Lähellä pumppua sijaitsevissa päätelaitteissa (puhallinpatterit, tasoradiaattorit, jäähdytyspalkit) vallitsee luonnostaan ylivirtaama, joka aikaansaa alivirtaamaa muissa päätelaitteissa.

Esimerkiksi lämmitysjärjestelmissä on yleistä, että lähellä lämmönjakokeskusta (siten lähellä pumppua) vallitsee ylivirtaama ja tästä johtuen ne ovat ylilämpöisiä, kun taas kauempana olevissa huoneissa on vaikeampi saavuttaa haluttu lämpötila. Poikkeamat huonelämpötiloissa voivat helposti olla 2 – 4 C.

Tällainen tilanne johtaa myös tarvittavaa suurempaan kokonaisvirtaamaan ja lisää siten pumpun sähkönkulutusta ja heikentää lämmönsiirtymistä.

Yleensä tämän seurauksesta otetaan käyttöön tuotantoyksiköitä (kattiloita ja jäähdyttimiä) enemmän kuin on tarpeen ja vaikutetaan kondenssikattiloiden hyötysuhteeseen tai jäähdyttimien COP:hen.

Yhdessä nämä eri tekijät voivat lisätä kulustusta 10 -35%!

Referenssi

Granloholm, Ruotsi, 15% energiansäästöt

Liittyvät tuotteet:

TA-SCOPE	STAF	DA 516

Kun jakelupumppu on ylimitoitettu, eikä virtaamia ole tasapainotettu, jakelujärjestelmä vaatii suuremman virtaaman kuin mitä tuotannossa voidaan saada aikaiseksi. Tästä johtuen tuotanto ja jakelupuolen ohitusputkeen syntyy meno- ja paluuveden sekoituspiste.

Jäähdytyksessä, tästä virtaamien yhteensopimattomuudesta johtuen, menoveden lämpötila on korkeampi kuin suunnitelmissa on esitetty ja päätelaitteet eivät pysty luovuttamaan täyttä tehoaan ja seurauksena on oleskelutilojen epäviihtyisyyttä.

Tuotantoyksikön asetusarvon alentaminen voi kompensoida tätä yhteensopimattomuutta, mutta tällöin seurauksena on korkeampi energiankulutus. Jäähdyttimien valmistajien tekninen aineisto osoittaa ylimääräisen energiakulutuksen olevan noin neljä prosenttia jokaista astetta kohden jolla menoveden lämpötilaa alennetaan.

Referenssi:

Citate Administrativa in Minas Gerais, Brasilia. 21% energiansäästöt

Liittyvät tuotteet:

STAD	STAP	DA 516

Mitoituslämpötilaa alhaisempi paluulämpötila voi johtua erilaisista virheistä kuten:

• Ohitusputkessa vallitseva hallitsematon virtaama, joka aikaansaa kylmän menoveden ja paluuveden sekoittumisen.
• 3-tieventtiilin käyttö 2-tieventtilin asemasta, vaikka 2-tieventtiilin käyttö olisi mahdollista.
• Tasapainottamaton järjestelmä saa aikaan kauttaaltaan tarpeettoman suuret virtaamat päätelaitteissa.
• Pumpun tarvitsemaa nostokorkeutta ei ole säädetty oikein.

Alhaisempi paluuveden lämpötila suurentaa lämpötilaeroa ja siten nesteen ja jäähdyttimen välistä logaritmista keskilämpötilaeroa, vaikuttaen merkittävästi COP:hen (Coefficien Of Performance = suorituskykykerroin) jopa 15%.

Paluuveden lämpötilan vaikutus jäähdyttimen COP:hen (*)
(*)Simulaatio jäähdytinvalmistajan ohjelmasta
Return temperature=Paluulämpötila

Liittyvät tuotteet:

STAF	TA-FUS1ON-C

Lämmönsiirrinsovelluksissa putkien sisäpintoihin kerääntyvä sakkautuma toimii eristeenä vaikuttaen lämmönsiirtymiseen ja painehäviöön. Painehäviön lisäys vaikuttaa pumpun sähkökulutukseen.

Likaantumisen terminen vaikutus ilmaistaan usein likaantumisvastuksena, Rf; jonka voi arvioida yhtälöstä: Rf = δ/λf missä δ on paksuus ja λf on terminen lämmönjohtuminen (*).

