Varmebehandlingsprinsipper

Alle bygg har et varmetap og når dette tapet fører til lavere innendørs temperatur enn ønsket, så har man et varmebehov. Varmeanlegget i en bygning har til oppgave å tilføre ny varme for å kompensere for varmetapet. Denne tilførselen av ny varme foregår enten lokalt ved for eksempel elektrisk oppvarming med gulvvarme, panelovner eller ettervarmebatterier, eller ved at sentralt produsert varme distribueres vann eller luftbårent.

 

Krav til varmeanlegg

TEK 17 § 14-4. Krav til løsninger for energiforsyning, annet ledd krever at «Bygning med over 1 000 m2 oppvarmet BRA skal:

  1. a) ha energifleksible varmesystemer, og
  2. b) tilrettelegges for bruk av lavtemperatur varmeløsninger.»

VTEK 17 sier videre til annet ledd at:

«Preaksepterte ytelser

Følgende ytelser må minst være oppfylt: 

  1. Energifleksible systemer må dekke minimum 60 prosent av normert netto varmebehov, beregnet etter NS 3031:2014.
  1. Lavtemperatur energifleksible varmeløsninger må ha turtemperatur på 60 °C eller lavere ved dimensjonerende forhold. Dette gjelder ikke for varmt tappevann.»

Energifleksible varmesystemer gjør det mulig å dekke varmebehov med ulike varmekilder. Krav om energifleksible varmesystemer innebærer ikke at man må ha flere varmekilder tilgjengelig samtidig, men at bytte av varmekilde er en reell mulighet. De mest aktuelle varmebærerne vil være vann og luft. Energifleksible systemer kan omfatte romoppvarming, ventilasjonsvarme og varmt tappevann.

Lavtemperatur varmeløsninger sikrer energifleksibilitet som åpner for effektiv bruk av flere energikilder, for eksempel spillvarme, solvarme og omgivelsesvarme (i luft, grunnvann, sjøvann, berg, jord mv.). Der overføring av varme i hovedsak skjer ved strålepanel, for eksempel i taket eller på veggen, er bestemmelsen om lavtemperatur varmeløsning normalt ikke relevant.

I Teknisk forskrift (TEK17) er det lempet på kravene til bruk av energifleksible varmeløsninger (min 60%), noe som har åpnet muligheter for å kombinere lokal og sentralisert varme også på bygg over 1000m2. Sentralisert varme har ofte en høyere investeringskostnad forbundet med distribusjon av varmen samt at varmebehovet i bygninger har gått ned som følge av strengere krav til varmetap. Ved å bruke energifleksible varmeløsninger på varmebatteri i ventilasjonsanlegg og tappevann vil en i mange tilfeller allerede ha oppfylt kravet på 60%.

For bygg over 1000m2 ligger det uansett et krav til å benytte energifleksible varmekilder. Slike varmekilder innebærer på så store bygg i praksis alltid et vannbårent system og det er det vi har valgt å utdype videre på denne siden. Energifleksibiliteten ligger i at vannet kan ha forskjellige oppvarmingskilder.

 

Energisentral

Et bygg som har installert vannbåren varme har en energisentral. Det kan være el-kjele, varmepumpe, fjernvarme, biokjele osv. Fossile energikilder er ikke lenger tillat. Energisentralen leverer energi i form av oppvarmet vann til det vannbårne distribusjonsanlegget (Felt – anlegget).

Figur viser skillet mellom energisentralen og felt-anlegget.

 

Feltanlegget

Et vannbårent varmeanlegg er enten mengde- eller temperatur-styrt.  Den tradisjonelle måten å bygge opp et vannbårent feltanlegg på er med temperaturstyring. En holder da konstant vannmengde i anlegget og regulerer vanntemperaturen på turvannet etter effektbehovet. Det er vanlig at temperaturstyrte anlegg kompenserer turvanns- temperaturen mot utetemperatur. I praksis utføres reguleringen med en treveisventil som blander returvann inn i turvannet for å få riktig temperatur. For å oppnå riktig hydraulisk balanse i slike systemer må hver rørforgreining innreguleres med egne ventiler for å kontrollere trykktapet i alle deler av anlegget, noe som koster tid, penger og kan være en komplisert oppgave. I et temperaturstyrt anlegg med konstant vannmengde må pumpene som leverer denne vannmengden jobbe konstant noe som gir dårlig energieffektivitet.

En mer moderne løsning er å bygge feltanlegget som et mengdestyrt anlegg. En holder da fast temperatur på turvannet men øker vannmengden(flow) som går i anlegget etter effektbehov. I utgangspunktet vil hoved- sirkulasjonspumpen i disse anleggene være trykkstyrt og arbeide mot å kjøre med lavest mulig vannmengde, men med et trykk som sikrer nok vann i alle deler av feltanlegget. De deler av feltanlegget som gir størst «vannmotstand» er premissgivende for hvilket trykk sirkulasjonspumpen må gi. Det blir da en kost/nyttevurdering om rørdimensjonen skal økes for å senke vannmotstanden eller om en skal leve med et høyere trykk levert av sirkulasjonspumpen. Økt trykkbehov krever mer pumpedrift og med tanke på anleggets lange (30år?) levetid må en vurdere om det er lønnsomt å heller øke rørdimensjonen i investeringsfasen og tjene inn dette på livsløps drift. Dersom varmeanlegget er dimensjonert for å takle de kaldeste dagene i året vil det gå med redusert vannmengde mesteparten av et år, og dermed gi store besparelser på energi og slitasje.

Figur viser oppbygningen av et moderne mengdestyrt varmeanlegg.

 

Når en regulerer ett varmebatteri, radiatorer, gulvvarme osv. med ren mengdestyring, så har den enkelte varmesløyfe alltid en lukket reguleringssløyfe. En føler registrerer temperaturen, som via regulator R styrer reguleringsventilen SV som endrer vannmengden til forbruker, som endrer luft eller gulvtemperaturen, som føler igjen registrerer. Dermed er sløyfen lukket. Føler sørger med andre ord, via det øvrige utstyret, for at riktig temperatur holdes i romlufta eller gulvet. Temperaturen reguleres, mens SV styres – derfor betegnelsen: mengdestyring. Reguleringsenheten SV arbeider hele tiden for å tilfredsstille det innkommende signalet fra føler, og mater inn nødvendig væskemengde i kretsen. Hver reguleringsenhet sørger altså, til enhver tid, for riktig væskemengde i sløyfen. Derfor trenger ikke et mengdestyrt system bli innregulert til hydraulisk balanse, slik et distribusjonssystem for konstante vannmengder alltid må. Varmesløyfer som trenger lavere temperatur enn hovedstokken må forshuntes (temperaturreguleres) og ha egen pumpe, uten at dette påvirker hovedanlegget.

Figur viser prinsippet for en lukket reguleringssløyfe.

 

Et mengdestyrt anlegg kan bli digitalt styrt via egnede magnetventiler basert på tids- sykluser og dermed enklere integreres i øvrig byggningsautomasjon. Føleren som omtales i reguleringssløyfen kan like gjerne være en romcontroller som har flere oppgaver i byggningsautomasjons- anlegget og slik integrasjon gjør det enkelt å styre varmen også ved hjelp av andre parametere enn temperatur. Slike parametere kan være ur, tilstedeværelse, vindusstatus, solforhold eller annen informasjon som innhentes av bygningsautomasjonen eller bestemmes i SD anlegget.

 

Kilder:

https://dibk.no/byggereglene/byggteknisk-forskrift-tek17/14/14-4/#a50592

http://www.cova.no/pdf_fagstoff/mengdestyring.pdf  30/4-2018