Cirkulationspump för värmepump eller solvärmesystem

Cirkulationspumpa för värmepump eller solsystem – komplett teknisk guide

Värmepumpar och solfångarsystem tillhör idag bland de vanligaste teknikerna för förnybar energi i bostäder. Båda dessa tekniker delar en viktig egenskap: för att fungera ordentligt krävs en tillförlitlig cirkulation av värmetransporterande vätska. Här kommer cirkulationspumpen in i bilden – en komponent som på första ögonkastet inte verkar särskilt viktig, men vars rätta val, dimensionering och inställning kan avgöra om hela systemet arbetar effektivt och problemfritt i flera decennier, eller att det ofta går fel och kostar onödigt mycket i drift.

I denna artikel tittar vi närmare på de specifikationer som skiljer cirkulationspumpar som är avsedda för värmepumpar och solsystem från vanliga pumpar för centraluppvärmning. Vi förklarar varför det inte går att enkelt använda vilken pump som helst, vilka parametrar som bör beaktas, hur en korrekt hydraulisk schema ser ut och vad som i praktiken ofta är källan till problem. Om du ännu inte har läst vår artikel Hur man väljer cirkulationspump för centraluppvärmning, rekommenderar vi att du börjar där – här bygger vi vidare på den och går djupare in i de specialiserade tillämpningarna.

Varför är värmepumpar och solsystem ett specialfall

En vanlig cirkulationspump för centraluppvärmning arbetar med vatten i temperaturer mellan 50–75 °C, med rent vatten eller vatten med korrosionsinhibitorer och inom en relativt enkel och förutsägbar tryck- och flödesomfattning. Värmepumpar och solsystem introducerar hela raden av avvikelser från denna "norm":

• Värmetransporterande vätska med frostskyddsmedel: I primärcircuiten för en värmepump (jord-vatten, vatten-vatten) eller i solcircuiten används nästan alltid en blandning av vatten och propylenglykol, ibland etylenglykol. Dessa blandningar har en annan viskositet, annan densitet och andra kemiska egenskaper än rent vatten, vilket direkt påverkar pumpens prestanda och krav på material.
• Extrema temperaturer: En solfångare kan i sommaren vid stagnation nå temperaturer över 180 °C i vätskan. Vid kall start i vintern kan temperaturen i circuiten vara under noll. Pumpen måste tåla detta temperaturintervall utan skador.
• Låga drifttemperaturer: Den primära jordcircuiten för en värmepump arbetar vanligtvis med temperaturer mellan −5 och +10 °C. Detta ställer krav på material i tätningar och lager.
• Höga krav på energieffektivitet: En värmepump är en teknik byggd på energibesparing. Om en cirkulationspump förbrukar onödigt mycket el, försämras COP (coefficient of performance) för hela systemet. I en primär jord-vatten circuit kan pumpen förbruka 30–80 W kontinuerligt – under ett år kan detta bli 260–700 kWh.
• Lång drifttid: En solpump kan köra 2 000–4 000 timmar per år (under dagtid i säsongen). En värmepumps pump kan arbeta 4 000–6 000 timmar per år. Det är flera gånger mer än en vanlig uppvärmningspump.

Dessa faktorer tillsammans betyder att val av pump för dessa tillämpningar kräver mycket noggrannare uppmärksamhet än vid en standarduppvärmningssystem.

Cirkulationspump i värmepump – skillnad mellan circuiter

En värmepump av typen jord-vatten (geotermisk) arbetar typiskt med tre hydrauliska circuiter, där varje circuit kan ha sin egen pump med olika krav. Det är viktigt att skilja på dessa circuiter, eftersom felaktig användning eller felval kan leda till allvarliga konsekvenser.

Primär circuit (jordkolvärmecircuit eller brunnscircuit)

Primärcircuiten transporterar värme från naturen (jord, mark eller vatten) till värmepumpens förångare. Den arbetar med temperaturer vanligtvis mellan −5 °C och +15 °C beroende på årstid och djup på kolvärmesystemet. Värmetransporterande vätskan är alltid en blandning av vatten och propylenglykol, vanligtvis i koncentration 25–35 % (skyddar mot frost ner till ca −15 °C). Flödet i primärcircuiten dimensioneras beroende på värmepumpens effekt – ungefär räknar man med 0,25–0,35 liter per minut per kilowatt värmepumpseffekt.

