Varmtvannsbereder

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk

Varmtvannsbereder, innretning eller apparat konstruert for å produsere (berede) og eventuelt lagre varmt vann til husholdninger, institusjoner og industri. Begrepet varmtvann kan deles i to grupper: Varmtvann (opp til 80 °C) og hetvann (over 80 °C). Varmtvann brukes hovedsakelig i husholdninger, industri, kontor og institusjoner. I storhusholdning, næringsmiddelindustri osv hvor det på grunn av hygieniske krav er behov for høyere temperatur benyttes også hetvann.

Byggeforskriftene setter krav til maksimalt 55 °C på tappestedene i husholdninger, for å unngå skolding. Dette ivaretas ved at beredere stort sett er utstyrt med blandeventil.

Beredere kan deles i tre grupper:

  • Forrådsbereder
  • Gjennomstrømningsbereder
  • Varmtvannsbeholder


Forrådsbereder[rediger | rediger kilde]

Isolert tank for oppvarming (beredning) av vann. Begunnelsen for et visst volum på tanken er at en med en stor tank kan tappe store mengder varmt vann over kort tid mens en kan bruke lengre tid på oppvarmingen. En moderne bereder står under konstant trykk fra nettet / vannverket. Som oftest er den utstyrt med et eller flere elektrisk(e) element(er). Elementet er styrt av en driftstermostat og en sikkerhetsutløser som vil bryte strømmen om driftstermostaten svikter. Berederen er også utstyrt med en sikkerhetsventil som slipper ut trykk om dette ved en feil, eller grunnet ekspansjon av vannet under oppvarming, blir for høyt.

Beredere produseres i volumer fra noen få liter til mange tusen liter. Beredere kan også varmes opp med andre energikilder som ved eller oljefyr. I nyere systemer er ofte berederen en integert del av husoppvarminssystemet. Berederen er da ofte utformet som en dobbeltmantlet bereder med to kammer, et for tappevann og et for varmeanlegget. Et alternativ til dobbeltmantel er innebygget spiral eller en ekstern varmeveksler.

I dag er boligberedere hovedsakelig produsert i rustfritt stål og isolert med polyuretanskum. Frem til 2006 var det mest vanlig med mineralullisolasjon.

Hvor lang tid tar det å varme opp en forrådsbereder?

For å regne ut hvor lang tid det tar å varme opp en forrådsbereder på 200 liter med 2 kW varmeelement fra 5 °C til 70 °C (∆t 65 K) blir formelen som følger:

  • Cj = Spesifikk varmekapasitet til vann er 4,18 J/(gram/°C)
  • Q = Volum i berederen i liter
  • ∆t = differanse i temperatur (eks. 5 °C - 70 °C = ∆t 65K)
  • T = I dette tilfellet er tiden 3600 sekunder (1 time)

kWh = \frac{Q \times Cj \times \Delta t}{T}

Eksempel: 200 liter x 4,18 x 65 : 3600 = 15,09 kWh


Dette deles på effekten til varmeelementet i berederen. I en standard 200 liter er det 2 kW. Det tar dermed 7, 55 timer å varme opp en 200 liters bereder fra 5 °C – 70 °C.

Gjennomstrømningsvarmer[rediger | rediger kilde]

Gjennomstømningsvarmer
En 3-faset (400V) gjennomstrømningsvarmer. De små tankene av kobber, inneholder varmeelementene på 18 kW

Kompakt vannvarmer, uten tank eller forråd. Vannet varmes i samme øyeblikk som det tappes, så lenge kranen er åpen. Sammenlignet med tradisjonell forrådsbereder er gjennomstrømningsvarmere energisparende, plassbesparende. Energisparing oppnås ved at den er elektrisk avslått når det ikke tappes. Imidlertid er sparepotensialet noe lavere enn det som ofte hevdes. Dette fordi varmetapet fra en forrådsbereder kommer husets oppvarming tilgode i fyringssesongen. Gjennomstrømingsvarmere er oftest plassert nær tappestedet, noe som forutsetter en varmer for hvert tappested eller våtrom. I større anlegg er dette upraktisk.

  • Elektriske gjennomstrømingsvarmere, såkalt «momentan varmtvannsbereder» er helt elektrisk avslått når det ikke foregår tapping og har derved ikke tap av energi under tomgang. Kan plasseres nær tappestedene, men kan også fordele varmtvann til flere tappesteder. Denne løsningen er plassbesparende og gir nøyaktig forbruk av strøm i forhold til bruk av varmtvann. Det oppnås friskt varmtvann som kan bedre hygienen.
  • Gassdrevne gjennomstrømningsvarmere fungerer prinsipielt på samme måte som elektriske. Forskjellen er at elektriske varmeelementer er erstattet av et forbrenningskammer. Gassdrevne gjennonstrømningsvarmere kan også være integrert i gasskjeler for varmeanlegg. Se: Varmeanlegg. Gassdrevne gjennomstrømningsvarmere har som oftest en pilotflamme som brenner kontinuerlig. I samme øyeblikk som tapping starter åpner en ventil for gasstilførsel og vannet blir umiddelbart varmet opp. Gassvarmeren har derfor et lite tomgangsforbruk av energi. Avgassene føres vanlig vis rett ut av yttervegg. Er vanlig i bruk i land med offentlig gassnett. Passer også eksempelvis på hytter.
  • Varmeveksler. I tilknytning til fjernvarme, olje og gassfyrte varmeanlegg benyttes ofte en ren varmeveksler til oppvarming av tappevann. På samme måte som gjennomstrømningsvarmere varmes vann etter behov. Dette krever stor tilførsel av energi under tapping. Benyttes i større boligkomplekser og næringsbygg.

