EN 13136: dimensionering av säkerhetsventiler och utblåsledningar i kylsystem
Så räknas säkerhetsventiler och utblåsledningar enligt EN 13136: brand, kompressor, värmekälla, Kdr och Kb, 3 % i inloppet, mottryck, CO2 och torris, och efterträdaren EN ISO 24664.
Det viktigaste
- EN 13136:2013+A1:2018 beskriver hur man räknar fram behövd avblåsningskapacitet, säkerhetsventilens kapacitet och tryckfallet i inlopps- och utblåsledningen i kylsystem och värmepumpar [1].
- Standarden är ersatt av EN ISO 24664:2024, som är harmoniserad under tryckutrustningsdirektivet sedan den 2 oktober 2026. EN 13136 ger presumtion om överensstämmelse bara fram till den 2 april 2028 [1][2].
- Behövd kapacitet räknas för brand utifrån, kompressor mot stängd ventil, inre värmekällor och vätska som värmeutvidgas i en avstängd ledning [1].
- Ventilens kapacitet räknas med Qm = 0,2883 · C · Kb · A · Kdr · √(p0/v0), där Kdr = 0,9 · Kd är den certifierade, nedräknade utflödeskoefficienten [5].
- Tryckfallet i inloppsledningen får vara högst 3 % av öppningstrycket. Mottrycket får för vanliga säkerhetsventiler vara högst 10 % [4][6].
- CO2 har höga tryck, torris bildas när trycket faller under trippelpunkten (5,2 bar) och vätska eller tät gas ger tvåfasflöde i ventilen [1][7].
Vad standarden omfattar
EN 13136, Kylsystem och värmepumpar – Tryckavlastningsanordningar och tillhörande rörledningar – Beräkningsmetoder, beskriver tre saker: det massflöde som en säkerhetsventil eller sprängbleck måste klara, anordningens avblåsningskapacitet vid utblås till atmosfären eller till en del av systemet med lägre tryck, och tryckfallet i ledningarna före och efter anordningen [1]. Den senaste utgåvan är EN 13136:2013 med ändringen A1 från 2018 [1][2].
Kopplingen till EN 378-2, PED och ISO 4126
- EN 378-2 gäller hela systemet: konstruktion, PS, tryckavsäkring och provning. EN 13136 (nu EN ISO 24664) används för att räkna säkerhetsventilerna och deras ledningar [1][4].
- PED 2014/68/EU: säkerhetsventiler är utrustningsdelar med säkerhetsfunktion och klassas som huvudregel i kategori IV [3][5]. En harmoniserad standard ger presumtion om överensstämmelse med direktivets väsentliga krav [2].
- ISO 4126: del 1 gäller säkerhetsventiler och del 2 sprängbleck. Kapacitetsformeln och den certifierade utflödeskoefficienten följer ISO 4126-1 [1][5].
När behövs tryckavsäkring?
Standarden behandlar fyra orsaker till övertryck: yttre värme (brand), inre värmekällor, kompressorer och värmeutvidgning av instängd vätska [1]. Varje del som kan stängas av från den befintliga säkerhetsanordningen, till exempel med en avstängningsventil, bör ha en egen säkerhetsventil eller ett eget sprängbleck [7]. En typisk säkerhetsventil börjar öppna vid öppningstrycket och är helt öppen innan trycket har stigit 10 % över det [5].
Behövd avblåsningskapacitet Qmd
| Orsak | Så räknas Qmd | Att tänka på |
|---|---|---|
| Brand utifrån | Värmeflödet (10 kW/m² enligt EN 13136) gånger kärlets yttre yta, delat med ångbildningsvärmen vid avblåsningstrycket [1] | Ytan i m², inte volymen. |
| Kompressor mot stängd ventil | Slagvolym gånger sugångans densitet gånger volymetrisk verkningsgrad [1] | Använd högsta möjliga sugtemperatur. |
| Inre värmekälla | Tillförd effekt delad med ångbildningsvärmen [1] | Till exempel en elvärmare. |
| Instängd vätska | Värmeutvidgning av vätska i en ledning eller ett kärl som kan stängas in [1] | Litet flöde, mycket snabb tryckökning. |
Ventilens flödesarea och kapacitet
För gas och ånga ger formeln ventilens kapacitet Qm i kg/h: Qm = 0,2883 · C · Kb · A · Kdr · √(p0/v0). A är flödesarean i mm², p0 avblåsningstrycket i bar absolut (öppningstryck plus 10 % övertryck) och v0 specifik volym vid p0 i m³/kg [5]. Löser man ut A ur formeln med Qm = Qmd får man den minsta flödesarea som behövs.