 
Simulointi jäähdytinvalmistajan ohjelmistosta

(*)Julkaisu: www ”Heatexchanger-fouling.com””

Liittyvät tuotteet: 

Compresso	Transfero	Statico

Jotta kondenssikattiloissa saavutettaisiin suuri teho, täytyy paluuveden lämpötila pitää alhaisempana kuin savukaasujen kastepiste ja siten ΔT tulee pitää suurena. Tämä on saavutettavissa ainoastaan päätelaitteiden vaihtelevien virtaamien vakaalla ja tarkalla moduloivalla säädöllä sekä välttämällä tasapainotuksen puutteesta johtuvia ylivirtaamia.

Järjestelmässä jossa on ylivirtaama, paluulämpötila on korkeampi kuin pitäisi. Tällöin kondensointiaika alenee jopa 20%. Kun huomioidaan kondensointiteknologian mahdollistama energiansäästö, ylivirtaaman vaikutus arvioidaan olevan 3% kattilan energiankulutuksesta.

Liittyvät tuotteet:

STAD	STAP	TA-FUS1ON-P

Huonosta paineistusjärjestelmästä (johon vaikuttaa väärä mitoitus, tuotteiden laatu jne.) johtuen täytyy järjestelmään lisätä jatkuvasti uutta vettä, jotta varoventtiilien kautta (liian suuresta paineesta johtuva) vuotavan veden menetys kompensoituisi.

Tämä vesi sisältää kalkkia, joka kerrostuu pääasiallisesti järjestelmän kuumimmille pinnoille (lämmönsiirtimiin).

Kerrostuma toimii kuin eriste vaikuttaen lämmönsiirtymiseen ja painehäviöön. Tämä saa aikaan kattilan tehon laskemisen ja siten suurentaa energiankulutusta. Lisäksi termistä kavitaatiota syntyy paikallisesti kerrostumiin aiheuttaen merkittäviä vahinkoja kattilalle.

Kerrostumien lisäksi vesi sisältää happea, joka syövyttää ja synnyttää magnetiitti likapartikkeleita kauttaaltaan koko järjestelmässä.

(*) Koetulokset Illinoisin Yliopisto ja US Bureau of Standardin suorittamat tutkimukset. 

Liittyvät tuotteet:

Zeparo-ZUD	Zeparo-ZIO	Zeparo-ZEK

Pumppausenergian kulutus riippuu suoraan virtaamasta, nostokorkeudesta sekä pumpun ja moottorin hyötysuhteesta. Jäähdytinjärjestelmissä pumppauksen aiheuttama energia siirtyy veteen ja täytyy täten kompensoida jäähdyttimissä.
Näin ollen jäähdytinjärjestelmissä pumppausenergia täytyy maksaa kaksi kertaa: sekä pumpussa että jäähdyttimessä.

Alla olevassa yhtälössä esitetään arvio pumpun sähkönkulutuksesta verrattuna vakiovirtaamaisen järjestelmän kausittaiseen energiankulutukseen:

Esimerkki: Kun H=25 mVp (250 kPa) ja ΔTc=5,5 C pumppauskustannukset ovat 15,2% kokonaisenergiakulutuksesta (Kerrostuma vaikuttaa eristeen tavoin (Sc=0,4; ηp=0.75; ηm=0,92; Kausittainen (COP=3)

Huomio: Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että toimisto-, koulu- ja sairaalatyyppisten rakennusten lämmitysjärjestelmien pumppausenergiakulutus on noin 1,5% kokonaisenergiakulutuksesta Ruotsissa. ”Efficiency of building related pump and fan operation,” Caroline Markusson TT väitöskirja, Chalmersin Teknillinen Korkeakoulu, toukokuu 2009.

Liittyvät tuotteet:

TBV-CMP	TA-FUS1ON-P	DA516

Pumppauskustannukset riippuvat nostokorkeudesta ja virtaamasta. Tasapainottomassa järjestelmässä virtaamat ovat tyypillisesti liian suuria, koska paikallisia liian pieniä virtaamia joudutaan kompensoimaan. Melko usein virtaamien havaitaan olevan yli 50% suurempia kuin mitoitusvirtaamat (*).