Felles for gjennomstrømningsvarmere er et meget stort behov for energi under tapping. Dette kan gjøre det nødvendig å forsterke husintallasjonen før en elektrisk gjennomstrømningsvarmer kan tas i bruk. Se eksempel på strømbehov lengre ned.

Noen eksempler på effektbehov: Forutsetning: Kaldtvann 5 °C, dusjvann 38 °C, ∆t = 33 K (Temperaturdiferanse i grader Kelvin):
6 liter pr minutt= 13,79 kW
9 liter pr minutt = 20,69 kW
12 liter pr minutt = 27,59 kW

Forutsetning: Kaldtvann 10 °C, dusjvann 38°C, ∆t = 28 K:
6 liter pr minutt= 11,7 kW
9 liter pr minutt 17,55 kW
12 liter pr minutt 23,4 kW

Beregningene er utført etter følgende utregning:

  • Cj = Spesifikk varmekapasitet til vann = 4,18 J/(gram/°C)
  • Q = mengde vann i liter pr. minutt.
  • ∆t = differanse i temperatur (eks. 5 eller 10 °C - 38 °C = ∆t 33K)
  • T = 60

Q x Cj x ∆t = antall joule (energi) som trengs for å varme opp angitt mengde vann i kg. 1 liter vann veier ca. 1 kg. Derfor kan en enkelt beregne resultatet i energi pr liter.

For å regne dette om til Watt må en regne inn tiden. Cj er den energimengden som medgår for å varme opp 1 gram vann en grad K. I dette tilfelle ønsker vi effekten pr. liter/ minutt og må dermed dele på 60.

kW = \frac{Q \times Cj \times \Delta t}{T}

Eksempel 12 liter pr. minutt fra 5 °C til 38 °C: 12 liter/pr min x 4,18 x 33 : 60 = 27,588 kW

Eksempel på strømbehov ved effektuttak på 23,0 kW, avrundet opp til nærmeste hele Ampere:

  • 230 Volt 1 fase = 1 x 100 Ampere
  • 230 Volt 3 faser = 3 x 58 Ampere
  • 400 Volt 2 faser = 2 x 58 Ampere
  • 400 Volt 3 faser 3 x 34 Ampere


Dette er nok årsaken til det store omfanget i bruk av tradisjonelle forrådsberedere. Med introduksjon av gass til boligoppvarming og der det er tilgang på høye strømeffekter i korte intervaller er gjennomstrømningsvarmere et godt alternativ grunnet sin kompakte form. På tappesteder med behov for små mengder, eksempel vaskeservanter er det også et godt alternativ, da en kan klare seg med 10 – 16 Ampere strømtilførsel ved 230 Volt. Imidlertid er det en klar ulempe ved de fleste elektriske gjennomstrømningsvarmere, de krever at varmtvannskranen er enten lukket eller helt åpne. Dersom den settes i en mellomstilling vil vannet blir svært varmt og varmren vi til slutt koble ut på grunn av overopphetning. Dette fordi enklere elektriske gjennomstrømningsvarmere ikke har noen regulering av tilført effekt.

Ut fra miljøhensyn vil en ved å plassere vannvarmeren nær forbruksstedet unngå varmetapet i fordelingsledningene. Begge typer beredere vil ha behov for sikkerhetsventiler og sikkerhetstermostater og står under konstant vanntrykk fra nettet. Gassvarmeren er også utstyrt med flammeføler, som stenger gasstilførselen om pilotflammen slukker.

Varmtvannsbeholder[rediger | rediger kilde]

Eldre type vannvarmer med forrådstank. Vanligvis oppvarmet med elektrisk element. Beholderen er normalt trykkløs, og det tilføres kaldt vann til bunn av beholderen når varmtvannskranen åpnes. Varmt vann fra toppen av beholderen føres tilbake til kranen og blandes eventuelt med kaldt vann til ønsket temperatur. Til dette kreves et såkalt treløps blandebatteri (kran). Beholdere produseres ikke lenger i Norge, men det finnes små varianter på markedet, beregnet for vaskeservanter og tappesteder med små vannbehov. Beholdere trenger ikke sikkerhestventil, da utløpet til kranen alltid er åpent. Det er derfor vanlig at det drypper litt i kranen når beholderen er under oppvarming.

