5 metoder til måling af flow i installationer

Hvor meget vand suser egentlig gennem dine fjernvarmerør? Hvordan sikrer du, at ventilationsanlægget leverer den lovede luftmængde – uden at spilde energi eller larme unødigt? Og hvilken målemetode kan du stole på, når der både er snavs, trykfald og krav om driftsikkerhed at tage højde for?

I moderne installationer er flowmåling selve nøglen til at optimere drift, dokumentere forbrug og opdage fejl i tide. Men markedet bugner af målere, der hver især lover nøjagtighed og pålidelighed – fra klassiske differenstrykmålere og mekaniske vingehjul til avancerede ultralyds- og termiske sensorer. Hvordan vælger du den rigtige løsning til netop dit projekt?

På Varme, Afløb & Teknik har vi samlet 5 gennemprøvede metoder til måling af flow i installationer. I denne artikel får du hurtigt overblik over:

  • Hvordan de forskellige teknologier fungerer
  • Hvilke krav de stiller til installation og vedligehold
  • Deres fordele, ulemper og typiske anvendelser

Uanset om du er rådgivende ingeniør, driftstekniker eller husejer med hang til nørderi, giver guiden dig de praktiske indsigter, der gør det muligt at måle rigtigt første gang – og dermed spare både tid, penge og frustrationer.

Læs med, og find ud af hvilken flowmåler der passer bedst til din næste opgave.

Differenstrykmåling (orifice, Venturi og Pitot)

Flowmåling ved differenstryk er baseret på Bernoullis ligning: når en væske eller gas accelereres gennem en indsnævring falder det statiske tryk, og forskellen mellem højt og lavt tryk kan omregnes til volumen- eller masseflow.

Tre klassiske elementer

  • Orificeplade – en simpel skive med centrisk hul; billig og nem at udskifte.
  • Venturirør – konisk indsnævring med blød ind- og udløbsprofil; langt lavere permanent tryktab end orifice.
  • Pitotrør – måler totaltryk og statisk tryk lokalt i rør eller kanal; ofte brugt til luft.

Vigtige installationskrav

  • Lige rørstræk: Typisk 10 D opstrøms og 5 D nedstrøms (D = rørdiameter) for orifice; Venturi kan klare kortere længder. Pitotrør kræver fuldt udviklet hastighedsprofil og placeres midt i kanalen eller som multipunktsstav.
  • Trykudtag: Udfræset (flange-, hjørne- eller D-/D/2-tapping). Fejl på få millimeter kan forrykke målingen markant.
  • Densitet- og temperaturkompensation: ΔP omsættes til flow via Q = C · A · √(2·ΔP/ρ). Derfor skal transmitter eller flowcomputer kende mediets aktuelle tæthed (evt. via temp./tryk-sensorer).
  • Tæthed af væske: Partikler, luftlommer og kavitation forvrænger trykbilledet. Filtre, udluftning og korrekt pumpesætning er især vigtigt for orifice.

Energi- og tryktab

Selve indsnævringen forårsager et permanent tryktab, som pumpen skal overvinde. For en orifice kan det være 50-80 % af det målte ΔP, mens et Venturi typisk ligger på 10-30 %. I større fjernvarmerør bør tryktabet indregnes i pumpe- og energibudgettet.

Fordele

  • Robust, ingen elektronik i procesmediet
  • Velafprøvet teknologi med internationale standarder (ISO 5167)
  • Billige reservedele og mulighed for skalerbare dimensioner helt op til flere meter

Ulemper

  • Permanent tryktab ⇒ højere driftsomkostninger
  • Følsom over for snavs, erosion og opbygning af belægninger
  • Kræver præcis centrering og overholdelse af rørstræk for at opnå høj nøjagtighed

Typiske anvendelser

  • Fjernvarme- og kølekredse, hvor der ofte allerede sidder tryktransmittere til styring
  • Store vandforsyningsledninger og råvandsindtag
  • Ventilationskanaler og røggaslinjer med Pitot- eller Prandtl-rør til balancering og overvågning

Med korrekt dimensionering og kalibrering er differenstrykmåling et pålideligt og omkostningseffektivt valg, især når flowet skal dokumenteres over mange år i barske driftsmiljøer.

Mekaniske flowmålere (vingehjul, turbine, Woltmann)

Princip  – roterende element og pulstælling
Når væsken passerer gennem måleren, sætter den et vingehjul, en turbine eller et Woltmann-hjul i rotation. Rotationshastigheden er direkte proportional med volumenstrømmen. Et magnetfelt eller en optisk føler registrerer hver omdrejning og sender et puls-signal til måleren eller SRO-anlægget. Antal pulser pr. tidsenhed omsættes til m³/h, og summeres de, fås det samlede forbrug.

