3. Vannmengdene må være kompatible i systemets grensesnitt

Vanlige problemer
Typiske symptomer på at vilkår nummer tre ikke er oppfylt:
- Den installerte effekten kan ikke leveres ved behov, spesielt ved høy belastning.
- Turtemperaturen er for lav (oppvarming) eller for høy (kjøling).
- Det tar lang tid før ønsket romtemperatur oppnås ved lastvekslinger.

I mange systemer er den installerte effekten 50 % høyere enn det maksimalt påkrevde, og likevel mottar ikke distribusjonskretsene nok effekt. Kjeler og kjølemaskiner klarer ikke å produsere nok til varme- eller kjølekretsene. Årsaken er ofte at vannmengdene ikke er kompatible i grensesnittet mellom produksjons- og distribusjonssiden.
Dersom det finnes en varmeveksler mellom produksjon og distribusjon, som for eksempel i fjernvarmeanlegg, kan vannmengdene selvsagt være forskjellige uten at det skaper problemer. I systemer hvor produksjons- og distribusjonskretsene er i direkte kontakt med hverandre kan det derimot oppstå store problemer om man ikke tar forholdsregler.

Hydronisk vekselvirkning
Hydronisk vekselvirkning oppstår mellom parallellkoblede kretser når de har en felles motstand. Dette betyr at variasjoner i gjennomstrømning i en krets påvirker gjennomstrømningen i de andre kretsene. Desto større denne felles motstanden er, desto større blir vekselvirkningen mellom kretsene.


Fig. 1. To parallellkoblede kjeler/ kjølemaskiner.

De to kjelene/ kjølemaskinene skaper en felles motstand for distribusjonskretsene, og dermed vil endringer i vannmengden for en krets påvirke vannmengden i den andre. Dessuten vil gjennomstrømningen i kjelene variere, noe som ikke er akseptabelt for standardkjeler. Om man ser på tilfellet med kjølemaskiner oppstår det en kritisk situasjon når man går fra drift med en maskin til drift med to maskiner. Den totale gjennomstrømningen endres ikke så mye, ettersom mesteparten av trykkfallet ligger i distribusjonssystemet. Dette fører igjen til at vannmengden i den første kjølemaskinen plutselig faller, og ettersom effekten fra maskinen ikke faller samtidig, kan temperaturen i fordamperen falle ned til frysepunktet.

Installere en bypassledning
En bypassledning, med lite eller ikke noe trykkfall løser problemene med vekselvirkning. Man skal imidlertid være klar over at det kan oppstå nye problemer dersom det ikke skapes kompatibilitet mellom produksjons- og distribusjonssiden.


Fig. 2. Installere en bypassledning.

En bypassledning mellom A og B holder differansetrykket mellom disse punktene nær null, og det vil ikke være noen vekselvirkning mellom primær- og sekundærside. Så lenge trykkfallet i rørene mellom kjeler/kjølemaskiner og bypassen er lavt har man også ubetydelig vekselvirkning mellom produksjonsenhetene. Vannmengden til hver kjel vil være konstant, og når det gjelder kjølemaskinene, så er det ingen fare for at fordamperen skal fryse. Med en bypassledning unngår man vekselvirkning, men ettersom det er ingen (eller lite) trykkfall mellom A og B, trengs det en sekundærpumpe. Man skal også være klar over at bruk av bypassledning ofte fører til kompatibilitetsproblemer, og disse må løses for at anlegget skal fungere som tiltenkt.

 


 Fig. 3. Kompatibilitetsproblemer i varme- og kjølesystemer.

I disse eksemplene er sekundærpumpen overdimensjonert og gir en distribusjonsvannmengde på 150 %, mens de to produksjonsenhetene bare leverer 100 %. Forskjellen, 50 %, må gå gjennom bypassledning i retningen fra B til A, noe som skaper et blandepunkt mellom tur- og retur ved punkt A. Dette fører til at det blir umulig å oppnå riktig turtemperatur. I varmeeksemplet vil turtemperaturen kun være 73 °C i stedet for prosjekterte 80 °C, og i kjøleeksempelet vil temperaturen være 8 °C i stedet for 6 °C.
Dette kan skje selv om sekundærpumpen ikke er overdimensjonert, for eksempel dersom distribusjonen ikke er riktig innregulert. Dersom den ikke er det kan det oppstå store overmengder ved lastvekslinger, hvilket skaper det samme problemet.

Ettersom den ønskede effekten ikke kan overføres, kommer romtemperaturen til å være for lav ved oppvarming og for høy ved kjøling. Dette skjer først og fremst ved stor belastning når behovet er størst. De som berøres kommer til å klage, og det vil komme krav om utbedringer. Hvordan løses dette?

- Øke pumpeeffekten?

Fig. 4. Øke det sekundære pumpetrykket.

Det kan virke naturlig å øke sekundærpumpens trykk, men det vil bare gjøre situasjonen verre. Den opprinnelige årsaken til problemet er at sekundærvannmengden er for stor, og en enda større vannmengde vil øke inkompatibiliteten. Turvannstemperaturen vil synke ytterligere i varmekretser, og øke i kjølekretser. I dette tilfellet fra 8 °C til 9 °C.

- Legge til en produksjonsenhet?


Fig. 5. Legge til en produksjonsenhet.

Kompatibilitetsproblemer kan løses ved å legge til en ekstra produksjonsenhet, men dette er en dyr løsning, ettersom den ekstra produksjonsenheten i utgangspunktet ikke er nødvendig. I det gitte eksemplet får vi 50 % ekstra vannmengde fra denne tilleggsenheten. Dette skaper balanse mellom produksjons- og distribusjonssiden, noe som også gir riktig turtemperatur. Dette er selvfølgelig ingen god løsning, ettersom problemet ikke er manglende kapasitet, men at vannmengden på sekundærsiden er for høy.

 

- Endre settpunktet?



Fig. 6. Redusere settpunktet?

En reduksjon (økning i varmeanlegg) av turtemperaturen fra produksjonsenhetene kan kompensere for manglende kompatibilitet og det vil i mange tilfeller være mulig å oppnå riktig turtemperatur også på sekundærsiden. Det vil imidlertid også øke strømutgiftene i vesentlig grad, og det anbefales derfor ikke.

- Innregulere vannmengdene?


Fig. 7. Innregulering av primær- og sekundærvannmengder.

Kompatibilitetsproblemene som ble beskrevet tidligere skyldes i sin helhet for stor vannmengde på sekundærsiden, og det eneste riktige å gjøre er å innregulere anlegget. Etter innregulering går det ikke noe vann i bypassledningen og det vil overføres riktig vannmengde og turtemperatur fra primærsiden til sekundærsiden. Det er også viktig å merke seg at dette ikke gjelder bare mellom produksjon og distribusjon. Behovet for innregulering er normalt til stede ved alle grensesnitt i anlegget.

Konklusjon
For å unngå problemer med vekselvirkning, er den beste løsningen å legge en bypassledning mellom produksjons- og distribusjonssiden. Man skal imidlertid være klar over faren for kompatibilitetsproblemer. Økt pumpetrykk vil bare gjøre vondt verre. Som vi har sett kan man kanskje løse problemene ved å øke produksjonskapasiteten eller endre settpunktet, men til en unødvendig høy pris. Riktig løsning er ganske enkelt å innregulere vannmengdene på hver side av hvert grensesnitt, noe som gir den beste ytelsen og de laveste driftskostnadene.
 
Artikkel nr.1: 1. Prosjektert vannmengde må være tilgjengelig for alle terminaler
Artikkel nr. 2: Differansetrykket over reguleringsventilene må ikke variere for mye