För primärcircuiten behöver vi en pump som:

• Kan arbeta med glykolblandning (material som är motståndskraftiga mot propylenglykol)
• Har tillräcklig tryckhöjd för att övervinna motståndet i ett långt rörsystem (jordkolvärmesystem kan ha 200–600 m total längd på rören)
• Är energieffektiv, eftersom den körs nästan kontinuerligt under uppvärmningsperioden
• Har minst energiklass A (idealiskt med EC-motor och funktion för varierande varvtal)

Sekundär circuit (uppvärmningscircuit)

Sekundärcircuiten är i princip en klassisk uppvärmningscircuit – den transporterar värme från värmepumpens kondensator till uppvärmningssystemet (golvvärme, radiatorer, fancooler). Här kan vi använda en vanlig cirkulationspump för centraluppvärmning, men med vissa förutsättningar – vatten temperaturen är lägre än vid kedjeluppvärmning (35–55 °C vid golvvärme, upp till 65 °C vid radiatorer), vilket ökar kraven på noggrann dimensionering p.g.a. lägre temperaturdifferenser, men innebär inga särskilda materialkrav.

Om värmepumpen arbetar med varmvatten (värmebuffert), kan det finnas en ytterligare pump för buffertens uppvärmningscircuit. Mer om dimensionering av sekundärcircuiten hittar du i artikeln Vilken effekt på cirkulationspumpen behövs för mitt hem.

Den inbyggda circuiten i värmepumpen

De flesta moderna monoblokk- och splitvärmepumpar av typen luft-vatten eller jord-vatten har vissa pumpar inbyggda direkt i enheten. Detta förenklar installationen markant, men det är bra att veta att dessa inbyggda pumpar ofta har fixa eller delvis justerbara parametrar och vid mycket långa ledningslängder eller komplexa hydrauliska scheman kan inte vara tillräckliga – i sådana fall krävs en extern pump eller en hydraulisk modul.

Pumpa för soltermisk system – en specialkategori

En soltermisk system är i många avseenden ännu krävande för pumpen än en värmepump. Orsaken är de extrema temperaturer som uppstår vid stagnation (kollektorerna utan värmeutvinning kan överhettas till över 180–200 °C) samt det stora temperaturintervallet mellan vintern och sommaren.

Specifika krav på solpump

Följande tekniska krav gäller för solkretsen och måste beaktas vid val av pump:

• Temperaturbeständighet: Pumpen måste klara korta temperaturtoppar upp till 130–140 °C (vissa solpumpar är certifierade upp till 160 °C). Vanliga uppvärmningspumpar är endast dimensionerade till 110 °C.
• Glykolbeständighet: Solkretsen använder värmebärare baserade på propylenglykol eller specialiserade solvätskor. Material i packningar (EPDM, PTFE) och pumpens kropp måste vara kemiskt kompatibla.
• Stagnationsbeständighet: Vid stagnation kan vätskan i värmeväxlar och pumpen tillfälligt gå över i ångfas. Pumpen måste kunna hantera både torkning av systemet och omfyllning efter avkylning utan mekanisk skada.
• Låg effekt: En solpump bör ha så liten elanvändning som möjligt, eftersom dess drifttid subtraheras direkt från solvinsten. Moderna solpumpstationer med EC-motorer använder 5–25 W istället för 50–100 W vid gamla asynkronmotorer.
• Hastighetsreglering: Solsystemets regulator (differentialregulator) styrs ofta direkt till pumpens hastighet via PWM eller analog signal 0–10 V. Pumpen måste ha motsvarande ingång.

Solpumpstation vs. enskild pump

I praktiken är solpumpar oftast en del av en så kallad solpumpstation (grupp) – ett kompakt utrustning som förutom pumpen innehåller expansionskärl, säkerhetsventil, flödesmätare, stängningsventiler och termometrar. En sådan station är fördelaktig vid installation, men vid val av station bör man kontrollera att pumpen i stationen är lämplig för systemet (kollektorernas effekt, längd och dimensioner på ledningar, typ av värmebärare).