Oikein suoritettu tasapainotus mahdollistaa myös kierroslukusäätöisen pumpun toimintapisteen optimoinnin (nostokorkeuden mahdollistamat säästöt riippuvat tietysti kohteesta, mutta pumput ovat aina vähintään 10% ylimitoitettuja johtuen suunnittelun varmuuskertoimesta).

Mikäli järjestelmän virtaama on 30% liian suuri ja nostokorkeus vain 10% liian suuri, järjestelmän tasapainottaminen saa aikaan 40% pumppausenergian kustannusten säästön.

Esimerkki:

A. Tasapainottamaton järjestelmä:
Pumppausenergian kulutus 12,8 kW (100 %)

B. Tasapainotettu järjestelmä:
Pumppausenergian kulutus 10,2 kW (80 %)

C. Tasapainotettu järjestelmä ja nostokorkeuden säätö: Pumppausenergian kulutus 7,31 kW (57 %)

(*) Lähde: Costicin (Ranskalainen LVI järjestelmien tutkimus- ja kehityskeskus) suorittama tutkimus, julkaistu CFP aikakauslehdessä huhti-touko 2002.

Referenssi

Hammarplast, Ruotsi, 21% energiansäästöt

Liittyvät tuotteet:

STAD	STAP	TA-SCOPE

On aika yleistä, että järjestelmän joidenkin osien alivirtaamien kompensoimiseksi suurennetaan pumpun nostokorkeutta.

Jotta joidenkin päätelaitteiden 20% liian pienet virtaamat kompensoituisivat, täytyy kokonaisvirtaamaa lisätä 25% (0,8 x 1,25 = 1). Koska järjestelmän painehäviö lisääntyy neliöllisesti suhteessa virtaamaan, täytyy nostokorkeutta suurentaa 56% (1,25 x 1,25), jotta saataisiin aikaan tarvittava virtaaman lisäys.

Tällainen nostokorkeuden suurentaminen tehdään usein pumpun juoksupyörää vaihtamalla tai asentamalla suurempi pumppu.

Olettaen, että pumpun ja moottorin hyötysuhde pysyy samana ja koska pumpun sähkönkulutus riippuu pumpun nostokorkeudesta ja virtaamasta, lisääntyy pumpun energiankulutus 1,25x 1,56 =1,95 eli 95% verrattuna nimelliskulutukseen.

20% alivirtaama
Dp piiri x1,56

Huomio: Joskus pumpun vaihtamisen sijasta käytetään yhtäaikaisesti rinnan kytkettyä varapumppua. Tämä johtaa myös liian suureen kulutukseen.

Liittyvät tuotteet:

STAD	STAP	TA-FUS1ON-C

On melko yleistä, että LVI järjestelmien kiertopiirien ongelmia ja liian alhaisia tai korkeita huonelämpötiloja yritetään korjata nostamalla (lämmitys) tai laskemalla (jäähdytys) menoveden lämpötilaa.

Tämän seurauksena järjestelmän suotuisissa, lähellä pumppua sijaitsevissa huoneissa on liian lämmin tai kylmä. Lämpötilan muuttaminen vaikuttaa lisäksi putkien lämpöhäviöihin tai virtausaineen lämpenemiseen putkissa ja LVI järjestelmän kokonaishyötysuhde laskee.

Lämmitysjärjestelmissä, olettaen keskimääräiseksi veden lämpötilaksi 50°C ja huonelämpötilaksi 20°C, vaikutus putkiston häviöihin on noin 3% suurempi verrattuna mitoitusolosuhteisiin.

1°C liian matalan huonelämpötilan kompensoimiseksi täytyy menoveden lämpötilaa nostaa noin 4°C (riippuen mitoitusolosuhteista). Tämä tarkoittaa putkien lämpöhäviöiden lisääntymistä noin 12%:lla!

