Optimalisering van verwarmingsinstallaties Wilo-Brain tips en tricks Versie 2, 2011

Transcriptie

1 Opleidingsbedrijf InstallatieWerk Optimalisering van verwarmingsinstallaties Versie 2, 2011

2 Service en kwaliteit Bij vakkundige installatie en onderhoud van een verwarmingsinstallatie... bespaart men duurzaam energiekosten, zorgt men voor geruisarm bedrijf, stijgt de bedrijfszekerheid en veiligheid in het stookseizoen. Wilo-Brain helpt u en uw klanten daar waar het nodig is! De tips en tricks voor uw dagelijks werk bevorderen de servicekwaliteit en verzekeren u van tevreden klanten. Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 2

3 Servicedoel: Besparing en bedrijfsveiligheid bedrijfszekerheid Servicedoel: Besparing en bedrijfszekerheid Stookkosten besparing Stroombesparing Installatiecomponenten Installatieruisklachten voorkomen Bedrijfsveiligheid verhogen Details Pomp en regeling Pagina 7-11 Hydraulica Pagina Drukhandhaving Pagina 6, Ontluchting Pagina Onderhoud Pagina hoge invloed beïnvloedbaar geringe invloed Stand: 08/2005 Technische wijzigingen voorbehouden 3 Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 3

4 Hydraulica: Warmte opwekken/warmte verdelen Luchtverzamelpot op hoogste punt in de dalleiding KFE- vul- en aftapkraan Thermostaatventiel (TV) Terugslagklep Afsluiter Elektrische servomotorklep Strang Handafsluiter (ongeregelde groep) Drukverschilregelaar (DV) Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 4

5 Pomp Zwaartekrachtrem 3-weg-mengklep Vuilvanger Membraanexpansievat met KV-kapventiel en KFE-vul- en aftapkraan Veiligheidsventiel Afvoer Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 5

6 Toe te passen drukken in een verwarmingsinstallatie Drukwaarden in de verwarmingsinstallatie agv statische hoogte gebouw Statische hoogte Componenten-drukwaarden Voordruk membraan expansievat 0 tot 10 m 1,0 bar Installatie-drukwaarden Veiligheidsventiel Vuldruk min. Einddruk max. 2,5 bar 1,5 bar 2,0 bar 3,0 bar 1,5 bar 2,5 bar 10 tot 15 m 1,5 bar 3,0 bar 2,0 bar 2,5 bar Statische hoogte[m] Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 6

7 Pomp en regeling: Bepaling van de benodigde volumestroom 1. Beraamde bepaling van het maximale benodigde debiet voor pompdimensionering in verwarmingsinstallaties 1. Bepaling van de maximaal over te dragen warmtecapaciteit Q kan door: A. Aan de hand van het maximaal geïnstalleerde ketelvermogen in kw. B. Aan de hand van het aantal m2 te verwarmen vloeroppervlak, zie formule: Q = AN x Q spec [kw] >AN = gebruikt oppervlakte van het gebouw gevoed door de pomp in [m2] >Qspec = max. spec. warmte capaciteit voor elke m2 te verwarmen oppervlakte: >70 W/m² woongebouw / complex met meer dan 2 gezinnen/bewoners, geschakelde woningen >100 W/m² vrijstaande woning, 2 onder 1 kap woningen >40 W/m² voor energiezuinige huizen. 2. Bepaling van de benodigde maximale volumestroom: Q Vpomp = [M 3 /HR] 1.16 x ΔT >Q = Warmtecapaciteit [kw] >1.16 = spec. warmte capaciteit [Wh/kgK] >ΔT = De gedimensioneerde ΔT [K] = 10K of 20K voor standaard verwarmingskringlopen Aanbeveling: Het optimale werkpunt ligt in het tweede derde deel van de pompgrafiek! Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 7