En enskild cirkulationspump för solsystemet är mer lämplig vid större installationer eller vid renoveringar, där andra komponenter (expansionskärl, ventil) redan är inbyggda.

Dimensionering av pumpa – konkreta beräkningar och regler

Korrekt dimensionering av pumpen för värmepump eller solfångarsystem kräver kännedom om två grundläggande parametrar: den önskade flödeshastigheten (i m³/h eller l/min) och nödvändiga transportningshöjden (i meter vattenpelare). Dessa två värden bestämmer pumpens arbetspunkt, utifrån vilken pumpen väljs utifrån dess karakteristik (Q-H-kurvor).

Beräkning av flöde för primärcircuiten i värmepumpen

Flödet i primärcircuiten i värmepumpen beräknas enligt den effekt som tas upp från marken (inte den totala värmepumpens värmeeffekt). Gällande formel:

Q = P_absorp / (c × ρ × ΔT)

där P_absorp är effekten som tas upp från markkollektor (typiskt 60–70 % av värmepumpens totala värmeeffekt, resten är kompressorström), c är glykolblandningens specifika värmekapacitet (ca 3,8 kJ/kg·K för 30 % propylenglykolblandning), ρ är blandningens densitet (ca 1 040 kg/m³) och ΔT är temperaturdifferensen mellan inlopp och utlopp från kollektor (typiskt 3–5 K).

Exempel: En värmepump med total värmeeffekt 10 kW, COP = 4. Elinsats i kompressorn = 2,5 kW. Effekt från marken = 7,5 kW. Vid ΔT = 4 K och 30 % glykolblandning: Q = 7 500 / (3 800 × 1 040 × 4) = 0,000473 m³/s = 1,7 m³/h ≈ 28 l/min. Det är ett ganska stort flöde, för vilket vi behöver en pump med tillräcklig kapacitet.

Beräkning av transportningshöjd

Transportningshöjden beror på hydraulisk motstånd i rörsystemet. För markkollektor måste vi räkna med:

• Motståndet i ledningsnätet från huset till kollektor (beroende av diameter, längd och flödeshastighet)
• Motståndet i själva kollektorledningarna (typiskt 200–600 m i horisontell kollektor eller 50–300 m i geotermiska borrhål)
• Motståndet i värmepumpens förångare (angivet av tillverkaren, typiskt 1–3 m)
• Motståndet i ventiler, filter och skräpavskiljare

Orienterande: för en horisontell markkollektor vid ett hus med ledning 2×30 m och kollektor 400 m vid diameter PE 32 mm räknar man med total transportningshöjd i intervallet 4–8 m. För geotermiska borrhål med mindre diameter i sond (PE 25 mm, total längd 2×150 m) kan man få motstånd upp till 10–16 m, vilket kräver en mer kraftfull pump.

Korrigering för glykolblandning

Detta är en punkt som ofta glöms bort i praktiken. Pumpens karakteristik (Q-H-kurvor) anges alltid för ren vatten vid 20 °C. Glykol har högre viskositet (vid 0 °C är den ca 1,5–3× högre än vatten), vilket minskar det verkliga flödet och ökar den nödvändiga transportningshöjden för samma arbetspunkt. För en 30 % propylenglykolblandning vid 0 °C bör man räkna med en korrektionsfaktor ca 1,1–1,2 för den nödvändiga transportningshöjden och 0,9–0,95 för flödet jämfört med värdena från kurvan för vatten.

Alltså: en pump som enligt vattenkurvan precis är på gränsen, kommer med glykol troligen inte att räcka. Ha alltid en marginal på minst 15–20 %. Mer om val av rätt parametrar hittar du i artikeln Vilken effekt på cirkulationspumpen behövs för mitt hus.

Energieffektivitet – varför det är värt att investera i EEI-klass A

Moderna cirkulationspumpar delas in enligt energieffektivitetsindex (EEI – Energy Efficiency Index). Från 2015 gäller i EU ett förbud mot försäljning av nya cirkulationspumpar för uppvärmningssystem med EEI över 0,23. Från 2020 gäller en strikare gräns på 0,20. De bästa tillgängliga pumparna med elektroniskt kommuterade (EC) motorer når EEI < 0,10, vilket motsvarar 5–10 gånger lägre elanvändning jämfört med gamla asynkronmotorer.