     Yksinkertaistettu putkien lämpöhäviöiden laskentayhtälö 

Jossa:
Pm: Lämpöhäviö putkessa (W/m)
ΔT: Veden ja tavoitelämpötilan välinen lämpötilaero
de: Putken ulkohalkaisija (mm)
l: Eristepaksuus (mm)
λ: Eristeen lämmönjohtavuus (W/mK)

Liittyvät tuotteet:

TA-SCOPE	Zeparo-ZUT	TRV Nordic

Putkien painehäviö (jota kutsutaan myös kitkapainehäviöksi) riippuu:

• Putken sisähalkaisijasta
• Putken sisäpinnan karheudesta
• Veden (lämmänsiirtonesteen) tiheydestä ja viskositeetista
• Virtaamasta

Puutteellisen paineistuksen seurauksena verkostossa esiintyvä happi aiheuttaa korroosiota. Sakkautumat (jotka johtuvat veden huonosta laadusta ja pienestä virtausnopeudesta laitoksen jossain osissa) lisäävät putken karheutta 15%:sta 70%:tiin ensimmäisten käyttövuosien aikana ja 150%:sta 24000%:tiin 20 ja 50 käyttövuoden aikana. (**).

Tämän lisääntyneen painehäviön kompensoimiseksi täytyy pumpun nostokorkeutta lisätä yhtä paljon ja tämä luonnollisesti lisää pumpun energiankulutusta.

Esimerkki(*) Oletetaan putkiston painehäviön olevan 50% järjestelmän kokonaispainehäviöstä. Tällöin putken painehäviön lisääntyminen 70% aiheuttaa pupun käyttöenergiantarpeen lisääntymisen 35% saman virtaaman saavuttamiseksi.

(**)Lähde: Tr Rahmeyer, Utah State Yliopisto

Liittyvät tuotteet:

Zeparo-ZUD	Zeparo-ZIK	Vento V.1

Lämmitysjärjestelmissä rakennuksen enerigiankulutus riippuu huonelämpötilan ja ulkolämpötilan erotuksesta.
(mitoitettu 20°C)

Tämän liikakulutuksen suuruus voidaan arvioida seuraavan yhtälön avulla:

S%: Energian(liika)kulutus ilmaistuna % huonelämpötilan noustessa 1°C
S_c: Kausittaisen lämmitystarpeen ja mitoitetun lämmitystarpeen suhde
t_ic: Mitoitettu huonelämpötila
t_ec: Mitoitusulkolämpötila
ai: Sisäiset lämpökuormat ilmaistuna asteina vallitsevasta huonelämpötilasta

Esimerkki:

Kun t_ic = +20^oC, t_ec = -10^oC, ai = 2^oC ja S_c = 0,4

Energian(liika)kulutus S = 9%

Vakaa ja tarkka huonelämpötila saa aikaan viihtyisyyttä ja on yksi tärkeimmistä rakennuksen energiankulutukseen vaikuttavista tekijöistä.

Referenssi

MOL Hungarian Oil and Gas Company, Unkari, 27% energiansäästöt

Liittyvät tuotteet:

TRV-2	TRV Nordic	Dynacon

Mikäli huonelämpötila on jäähdytettäessä esimerkiksi 23°C, 24°C:een sijaan (1°C liian matala), lisääntyy energiankulutus suoraan riippuen rakennuksen lämpökuormista (sisäisistä ja ulkoisista lämpökuormista).

Liikakulutuksen määrä voidaan arvioida seuraavan yhtälön avulla:

S%: Energian(liika)kulutus ilmaistuna % huonelämpötilan noustessa 1°C
S_c: Kausittaisen jäähdytystarpeen ja motoitetun tarpeen suhde
t_ic: Mitoitettu huonelämpötila
t_ec: Mitoitusulkolämpötila
ai: Sisäiset lämpökuormat ilmaistuna asteina vallitsevasta huonelämpötilasta

Example:

Kun t_ic = +23^oC, t_ec = 35^oC, ai = 4^oC ja S_c = 0,4

Energian liikakulutus S = 16%

Vakaa ja tarkka huonelämpötila saa aikaan viihtyisyyttä ja on yksi tärkeimmistä rakennuksen energiankulutukseen vaikuttavista tekijöistä.

Liittyvät tuotteet:

TA-FUS1ON-C

Vaihtelevavirtaamaisissa järjestelmissä, joissa käytetään On-Off säätöisiä 2-tie venttiileitä, lisääntyy painehäviö merkittävästi sellaisissa piireissä, joissa venttiilit ovat auki, kun venttiilit sulkeutuvat joissain toisissa piireissä ja putkiston tarvitsema painehäviö pienenee. Tämän seurauksena syntyy ylivirtaamia ja pumpun energiantarve samoin kuin jäähdyttimeen tai lämmöntuottoyksiköihin palaavan veden lämpötila muuttuu.