8 Pomp en regeling: Bepaling van de benodigde opvoerhoogte Bepalen van de benodigde opvoerhoogte van een pomp ter overwinnen van de optredende leidingweerstand in de kringloop. een te hoog ingestelde opvoerhoogte van de pomp (> 2 m) kan leiden tot geluiden en hoger stroomverbruik. Bij een toerengeregelde pomp moet men afhankelijk van de installatie kiezen uit regelmodus Δp-c (drukverschil constant) of Δp-v (drukverschil variabel). R L f Pomp-opvoerhoogte: Hpomp = [m] R = 50 tot 150 [Pa/m] (oudbouw voor [Pa/m], oudbouw [Pa/m], vanaf [Pa/m]) L = Lengte van de meest ongunstigste strang (toevoer + retour) [m] f = Toeslagfactor: 2-wegklep verwarmingsgroepen = 2,2 3-wegklep verwarmingsgroepen = 2,6 Hpomp = stel de opvoerhoogte van de pomp niet hoger in als voor een onberispelijke verzorging is vereist! Hoogrendementspomp Wilo-Stratos Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 8

9 Pomp en regeling: Electronisch toerengeregelde circulatiepompen Aanpassing van het pompvermogen aan de daadwerkelijke behoefte ter: reductie van het opgenomen pompvermogen. voorkoming van ruisklachten en fluitende thermostaatkranen in deellast bedrijf. Alleen een juist gedimensioneerde en een juist ingestelde toerengeregelde pomp spaart op stroomverbruik en voorkomt ruisklachten. Debietbepaling: Aan de hand van het maximaal geïnstalleerde ketelvermogen en de geldende ΔT of volgens spec. warmtebehoefte per verwarmbaar gebruiksoppervlak (zie tabel pagina 7). Aanbeveling: hoogrendement pomp resp. energiebesparende pomp toepassen. Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 9

10 Pomp en regeling: In te stellen regelmodus van een toerengeregelde pomp Δp-c : Drukverschil constant modus Δp-v : Drukverschil variabel modus Toepassing is installatieafhankelijk: Δp-c = Veilige drukverschilregeling voor alle toepassingen Onafhankelijk van het aantal geopende thermostaatkranen is verder dezelfde druk benodigd in de installatie. De leidingweerstand is laag vergeleken met de weerstand van de thermostaatventielen en radiatoren (ruim gedimensioneerd leidingwerk). Δp-v = Besparende drukverschilregeling en reducering van eventuele stromingsgeluiden Het drukverschil van de pomp neemt in deellast bedrijf van de installatie sterk af. De leidingweerstand is hoog vergeleken met de weerstand van de thermostaatventielen en radiatoren (krap gedimensioneerd leidingwerk). Regelingsbedrijf p-c OpvoerhoogteH[m] n-max n-regel H-instelwaarde H-instelwaarde-min Debiet Q [m 3 /h] H sp = Verschildruk gewenste waarde Regelingsbedrijf p-v Opvoerhoogte H [m] nmax n-max n-regel ½H-instelwaarde H-instelwaarde Raadpleeg Wilo voor speciale type regelingen. H-instelwaarde-min Debiet Q [m 3 /h] Verschildruk H veranderd bij Q=0 [m 3 /h] tot ½H Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 10

11 Pomp en regeling: Autopilot, automatische nachtverlaging van een toerengeregelde pomp Extra besparende functie van de pomp in dalperiodes van de installatie. Deze regeling activeren indien de pomp niet afgeschakeld wordt wanneer de ketel buiten bedrijf gaat. De autopilot functie treedt op wanneer een trend waargenomen wordt in daling van de mediumtemperatuur. De pomp gaat niet uit maar functioneert op het minimum toerental, dus bij minimum opgenomen vermogen. De functie activeren wanneer een duidelijk verschil is in mediumtemperatuur bij stookbedrijf en dalbedrijf. Bij toepassing van een lage ΔT, zoals bij koeling, de autopilot functie deactiveren. Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 11