För applikationer med värmepumpar och solfångarsystem har detta ännu större praktisk betydelse. Låt oss räkna ett exempel:

En primärpump till värmepumpen (10 kW) arbetar 4 500 timmar per år. En gammal pump med asynkronmotor: 80 W × 4 500 h = 360 kWh/år. En modern EC-pump: 20 W × 4 500 h = 90 kWh/år. Skillnaden 270 kWh/år vid en elpris på 0,20 €/kWh = 54 € årsbesparing endast på pumpen. Under 15 års livslängd blir det mer än 800 €. Och dessutom: varje watt som sparas på pumpen förbättrar den totala COP:n för hela systemet – mindre el går in, mer värme kommer ut.

Det är en av anledningarna till att det är absolut motiverat att investera i en premiumpump med EC-motor istället för ett billigt alternativ vid värmepumpar. Mer om inställning av varv och effektiv drift hittar du i artikeln Inställning av varv och effekt på cirkulationspump.

Materialkrav och kompatibilitet

För primärcircuiten i värmepumpen och för solcircuiten ställs särskilda krav på pumpens material:

Pumpens kropp och roterande hjul

Vanliga uppvärmningspumpar har kropp av järn eller brons – båda är lämpliga även för glykol. Problem kan uppstå med aluminium: propylenglykolblandningar med felaktigt pH (under 7) kan korrodera aluminiumkomponenter. Vid solfångarsystem, där man ofta använder pumpar med aluminiumkropp (vanligt vid solgrupper), är det nödvändigt att använda värmetransportmedium med korrekt pH (7,5–8,5) och regelbundna kontroller av dess tillstånd.

Packningar och O-ringar

Kärledd material är packningar: för glykolblandningar och solfångarvätskor är EPDM (etylén-propylen-diénmum) eller PTFE (teflon) lämpliga. Ompligt är nitrilgummi (NBR), som glykolerna gör att de svullna och degraderas. Vid inköp ska man alltid kontrollera i produktens tekniska dokumentation vilka medier pumpen är kompatibel med.

Magnetisk koppling vs mekanisk packning

Fuktigdrivna pumpar (den vanligaste typen för dessa tillämpningar) har motor och rotor kyl- och smörjade av själva värmetärande vätskan, utan extern packning på axeln. Det är en fördel ur kompatibilitetsaspekt mot glykol, eftersom problemet med degradering av axelpackningen undviks. Mer om skillnaderna mellan pumptyper finns i artikeln Skilnad mellan fuktigdriven och torrigdriven cirkulationspump.

Styrning och pumpkontroll i systemet

Moderna värmepumpar och solfångarregulatorer kräver att cirkulationspumpen styr sin hastighet. Dessa typer av styrning finns:

Proportional tryck (Δp-prop)

Vanligaste inställningen för sekundärcircuiten (uppvärmningscircuiten). Pumpen justerar automatiskt hastigheten för att upprätthålla ett tryckförhållande proportionellt mot den aktuella flödesmängden. Resultatet blir tyst och energieffektiv drift vid delvis belastning – vilket är typiskt för värmepumpar.

Konstant tryck (Δp-const)

Lämpligt för system med stora flödesändringar (radiatorsventiler öppnas/stängs). Minder lämpligt för solcircuiten, där flödet regleras medvetet.

Externt styrsignal (0–10 V eller PWM)

Solfångarregulatorn styr pumpens hastighet direkt med en extern signal. Detta möjliggör optimering av flödet beroende på solinstrålningens intensitet – vid svag sol, långsammare flöde, vid stark sol, snabbare flöde. Vissa algoritmer optimerar till och med flödet för maximal solvärme, inte bara för maximal temperatur.

Skyddsfunktioner

Pumpar för värmepumpar bör ha inbyggd skydd mot rotorblockering (anti-seize-funktion – automatisk kort drift vid lång inaktivitet), skydd vid torrdrift och funktion för automatisk luftavskiljning. Dessa funktioner förlängar pumpens livslängd och förhindrar fel efter lång sommarstillestånd.