50% kuormituksella On-Off säätö voi saada aikaan 50% (*) liian suuren virtaaman. Jäähdytyskauden aikana tämä lisää pumpun energiankulutusta 3% kokonaisenergiankulutuksesta.

50% kuormitus nostaa myös paluuveden lämpötilaa 1,5°C - 2°C ja tämä puolestaan laskee jäähdyttimen hyötysuhdetta (COP) jopa 4% (Tosiasia 2).

Nämä kaksi seikkaa aiheuttavat On-Off säätimessä jopa 7% liian suuren energiatarpeen huonelämpötilan huojumisesta aiheutuvan energian liikakulutuksen lisäksi.

Jotta kaikki päätelaitteet saisivat mitoitusvirtaamansa ja jotta piirien keskinäinen vuorovaikutteisuus eliminoituisi, tulisi järjestelmä tasapainottaa soveltuvan tasapainotusmenetelmän avulla.

(*)Matemaattinen mallinnus (Hydronic College, Jean Christophe Carette)

Liittyvät tuotteet:

STAD	STAP	Dynacon

Energiaa voidaan säästää alentamalla (lämmitys) tai nostamalla (jäähdytys) vallitsevaa huonelämpötilaa sellaisina aikoina, jolloin tiloja ei käytetä. Mitä pidempi esimerkiksi yölämpötilapudotusaika on, sitä suuremmat ovat energiansäästöt.

Niiden suuruutta voidaan arvioida seuraavan yhtälön avulla:

t _{set back} (tuntia): Lampotilan muutosaika
t_set (tuntia): Halutun huonelampotilan aika
t_setback (°C): Muutoslampotila
t_set (°C): Haluttu lampotila
t_{saving (1°C)} (%): Energiansaasto kutakin muutettua 1°C:tta kohden

Olettaen, että haluttu huonelämpötila 20°C vallitsee kello 8 ja 18 välisen ajan (10 tuntia) ja että lämpötilaa pudotetaan 3°C (17°C) vurokauden loppuajaksi (14 tuntia) ja olettaen, että jokainen asteen muutos edustaa 10% säästöä (Tosiasia 12) energiansäästön voidaan arvioida olevan 17,5% (*)

(*) Huomautus: tähän prosenttiin ei sisälly tuotantoyksikön (kattilan, lämpöpumpun jne…) työskentely täydellä kuormalla asetuslämpötilan saavuttamiseksi muutosjakson jälkeen.
Julkaisu: ”Säätimen E-Pro käytön mahdollistama energiansäästöpotentiaali” (Heimeier) Professori Mathias Fraaß tekemä tutkimus,  WOF-Planungsgemeinschaft Berliini, 2006

Liittyvät tuotteet:

E-Pro	Radiocontrol F	Termostat P

Tasapainottamaton järjestelmä on vaikea käynnistää yölämpötilapudotuksen jälkeen, koska joissain huonetiloissa halutun lämpötilan saavuttaminen kestää huomattavan pitkän ajan. Tämän välttämiseksi yölämpötilapudotuksen loppumisaikaa aikaistetaan, eli energiankulutusta lisätään tarpeettomasti. Mikäli jossain piireissä, virtaaminen tasapainotuksen puutteesta johtuen, pudotus lopetetaan 1 tunti liian aikaisin lisääntynyt energiantarve on 1,25% (*)

Joissain rakennuksissa, missä vaikeudet saavuttaa haluttu huonelämpötila yölämpötilapudotuksen jälkeen ovat johtaneet päätökseen olla käyttämättä säätimen yölämpötilapudotuksen mahdollistamaa ominaisuutta, on seurauksena ollut jopa 20% liian suuri energiakulutus!

(*)Käytetty Tosiasia N5 esitettyä yhtälöä

Liittyvät tuotteet:

TBV-CMP	A-exact	TA-SCOPE

Dresdenin Yliopistossa on suoritettu tutkimus, jossa Heimerin termostaattisia venttileitä verrattiin käsikäyttöisiin venttileihin. Tutkimuksessa otettiin huomioon yksittäisten talojen termiset ominaisuudet, ulkoiset sääolosuhteet lämmityskauden aikana, lämmöntuottajan tyyppi ja asukkaiden käyttäytymisen vaikutus.