12 Hydraulica: Thermostaatventiel / servomotorklep Aanpassing van de warmteafgifte van de radiator door het thermostaatventiel (TV) of bij vloerverwarming door de elektrische servomotorklep aan de warmtebehoefte in de ruimte. Alleen vooringestelde thermostaatventielen (TV) resp. servomotorkleppen begrenzen het debiet. TV Debietbegrenzing door middel van voorinstellen van de thermostaatkraan: Vanuit de inregelgids of inregelkaart van de fabrikant Afhankelijk van warmtecapaciteit radiator, de geldende ΔT en de geldende verschildruk Δp. kleine gemiddelde grote verwarmingscapaciteit = kleine gemiddelde grote instelwaarde. Toe te passen verschildruk over de radiator: 10kPa tot 20kPa. Minimaal drukverschil voor gegarandeerde regelautoriteit ca. 5kPa Geluidsklachten beginnen bij ca kPa (afhankelijk van kraantype). RVL SA RF Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 12

13 Hydraulica: Bypassventiel Verkomen van droogloop van de pomp door middel van bypassen van verwarmingswater tussen toevoer en retour bij sluitende thermostaatventielen. De toegepaste pomp is een ongeregelde vasttoeren pomp welke niet afgeschakeld wordt bij geen warmtevraag uit de installatie. ÜV Bypassventielen niet combineren met toerengeregelde HR pompen omdat hun regelgedrag elkaar kunnen verstoren of zelfs kunnen opheffen! Bij toerengeregelde HR pompen geen bypassventiel installeren of de functie ervan blokkeren. Een toerengeregelde HR pomp ziet een geopend bypassventiel als warmtevraag en zal daardoor optoeren en meer energie gaan verbruiken. Als dit in conflict is met veiligheidstechnische belangen van de verwarmingsinstallatie, de aanwijzingen van de fabrikant in acht nemen Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 13

14 0,2 0,1 0,3 0 0,4 bar Hydraulica: Stranginregelventiel Begrenzen van de volumestroom in de kringloop in vollast bedrijf (volledige warmtevraag). Bij het stranginregelventielen is het debiet en de verschildruk in deellastbedrijf niet begrensd. HV SR HR Bij inregelen altijd zorgen voor maximale afname (alle kleppen geopend). Inregelventielen altijd in de perszijde van de pomp plaatsen, niet in de zuigzijde. Instelwaarde van het stranginregelventiel halen uit het bijbehorende debietdiagram van de fabrikant. Instelwaarde kan tevens middels een drukverschilmeter van de ventielfabrikant ingesteld worden. De voorinstelling van de maximale volumestroom middels het stranginregelventiel kan ook door de voorinstelling van alle thermostaatventielen samen (TV) worden bereikt. DV p 0,2 bar DV p 0,2 bar HV HR Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 14

15 Hydraulica: Automatische volumestroombegrenzer (autoflow) Begrenzen van de volumestroom in de kringloop in vollast en deellastbedrijf. De volumestroombegrenzer pakt bij elke bedrijfsdruk (dus bij elke afname) in de installatie een vaste gekozen volumestroom. Selectie van de volumestroombegrenzer aan de hand van het benodigde verwarmingsvermogen. Ideaal voor het inregelen van meerdere verwarmingsgroepen (primaire zijde). Geen onbalans tussen verwarmingsgroepen in deellast bedrijf. Niet combineren met regelkleppen in dezelfde groep aangezien de volumestroombegrenzer opent en sluit naar een vaste instelwaarde. Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 15

16 0,2 0,1 0,3 0 0,4 bar Hydraulica: Drukverschilregelaar Begrenzen van het drukverschil naar een ingestelde waarde over een verwarmingsgroep. Een drukverschilregelaar combineren met een standaard vasttoeren pomp in 1 verwarmingsgroep, niet met een toerengeregelde pomp! Een toerengeregelde pomp heeft reeds de identieke regelfunctie middels de regelmodus drukverschil constant Δp-c. HV SR HR 1-malige inregeling van de radiatoren, drukverschil over de installatie blijft constant. Geen onbalans in de verwarmingsgroep in deellast bedrijf. Plaatsing van een drukverschilregelaar over een verwarmingsgroep: - Druksensor in de aanvoerleiding - Corrigerend orgaan in de retourleiding. Selectie van de drukverschilregelaar aan de hand van het verwarmingsvermogen en het drukverlies van de groep. Let op het werkgebied van de drukverschilregelaar, de afwijking neemt buiten dit gebied toe! DV HV DV p p 2 1 0,2 bar 0,2 bar HR Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 16