- C beror på köldmediets isentropexponent κ och gäller för kritiskt (strypt) flöde [5].
- Kdr är den certifierade, nedräknade utflödeskoefficienten: Kdr = Kd · 0,9. Värdet står i ventiltillverkarens datablad [5].
- Kb tar hänsyn till underkritiskt flöde. Kb = 1 så länge mottrycket är lägre än ungefär halva avblåsningstrycket; vid högre mottryck sjunker kapaciteten [5].
- Utloppsledningen dimensioneras för det ventilen verkligen kan blåsa av, inte bara för Qmd.
Gränser för inlopps- och utblåsledning
- Inloppet: tryckfallet från kärlet till ventilen får vara högst 3 % av öppningstrycket vid fullt flöde [4][6].
- Mottryck: för vanliga (konventionella) säkerhetsventiler högst 10 % av öppningstrycket [4]. Mottrycket höjer också öppningstrycket på en konventionell ventil [5]. Ventiler med mottryckskompensering tål mer, enligt tillverkaren.
- Utblåsledningen: räknas med kompressibel strömning. Kontrollera att gashastigheten ligger under ljudhastigheten eller att strypt flöde vid utloppet ingår i beräkningen [1][4]. Ledningen ska aldrig vara klenare än ventilens utlopp.
- Gemensam ledning: vid flera ventiler räknas varje ventils mottryck med alla ventiler som kan blåsa samtidigt, till exempel vid brand [1].
Specialfallet CO2 (R744)
- Höga tryck: kritiska punkten ligger vid 31,0 °C och 73,8 bar. I transkritiska system ligger trycket på högtryckssidan ofta mellan 80 och 120 bar, och stilleståndstrycket på lågtryckssidan kan bli betydligt högre än drifttrycket [7]. Säkerhetsventiler, växelventiler och rör måste vara godkända för det trycket.
- Trippelpunkten: under −56,6 °C och 5,2 bar kan CO2 inte vara vätska [7]. När trycket faller till atmosfärstryck i utblåset bildas torris, som kortvarigt kan sätta igen trånga delar och höja mottrycket.
- Flashing och tvåfasflöde: kommer vätska eller tät överkritisk gas till ventilen förångas den i ventilen och gasformeln gäller inte. EN ISO 24664 har en egen bilaga för flashande vätska [1]; använd ventiltillverkarens tvåfasmetod.
- Över kritiska trycket finns inget ångbildningsvärme, så brand- och värmefallet kan inte räknas på vanligt sätt. Räkna i stället med gas vid en temperatur och ange massflödet.
Växelventil för två säkerhetsventiler
En växelventil (trevägsventil) kopplar kärlet till en av två säkerhetsventiler i taget, så att den andra kan provas eller bytas medan kärlet fortfarande är skyddat [6]. Varje säkerhetsventil måste därför ensam klara hela Qmd. Växelventilens tryckfall räknas in i inloppets 3 %; tillverkarna anger vilka kombinationer som klarar gränsen [6]. Kontrollera växelventilens högsta tryck: en vanlig modell för industrikyla är godkänd för 65 bar, vilket inte räcker på högtryckssidan i ett CO2-system [6].
Att tänka på
- Lista delarna som kan stängas in och deras orsaker till övertryck.
- Räkna Qmd för varje orsak och dimensionera för den största.
- Välj ventil ur databladet (Kdr, area) med Qm ≥ Qmd.
- Kontrollera inloppets tryckfall (högst 3 %), även genom växelventilen.
- Kontrollera mottrycket med alla ventiler som kan blåsa samtidigt.
- CO2: kontrollera tryck, torris, tvåfasflöde och materialets temperatur.
- Dokumentera beräkningen för PED-bedömningen.
Räkna själv
Begrepp i artikeln
Källor
- CEN (iTeh Standards catalogue) – EN ISO 24664:2024 Refrigerating systems and heat pumps – Pressure relief devices and their associated piping – Methods for calculation (replaces EN 13136:2013+A1:2018)
- Commission Implementing Decision (EU) 2026/2211 of 1 October 2026 on harmonised standards for refrigerating systems and heat pumps (and others) under Directive 2014/68/EU – EUR-Lex
- Pressure Equipment Directive 2014/68/EU – EUR-Lex
- Danfoss – How to select the best safety valve for your system (EN 378 / EN 13136, inlet and outlet pressure drop)
- Danfoss – Safety relief valve SFA, data sheet (discharge capacity to ISO 4126-1 / EN 13136, Kdr, Kb, PED category)
- Danfoss – Change-over valve DSV 10, DSV 1 and DSV 2, data sheet
- Danfoss – A guide to designing transcritical refrigeration systems with carbon dioxide (CO2)