Installationsråd från erfarenhet

Efter år av arbete med värmepump- och solfångarsystem har vi samlat några praktiska erfarenheter som skiljer korrekt installation från problematisk:

• Montera alltid pumpen med horisontell rotoraxel, inte vertikal. Vertikal installation förkortar ledbolagens livslängd och kan orsaka buller.
• Installera en rengöringsfilter (filter, magnetisk separator) före pumpen. Primärcircuiten i värmepumpen kan fyllas med föroreningar från mark eller rör vid första fyllningen – utan filter kommer dessa in i pumpen och förångaren.
• Använd endast pumpar avsedda för solfångartillämpningar i solcircuiten – inte standarduppvärmningspumpar "av samma storlek". Skillnaden ligger i temperaturbeständighet hos material och certifiering för solfångarvätskor.
• Avlufta primärcircuiten noggrant före driftstart. Luft i glykolblandning bildar mycket mer stabila blåsor än i ren vatten och avluftas därför sämre. Använd automatiska avluftningsventiler och kontrollera under de första dagarna om systemet är bullrigt.
• Ställ in rätt koncentration av glykolblandning och registrera detta i dokumentationen. Vid varje årsinspektion ska koncentrationen kontrolleras med refraktometer. Degradad glykol korroderar metallkomponenter och förstör packningar.
• Installera en återstängningsventil efter pumpen i solsystemet – förhindrar nattlig bakomgående cirkulation (värme från bufferttanken läcker ut till den kalla solfångaren under natten).

En detaljerad installationsguide inklusive typiska fel hittar du i artikeln Installation av cirkulationspump steg för steg.

Typiska fel och problem i praktiken

Baserat på serviceåtgärder inom värmepumpar och solfångarsystem är de vanligaste problemen med cirkulationspumpar följande:

Blockerad rotor efter sommarstillestånd: Pumpar i solsystem eller primärcircuiten i värmepumpar som stått still i flera månader kan blockeras p.g.a. avsättningar på rotorn. Mest moderna pumpar löser detta med automatiska anti-seize-cykler, men äldre modeller måste manuellt rengöras (skruva av och rengöra med service-skruv). Förhållningssätt: ställ in pumpen till kort drift varje dag även utanför säsongen.

Bullrig drift (kavitation): Om pumpen stöter eller ger knäppande ljud kan orsaken vara för lågt tryck vid inloppet (NPSH – net positive suction head). I solsystem kan vätskan vid höga temperaturer på varma sommardagar delvis förånga. Lösning: öka trycket i systemet (tillföra expansionskärl, öka förtryck) eller sänka temperaturen (skugga solfångarna, nattkylning).

Lågt flöde trots att pumpen går: Typiskt symptom är en blockerad filter, stängd ventilkula eller för låg pumpprestanda. I värmepumpar visar det sig genom att pumpen stängs av på fel "lågt flöde" eller på överhettning av kondensatorn.

Mer om typiska problem hittar du i artikeln Vanliga fel med cirkulationspump och deras lösningar.

Vanliga frågor (FAQ)

Kan jag använda en vanlig uppvärmningspump i solcircuiten?

I de flesta fall inte. Vanliga uppvärmningspumpar är dimensionerade för maxtemperatur 110 °C och testas med ren vatten. Solcircuiten når vid stagnation 130–180 °C och arbetar med specialvätskor (glykol eller syntetiska oljor). Användning av fel pump kan orsaka skador på packningar, sprickor i plastkomponenter på rotorn och vätskeutsläpp. Använd alltid pumpar som uttryckligen är certifierade för solfångartillämpningar.

Vad är skillnaden mellan primärpumpen i en värmepump och en vanlig uppvärmningspump?

Primärpumpen i en värmepump arbetar med glykolblandning vid låga temperaturer (−5 till +15 °C), måste köra tusentals timmar per år och ha så låg elanvändning som möjligt p.g.a. påverkan på systemets COP. En vanlig uppvärmningspump är optimerad för högre temperaturer och kortare drifttid. I praktiken kan man ibland använda en kvalitetsuppvärmningspump för primärcircuiten i en värmepump, men man måste alltid kontrollera kompatibiliteten med glykol och anpassa prestandan enligt pumpens egentliga tryckkarakteristik för glykolblandning.