17 Hydraulica: Terugslagklep / zwaartekrachtrem SB Verkomen van tegenstroming in een kringloop. Terugslagklep niet direct na de pomp monteren, ophoping van lucht veroorzaakt schade aan circulatiepompen. De pomp krijgt in dit geval de terugslagklep niet open SB In elke dalperiode / geen stookbedrijf ontgast water zich, waardoor lucht kan ophopen in pompen en kleppen. Wanneer een terugslagklep direct boven de pomp is geplaatst kan een kleine doorboring uitkomst bieden. In dit geval kan geen ophoping van lucht in de klep achterhangen bij discontinue bedrijf. SB-LS SB-LS Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 17

18 Hydraulica: Vuilafscheider Scheiding van vuildeeltjes uit het verwarmingswater. Vervuild verwarmingswater in een kringloop leidt tot een slechte warmteafgifte en klachten en schade aan circulatiepompen en andere componenten. Voor inbedrijfname de installatie eerst correct spoelen! Na inbedrijfname van de installatie regelmatig of actief het verwarmingswater reinigen. Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 18

19 Drukhandhaving: Membraanexpansievat Compensatie van het veranderende watervolume in de installatie (2) <> (3) afhankelijk van de bedrijfstemperaturen bij gelijktijdige stabiele drukhandhaving. Hierdoor waarborgt het vat tevens de toeloopdruk voor de circulatiepomp. Als de voordruk in het membraan- expansievat (1) en de systeemdruk (2) niet juist zijn ingesteld en niet regelmatig gecorrigeerd worden, kan luchtintreding plaatsvinden als gevolg van onderdruk in de installatie. Door lucht in de installatie ontstaan geluidsklachten en corrosieprocessen. Dezelfde gevolgen ontstaan ook bij een te klein gedimensioneerd membraanexpansievat. Onderdruk moet in het bijzonder in de dalperiode en buiten bedrijf periode uitgesloten worden. KV = Kapventiel KFE = Ketel vul- en aftapkraan 1) Inbouwtoestand membraam expansievat 2) Installatie gevuld/ koude toestand 3) Installatie bij max. aanvoertemeratuur KV KFE KV KFE KV KFE Stikstof Stikstof Membraam-expansievat voordruk 1,0/1,5 bar Waterreserve Membraam-expasievat voordruk +0,5 bar = vuldruk systeem Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 19

20 Drukhandhaving: Membraanexpansievat Dimensioneren: conform DIN of volgens selectietabellen (zie pagina 27-28) of volgens middels selectiekaart van de fabrikant. Statische hoogte: (4) Midden membraanexpansievat tot hoogste punt installatie (4) Statische hoogte Voordruk membraanexpansievat: statische hoogte van 0 tot 10 m = 1,0 bar statische hoogte van 10 tot 15 m = 1,5 bar Systeemdruk: Montage plek: (2) 0,5 bar op de membraanexpansievat voordruk (6) Altijd het expansievat aan de zuigzijde van de pomp. (5) Aansluiting Montage plek: (6) Altijd aan de koude retourzijde van de ketel. Aansluiting: (5) altijd gekoppeld aftapbaar, bijv. kapventiel (KV) of snelkoppeling met aftap (KFE). (5) Aansluitpunt Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 20

21 Ontluchting: Snelontluchter Het afvoeren van de verzamelde lucht in de snelontluchter. Snelontluchters werken alleen op luchtverzamelpunten bij de juiste systeemdruk en worden bij onderdruk snelbeluchters! Geen ontluchting bij watersnelheid >0,1 m/sec Voorkeur in combinatie met luchtverzamelpotten. Luchtverzamelpotten monteren op het hoogste punt in de dalleiding. Snelontluchter werkt alleen in een dalperiode / geen stookbedrijf. Snelontluchter regelmatig controleren op werking, deze vervuilen en kunnen gaan vastzitten. Onderdruk op het hoogste punt van installatie uitsluiten, ook in een dalperiode /geen stookbedrijf. (1) Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 21