Denne teknologien er gammel. Det finnes eksempel på at fagfolk ikke lengre kjenner til virkemåten i en varmtvannsbeholder. Dette kan få katastrofale følger. I februar 2010 var det et eksempel hvor en rørlegger byttet blandebatteri (kran) i en kjøkkenbenk med varmtvannsbeholder. Vedkommende brukte et ordinært toløps batteri og stengte dermed det åpne løpet som finnes i et treløps batteri. Den elektriske termostaten i beholderen var gammel og defekt, med resultat at vannet i beholderen kokte. Det resulterte at beholderen eksploderte. Rørleggeren gjorde ytterligere en blemme ved at det ikke ble montert sikkerhetsventil. Uansett er ikke en varmtvannsbeholder beregnet for ordinært vanntrykk. I dette tilfellet klarte beholderen vanntrykket og enn sikkerhetsventil kunne teoretisk hindret eksplosjonen.

  • Ekstern lenke til artikkel om hendelsen: Rørfag

Ekspansjon og drypp fra sikkerhetsventilen[rediger | rediger kilde]

I likhet med varmtvannsbeholderens drypp fra kranen under oppvarming, vil sikkerhetsventilen på en forrådsbereder kunne dryppe i enkelte tilfeller dryppe. Dette til irritasjon for brukeren, da det i mange tilfeller blir en liten vanndam på gulvet foran berederen. Dette fører igjen til en feilaktig reklamasjon mot innstallatør (rørlegger) og tilbake til produsent. Dette er imidlertid normalt og ikke en feil ved sikkerhetsventilen eller installasjonen.

Årsaker

Vann under oppvarming utvider seg (ekspanderer). Typisk ca. 3% fra 5-70 °C. På en typisk 200l bereder blir dette ca. 6 liter. Vann er ikke komprimertbart og dette vannet må ledes bort fra berederen. Selve tanken vil utvide seg noe, men vil kun gi plass til en ubetydelig del. Vanligvis skyves det resterende ekspansjonsvannetvannet tilbake på kaldtvannsledningen og mot nettet (vannverket). Det er i dag vanlig at de fleste innstallasjoner har en trykkreduksjonsventil. Man ønsker lavere trykk i sanitæranlegget inne i huset enn det er i det offentlige nettet. En reduksjonsventil fungerer slik at den samtidig er en tilbakeslagsventil. Det økende vannvolumet på innsiden vil ikke lenger kunne føres tilbake til det offentlige nettet og det oppstår et øket trykk inne i husets rørnett. Dette kan man også se på reduksjonsventilens manometer (trykkmåler), hvor en kan avlese et høyere trykk en reduksjonsventilen er innstilt på. Dette trykket normaliserer seg straks en kran åpnes. Dersom et ikke er noen lekkasjer i kraner eller toaletter vil dette overtrykket kunne nå utløsertrykket for sikkerhetsventilen (normalt ca. 9 bar) på varmvannsberederen og ekspansjonsvannet ledes ut denne veien.

En annen mulig årsak til drypp fra varmtvannsberederens sikkerhetsventil er dersom en ikke har reduksjonsventil og trykket på nettet overstiger 9 bar som er vanlig utløsertrykk for en slik sikkerhetsventil.

Etter lang tid med drypping kan ventilen bli slitt, men det vanlige er at en ikke forstår mekanismene som skaper dryppingen og tror at det er feil på ventilen.


Løsningen

Monteremontere et ekspansjonskar på kaldtvannstilføselen til varmtavannsberederen. Dette er en lukket tank på ca. 10-18 liter som er delvis luftfylt. Denne vil gi mulighet for å fange opp den varierende vannmengden (termiske bevegelsen).

Fra januar 2010 og 2013 har det kommet flere fabrikat beredere på markedet i Norge med innebygget ekspansjonskar.

Legionella[rediger | rediger kilde]

Legionella er en vanlig forekommende bakterie som under gitte betingelser kan føre til Legionærsyken. Sykdommen ble først beskrevet i juli 1976 i Philadelphia, hvor det var et større utbrudd av sykdommen under årsmøtet til the American Legion (amerikanske krigsveteraner), derav navnet.

Om forholdende ligger til rette kan det blomstre opp legionellabakterier i varmtvannsystemer. Det er derfor viktig at selve berederen holder en temperatur som godt overstiger 60 °C. Det er tilstrekkelig at berederen varmes opp til en tilstrekkelig temperatur med jevne mellomrom. Likeledes bør man med jevne mellomrom gjennomspyle røranlegg og dusjhoder med vann som holder en tilstrekkelig temperatur. Eksempelvis har moderne avanserte varmepumper program som ivaretar desinfisering av berederen.

Fremtiden[rediger | rediger kilde]

I fremtiden vil antakelig markedet for beredere dreie med mot typer som veksler varme fra andre varmekilder. Eksempel: Fjernvarme, solvarme og varmepumper. Bruk av ren elektrisk energi til varmtvannsoppvarming vil nok avta. Her vil det ut fra energikilde variere mellom gjennomstrømningsvarmere og forrådsberedere.

Norske berederprodusenter[rediger | rediger kilde]