Hur vet jag att pumpen i primärcircuiten i värmepumpen är för svag?

Tecken är: värmepumpen stängs av på skyddsfel "lågt flöde" eller "låg intagetemperatur", stora temperaturdifferenser mellan inlopp och utlopp i primärcircuiten visas på styrenhetsdisplayen (mer än 6–7 K vid normal drift), systemet kan ge kavitationsbuller. Lösning: mät det verkliga flödet med flödesmätare eller enligt temperaturdifferenser och jämför med specifikationerna i värmepumpens dokumentation.

Varför körs solpumpen men solfångaren värms inte upp?

Denna effekt kan ha flera orsaker: (1) luft i systemet hindrar cirkulation (pumpen arbetar men vätskan står still – "pumpen arbetar i tomgång"), (2) återstängningsventilen är fast i stängd position, (3) pumpen är för svag för att övervinna systemets motstånd, (4) differensregulatorn startar inte pumpen vid rätt temperaturdifferens – kontrollera inställningarna för ΔT-aktivering (typiskt 5–8 K) och ΔT-stängning (typiskt 2–4 K). Systematisk felsökning hittar du i artikeln Vanliga fel med cirkulationspump och deras lösningar.

Hur länge håller en cirkulationspump i primärcircuiten i en värmepump?

Moderna fuktigdrivna pumpar med EC-motor har en livslängd på 15–25 år vid korrekt installation och regelbunden underhåll (kontroll av vätska, filter) även vid hög drifttid. Kritisk faktor är kvaliteten på värmetärande vätskan – degraderad glykol med lågt pH förkortar kraftigt ledbolagens och packningarnas livslängd. Årlig kontroll av pH och glykolinhibitorer är en billig förebyggande investering. Mer om underhåll hittar du i artikeln Underhåll och service av cirkulationspump.

Måste jag byta pump när jag installerar en värmepump istället för en värmepanna?

För sekundärcirkulationen (uppvärmningscirkulationen) beror det på specifika parametrar: värmepumpen arbetar med lägre temperaturer och vid golvvärme är flödet större än vid en radiatoruppvärmningssystem. Den befintliga pumpen kan vara underdimensionerad (för litet flöde) eller överdimensionerad (onödigt buller och elanvändning). Vi rekommenderar alltid att man återberäknar hydrauliken i sekundärcirkulationen vid byte av värmekälla. För primärcirkulationen (markkollektor) är pumpen alltid ny, eftersom det vid pannan inte finns någon primär markcirkulation.

Sammanfattning – pumpen som hjärtat i systemet för förnybar energi

Cirkulationspumpen i en värmepump eller i ett solfångarsystem är inte bara en vanlig hjälpkomponent – det är en av de viktigaste komponenterna som avgör den slutgiltiga effektiviteten, tillförlitligheten och livslängden för hela investeringen. En felaktig val eller dimensionering kommer att visa sig antingen som regelbundna systemavbrott, ökad elanvändning eller förtidig slitage.

Rätt arbetsgång är alltid den samma: först exakt bestämma det nödvändiga flödet och pumpens tryckshöjd för det specifika systemet, ta hänsyn till korekteringen för glykolblandningen och driftstemperaturerna, välj en pump certifierad för den aktuella tillämpningen (solfångare, primärcirkulation i värmepumpen, uppvärmningscirkulation) med energiklass A och variabelhastighetsfunktion, och säkerställa korrekt installation och regelbunden underhåll.

Är du osäker på att välja rätt pump till ditt specifika system, kolla gärna vårt utbud av cirkulationspumpar på atria.se – i kategorin hittar du pumpar för alla typer av tillämpningar inklusive specialpumpar för solfångare och primärcirkulationer i värmepumpar, med exakta tekniska specifikationer och professionell rådgivning.

Har du frågor kring denna tematik?

Har du svårt att ta ställning eller behöver hjälp med en specifik situation i din bostad? Skriv gärna till oss – vi hjälper gärna.

Namn och efternamn Fyll inte i detta fält:

E-post

Meddelande