22 Ontluchting: Luchtafscheider Lucht en microbellen in de vloeistof scheiden, verzamelen en afblazen. Luchtafscheider altijd in de warme uitlaatzijde van de ketel plaatsen. Goede luchtafscheiding bij zowel stookbedrijf als in een dalperiode / geen stookbedrijf. Lucht veroorzaakt corrosie in de installatie en leidt tot klachten en schade aan circulatiepompen en andere componenten. Bij een overmaat van lucht daalt het rendement van de installatie en stijgen de stookkosten. Lucht veroorzaakt storende geluiden in radiatoren, leidingen en pompen. Bij koeling de luchtafscheider in warme retourzijde plaatsen van de koelmachine. Onderdruk op het hoogste punt van installatie uitsluiten, ook in een dalperiode / geen stookbedrijf. Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 22

23 Ontluchting: Ontluchtingsfunctie Stratos PICO Forceren van loskomen van luchtbellen in alle leidingstukken en componenten zodat deze afgevoerd en afgeblazen kunnen worden. De ontluchtingsfunctie bij de eerste inbedrijfname altijd activeren om lucht te verwijderen uit de installatie. Bij activeren van deze functie zal de pomp een programma van 10min. doorlopen waarbij alle toerentallen aangenomen worden. Middels het variëren in toerental worden alle luchtbellen meegenomen in de volumestroom tbv het correct afvoeren. Na het ontluchten de systeemdruk weer correct instellen in de kringloop. Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 23

24 Onderhoud: Correct instellen van elektronisch toerengeregelde pompen De thermostaatkraan inregelen op basis van de capaciteit van de radiator. Zie pagina 12 Competentie en Controle Het drukverschil over het thermostaatventiel begrenzen middels de opvoerhoogte van de toerengeregelde pomp (max. 20kPa) of middels een drukverschilregelaar (max. 20kPa). Zie pagina 10,16 De maximale volumestroom afleiden uit het geïnstalleerde ketelvermogen. Of uit het aantal m2 verwarmbaar oppervlak. Zie pagina 7 De voordruk van het membraanexpansievat instellen afhankelijk van de hoogste van het gebouw. De systeemdruk een 0.5bar boven op de voordruk in het membraanexpansievat instellen. De voordruk in het membraanexpansievat jaarlijks controleren en indien nodig corrigeren naar juiste instelling. Zie pagina 6 Onderhoudscontract De opvoerhoogte van de toerengeregelde pomp niet hoger instellen dan voor onberispelijke verzorging nodig is. Een te hoge opvoerhoogte benadeeld de energiezuinigheid van de pomp en kan leiden tot geluidsklachten. Zie pagina 10 Lucht in het systeem middels een luchtafscheider automatisch afvoeren. De systeemdruk periodiek of automatisch corrigeren naar juiste waarde. Zie pagina 22 en 6 Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 24

25 Onderhoud: Kritische aandachtspunten voor circulatiepompen Volumestroom en opgenomen vermogen hoger dan noodzakelijk door nietvooringestelde thermostaatventielen. Zie pagina 12 Competentie en Controle Verschildruk over de radiatoren te hoog door ontbrekende drukverschilregelaar (bij toepassen van een vasttoeren pomp) of in deellast bedrijf door ongeschikte stranginregelventielen. Zie pagina 15 en 16 Volumestroom en opgenomen vermogen hoger dan vereist door overgedimensioneerde pompen. Zie pagina 7 en 8 Verschildruk over de radiatoren te hoog door te hoog ingestelde pompopvoerhoogte op de toerengeregelde pomp. Zie pagina 9 en 10 Luchtintreding door onderdruk in de installatie door onvoldoende systeemdruk of een niet gecorrigeerde voordruk of zelfs een defect membraanexpansievat. Zie pagina 19 en 20 Onderhoudscontract Luchtintreding door verkeerd geplaatst membraanexpansievat.expansievat altijd in de zuigzijde van de pomp. In onderdruk situaties kunnen ontluchters beluchters worden. Zie pagina 19 en 21 Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 25

