/s 0.33 0.83 1.16 55 C Kapasitet kw 35.6 44.3 46.3 Tappevann ut C 35.3 22.6 19.4 45 C Kapasitet kw 27.6 34.5 36.0 Tappevann ut C 29.7 19.8 17.3 35 C Kapasitet kw 19.7 24.6 25.7 Tappevann ut C 24.0 17.0 15.2 Veksler i CMA-HC 100 300 liter areal 4.54 m 2, Maksimal mengde 50l/m Mengde l/m 10 30 50 Temperatur I tank Mengde l/s 0.16 0.58 0.83 55 C 45 C 35 C Kapasitet kw 28.8 52.5 60.5 Tappevann ut C 51.1 34.9 27.2 Kapasitet kw 22.4 40.8 47.1 Tappevann ut C 42.0 29.4 23.4 Kapasitet kw 16.0 29.1 33.6 Tappevann ut C 32.8 23.8 19.6 Veksler i CMA-HC 500 750 liter areal 5.26 m 2, Maksimal mengde 50l/m Mengde l/m 10 30 50 Temperatur I tank Mengde l/s 0.16 0.58 0.83 55 C 45 C 35 C Kapasitet kw 29.7 57.6 67.7 Tappevann ut C 52.4 37.3 29.3 Kapasitet kw 23.1 44.8 52.7 Tappevann ut C 43.0 31.3 25.0 Kapasitet kw 16.5 32.0 37.6 Tappevann ut C 33.5 25.2 20.7 Veksler i CMA-HC 1000 1500 liter areal 4.0 m 2, Maksimal mengde 120l/m Mengde l/m 30 60 120 Temperatur I tank Mengde l/s 0.58 1.0 2.0 55 C 45 C 35 C Kapasitet kw 48.2 56.6 61.5 Tappevann ut C 32.9 23.4 17.3 Kapasitet kw 37.5 44.0 47.8 Tappevann ut C 27.8 20.4 15.6 Kapasitet kw 26.8 31.4 34.1 Tappevann ut C 22.7 17.4 14.0 Side 14