Legionella
Dåligt uppvärmt vatten är en stor hälsorisk. I fastigheter med långa rör, med dålig varmvattencirkulation och med låginställda varmvattentemperaturer, kan det bildas livsfarliga Legionellabakterier. I Sverige beräknas minst 500 personer årligen in¬sjukna i legionärssjuka. Av dem som insjuknar dör uppskattningsvis var tionde av sjukdomen.
Bilden presenterar vattenflöde i en befintlig lägenhet. Blå stolpar visar volym av vatten med temperaturer under 50 grader, röda med temperaturer över 50 grader. Förekommer inte några röda stolpar alls inom t.ex. 2 dagar är risken för utveckling av Legionella mycket stor. Systemet larmar.
Varning för läckage
CLM kan användas som läckagesensor. En droppande kökskran levererar 6 liter per timme. CLM upptäcker flöden om 3 liter per timme och kan användas för att larma vid läckage. Traditionella mekaniska vattenmätare börjar indikera flödet först när det överskrider 20 liter per timme och kommer inte att kunna detektera sådana läckage.
CLM – mätprincip
Invasiv mätmetod
Traditionell mätare skruvas fast mellan två rördelar
Icke-invasiv mätmetod
CLM limmas fast på ett befintligt rör
Rent tekniskt mäter CLM flödet genom ett rör med hjälp av högfrekventa ljudsignaler (ultraljud). Elektriska pulser levereras till ett piezoelement T1 limmat på Prism A som i sin tur är limmat till röret med vatten som flyter från A till B. Piezoelementet omvandlar elektriska pulser till vibrationer (ultraljud) som fortplantar sig genom A, röret och vattnet till B och vidare till piezoelementet T2 där vibrationer omvandlas till elektriska signaler.
Mätningen sker i två faser. I fas 1 överförs ljudet från T1 till T2 (transit time) och i fas 2 från T2 till T1. Vid stillastående vatten blir överföringstiden från T1 till T2 samma som från T2 till T1. Om vattnet rör sig i riktning A till B blir överföringstiden T1 till T2 kortare än den från T2 till T1. Tidsdifferensen (TD) multiplicerad med en kalibreringsfaktor (KF) ger värdet för vattenflöde i liter/timme.
Mätprincip
Vid låga flöden rullar vattenmolekyler på varandra, molekylerna närmast rörets väggar sitter fast. Detta kallas för laminärt flöde (Flödes område Q1). När flödet ökar lossnar allt och allt vatten förflyttar sig framåt med högre fart. Detta kallas för turbulent flöde (Q3).
Hastighetsdiagram
Laminert flöde Q1 Övergången Q2 Turbulent flöde Q3
Övergången (Q2) mellan Q1 och Q3 beror på flera faktorer, bl.a. vattnets temperatur, viskositet och av geometri av rörsystemet före, under och efter punkten där sensorn är placerad. En ventil, böj eller förgrening (störningar) ändrar flödes profil (skapar virvlar) och påverkar beräkningar för flöden som ligger under Q3. Är avståndet till störningen tillräckligt stort hinner flödet stabiliseras.
Att beräkna volymen av vatten som passerar mätaren med mycket hög noggrannhet när flöden är laminära eller turbulenta är inget större problem. Att bestämma när flödet övergår från laminert flöde till turbulent flöde är mycket svårt.
Flödet beräknas genom att multiplicera TD med en omräkningsfaktor KF (kalibreringsfaktor).
Bilden nedan visar hur KF ändras inom flödesområde 30 till 3000 liter/timme i ett 15 mm rör.
KF ändrar sig hela 14% inom flödesområde 60 till 120 liter per timme (Övergången), men endast 0,6% såväl inom områden under 60 l/tim. (Laminert flöde) som över 120 l/tim. (Turbulent flöde). En liten ökning av värdet av den uppmätta tidsdifferensen (TD) inom Q2 påverkar den beräknade volymen 23 gånger (14%/0,6%) mer än den gör inom Q1 eller Q3.
Övergångsfenomenet gör att det är mycket svårt att utföra mätningar som krävs av MID-normen om den täcker Q2. T.ex. för 15 mm rör kräver MID-normen att kallvattenmätarens noggrannhet ska vara bättre än +/-5% inom 65 – 105 l/tim. och bättre än +/-2% inom 105 – 3 125 l/tim. Det strängare 2% kravet ligger således inom Q2-området.
Den irländska ingenjören Osborne Reynolds har beskrivit övergången i ett rakt rör med en matematisk formel som räknar ut sk Reynoldstal. Wikipedia (https://sv.wikipedia.org/wiki/Reynoldstal) beskriver detta tal som:
Reynoldstal är den vanligast förekommande dimensionslösa storheten inom strömningsmekanik, och beskriver om fluiden strömmar laminärt eller turbulent... Reynoldstalet kan ses som kvoten mellan tröghetskrafter och friktionskrafter. Vid turbulent strömning dominerar tröghetskrafterna.
Är röret utformat så att vattnet som passerar mätaren roterar/virvlar i röret efter att det har passerat ett hinder (böj, dimensionsminskning, halvöppen kran, etc.) eller om det finns ett hinder direkt efter punkten där mätaren finns blir beräkningarna helt annorlunda. Med andra ord: Övergångspunkten ”flyttar” sig enligt regler som är omöjliga att analytiskt bestämma på något generellt sätt.
Normstiftarna är mycket medvetna om detta därför har man fastställt testförfaranden som kontrollerar att mätaren uppnår specificerad noggrannhet inom ett bestämt flödesområde oberoende av geometri av det rörsystem den installerades i. MID-certifieringsprocessen inkluderar därför tester med tre ”referenshinder” (eng. disturber). Disturbers (vänster varv, höger varv och blockering av en del av röret) monterade x cm före och y cm efter mätaren. Man utgår på så sätt från ”standardiserade virvlar” som simulerar virvlar som kan uppkomma i verkliga fältinstallationer.
För att klara samtliga dessa tester måste man använda en av två huvudmetoder.
Alt 1. Se till att vattnet som strömmar genom mätaren ligger inom Q3 (turbulent flöde).
Det gör man genom att ”strypa” flöde under mätaren (använda smalare munstycke).
Alt 2. Montera en ”likriktare” innan mätpunkten som korrigerar eventuella virvlar.