26 Onderhoud: Service en periodiek onderhoud middels onderhoudscontract Garantie van de optimaal stookbedrijf door competent en periodiek systeemonderhoud vanaf inbedrijfname van de installatie. Door vakkundig systeemonderhoud van de gehele verwarmingsinstallatie vanaf inbedrijfname, worden klachten en kosten door uitvallen van componenten drastisch worden gereduceerd. De gebruiker attenderen op de veiligheid, behoud van functionaliteit, voorschriften en de invloed van periodiek onderhoud. Onderhoudscontract vanaf inbedrijfname aanbieden. Garantie conform VOB (Duitsland) bedraagt slechts 2 jaar zonder regelmatig onderhoud vanaf inbedrijfname. Regelmatige service bij verwarmingsinstallaties 1 x per jaar (minimaal). Regelmatige service en onderhoud Het servicedoel: Bedrijfsveiligheid van de verwarmingsinstallaties garanderen Kosten reduceren Geluidsklachten voorkomen Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 26

27 Drukhandhaving: Dimensioneren membraanexpansievat volgens warmtecapaciteit Tabel 1: Dimensioneren membraanexpansievat overeenkomstig de warmtecapaciteit selectietemperatuur = 90 C, afblaasdruk van de veiligheidsventiel psv = 2,5 bar x [bar] Stat.hoogte Vat [ltr] 8/x Convectoren 5,2 l/kw Plaatradiator 8,7 l/kw Gegoten radiatoren 12 l/kw Stalen radiatoren 15 l/kw Vloerverwarming 18,5 l/kw 1,0 [bar] 1,5 [bar] 1,0 [bar] 1,5 [bar] 1,0 [bar] 1,5 [bar] 1,0 [bar] 1,5 [bar] 1,0 [bar] 1,5 [bar] 10 [m] 15 [m] 10 [m] 15 [m] 10 [m] 15 [m] 10 [m] 15 [m] 10 [m] 15 [m] Warmtevermogen van de verwarmingsinstallatie [kw] 12/x /x /x /x /x /x /x /x /x /x /x /x Toepassing met andere toevoertemperatuur is toegestaan want: lage toevoertemperatuur vereist grotere radiatoren, maar leidt tot minder uitzetting. Beide uitwerkingen heffen heffen beide elkaar bijna op x = membraan-expansievat voordruk [bar] Bron: Flamco Flexcon-catalogus Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 27

28 Tabel 2: Dimensioneren membraanexpansievat overeenkomstig de warmtecapaciteit selectietemperatuur = 90 C, afblaasdruk van de veiligheidsventiel psv = 3,0 bar Convectoren 5,2 l/kw x [bar] Stat.hoogte 1,0 [bar] 10 [m] 1,5 [bar] 15 [m] 1,0 [bar] 10 [m] 1,5 [bar] 15 [m] 1,0 [bar] 10 [m] 1,5 [bar] 15 [m] 1,0 [bar] 10 [m] 1,5 [bar] 15 [m] 1,0 [bar] 10 [m] 1,5 [bar] 15 [m] Vat [ltr] Warmtevermogen van de verwarmingsinstallatie [kw] 8/x 12/x /x /x /x /x /x /x /x /x /x /x /x x = Membraan-expansievat voordruk [bar] Plaatradiator 8,7 l/kw Gegoten radiatoren 12 l/kw Stalen radiatoren 15 l/kw Vloerverwarming 18,5 l/kw Bron: Flamco Flexcon-catalogus Toepassingen met andere toevoertemperatuur is toegestaan want: lage toevoertemperatuur vereist grotere radiatoren, maar leidt tot minder uitzetting. Beide uitwerkingen elkaar bijna op. Stand:06/ Technische wijzigingen voorbehouden 28 27

29 Wilo Nederland bv Rak NA Westzaan Tel: (WILO) Fax (WILO) I. E. Opleidingsbedrijf InstallatieWerk