Oletusarvot:

• Lämmitysjärjestelmän mitoituslämpötilat 90°C/70°C
• Rakennuksen vaipan eristys saksalaisen vuoden 1982 standardin mukainen
• Kondenssikattila

Termostaattiventtileiden avulla saavutettu energiansäästö arviolta 28% verrattuna täysin auki oleviin manuaalisiin venttiileihin.

Järjestelmän mitoituslämpötilojen ollessa 70°C/55°C saavutettu energiansäästö oli 19%.

Perustuu dynaamisen ohjelmistosimulointiin

Tutkimus: Dresdenin Teknillinen Yliopisto, Voimatekniikan instituutti , Rakennusten Energiajärjestelmä- ja lämmitystekniikka

Liittyvät tuotteet:

TRV Nordic	A-exact	TRV-2

Kiertoveden sisältämä ilma täytyy minimoida, ei ainoastaan siitä aiheutuvan korroosion ja meluhaittojen vuoksi, vaan myös siksi, että se heikentää lämmönluovuttimien lämmönluovutusta.

Lämpökameran kuva (katso esimerkin kuvaa) osoittaa, että ilmataskujen muodostuminen estää pattereissa tapahtuvaa veden kiertoa ja alentaa dramaattisesti sen lämmönluovutuskykyä.

Ilman vaikutus patterin lämmönluovutustehoon (*)

Pattereiden heikentynyttä lämmönluovutusta kompensoidaan usein nostamalla menoveden lämpötilaa ja suurentamalla pumpun kierroslukua. Tämä vaikuttaa merkittävästi lämmitysjärjestelmän energiankulutukseen (Tosiasiat N°4, N°8, N°12).

(*) Lämpökameran kuva tutkimusryhmältä ‘Energy & Sustainable Development’

Karel de Grote korkeakoulu, Sovelletun mekaniikan laitos, Antwerp, Belgia

Liittyvät tuotteet:

Vento EcoEfficient	Zeparo-ZUV	Zeparo-ZUC

Dresdenin Yliopistossa (Saksa) on suoritettu tutkimus vanhojen, ennen vuotta 1988 valmistettujen, termostaattiantureiden uusimisen vaikutuksesta rakennusten energiansäästöpotentiaaliin. Tutkimuksen tuloksina osoitettiin, että vanhojen termostaattiantureiden vaihtaminen uusiin sai aikaan huonelämpötilan laskun (asetusarvo pidettiin samana, mutta se saavutettiin selvästi tarkemmin ja nopeammin). Tämä huonelämpötilan säädön parantuminen sai aikaan alla olevassa taulukossa esitettyjä mitoituslämpötiloista riippuvia säästöjä:

(*)TUD, Energiatekniikan instituutti, Rakennusten lämmitysenergiankäytön Professuuri (Dresdenin Yliopiston tutkimus)

Liittyvät tuotteet:

TRV 300	TRV Nordic	VDX-Head

Kuvaaja osoittaa, että todelliset mitatut huonelämpötilat ovat pääasiallisina käyttöaikoina huomattavan lähellä asetusarvoa 20°C, kun järjestelmä on varustettu yksilöllisin huonelämpötilasäätimin.

Tapauksissa, joissa yksilöllisiä säätimiä ei käytetty, mitatut huonelämpötilat olivat keskimäärin 1,5 – 2 K korkeampia kuin asetusarvo (yhteenveto alla mainitusta tutkimuksesta).

Tämän suuruinen huonelämpötilojen vaihtelu vaikuttaa rakennuksen lämmitysenergiankulutukseen jopa 20%! (Tosiasia N°12)

Tutkimus: Energian ja kustannusten säästö Lattialämmitysjärjestelmien varustaminen varustaminen huonekohtaisilla säätimillä. TJ Joachim Plate (Pintojen lämmittämis- ja jäähdytystekninen yhdistys Saksa).

Liittyvät tuotteet:

Dynacon	Radiocontrol F	Multibox AFC