Krav til installation

  1. Filtrering: Monter et finmasket filter/si (80-100 µm) umiddelbart før måleren for at beskytte lejer og tandhjul mod partikler.
  2. Retlinede stræk: Typisk 10 × D opstrøms og 5 × D nedstrøms (hvor D er rørdiameteren) for at undgå swirl, der ellers fordrejer aflæsningen.
  3. Monteringsretning: De fleste modeller kan ligge både vandret og lodret, men vingehjuls- og turbine-målere bør have flowet nedefra og op i lodret rør, så rotoren altid er fuldt oversvømmet.
  4. Adgang til service: Sørg for afspærringsventiler og unionssamlinger, så lejer og tællerværk kan udskiftes uden at tømme hele strengen.

Indflydelse af viskositet og snavs

  • Høj viskositet (f.eks. glykolblandinger >20 %) øger friktionen og giver negativ målefejl. Vælg da en Woltmann frem for turbine, eller skift til en anden målemetode.
  • Luftbobler kan få rotoren til at ”kavitere” og springe pulser over.
  • Sediment og kalk sætter sig i lejerne, øger startfriktionen og kræver hyppigere rengøring eller udskiftning.

Drifts- og vedligeholdelsespunkter

  • Planlæg kalibrering hver 4.-6. år for varme- og brugsvandsmålere; oftere i hårdt belastede procesmiljøer.
  • Check trykfald: tiltagende differenstryk over filter og måler indikerer tilstopning.
  • Smørefrie plastlejer er standard, men slid viser sig som højt egenforbrug (”nul-flow” pulser).

Fordele

  • Lav anskaffelsespris og enkelt princip.
  • Ingen forsyningsspænding nødvendig til selve måleren (kun til pulstæller).
  • Bredt størrelsesprogram fra DN15 til DN600.

Ulemper

  • Bevægelige dele slides – medfører rekalkibrering og reservedele.
  • Følsomme over for partikler, luft og høj viskositet.
  • Relativt stort permanent trykfald sammenlignet med elektromagnetiske og ultralydsmålere.

Typiske anvendelser

  • Brugsvandsmålere i etageejendomme og parcelhuse.
  • Varmefordelingsmålere i fjernvarmesystemer (kombineret med temperaturfølere).
  • Intern forbrugsopgørelse i industrivirksomheder, laboratorier og boligforeninger.

Elektromagnetiske flowmålere (magmeter)

Elektromagnetiske flowmålere – i daglig tale magmetre – måler volumenflowet i en væskestrøm ved at udnytte Faradays induktionsprincip.Når en ledende væske bevæger sig gennem et magnetfelt, induceres en spænding E, der er proportional med den målte hastighed v, magnetfeltets styrke B og rørets indre diameter D:

E = B · D · v

Spændingen opfanges af to indbyggede elektroder, hvorefter enheden – via rørdiameteren – omregner til volumenflow. Da princippet kræver elektrisk ledningsevne, kan magmetre kun anvendes til medier med en minimum ledningsevne på typisk 5 µS/cm (vand, fjernvarmevand, spildevand, slam m.m.). Olie, luft og andre ikke-ledende væsker gøres derfor ikke målbare med denne metode.

Vigtige installationskrav

  • Fuldt rør: Sensoren skal altid være helt fyldt med væske – ellers opstår målefejl. Monter derfor måleren i et lavpunkt eller anvend oppustet rørføring ved delvis fyldte ledninger.
  • Retlinede stræk: Som tommelfingerregel 5 × D opstrøms og 3 × D nedstrøms fra bøjninger, ventiler eller pumper.
  • Jordforbindelse: Væsken fungerer som “signalreturn”. Brug jordingsringe eller jordingsklemmer for at undgå støj og potentialeforskelle – især i plast- eller glasfiber­rør.
  • Foring (liner): PTFE, hårdgummi, polyuretan eller PFA vælges efter temperatur, kemisk resistens og slid. Foringen isolerer magnetfeltet fra røret og beskytter stålkappen.
  • Elektrodemateriale: Rustfrit stål til rent vand; Hastelloy, titan eller tantal til aggressive eller chlorideholdige væsker.
  • Ledningsevnevariation: Meget lav eller svingende konduktivitet (fx demineraliseret vand) kræver specialsensor eller pulserende magnetfelt med højere spænding.

Fordele

  • Høj nøjagtighed (±0,2 … 0,5 % af målingen) over et bredt flowområde.
  • Ingen bevægelige dele ⇒ minimal slid og stort set ingen vedligehold.
  • Næsten intet permanent tryktab, da rørets indre diameter bevares.
  • Klar, lineær udgang (4-20 mA, puls, Modbus, BACnet m.fl.) til energimåling og BMS-integration.

Ulemper

  • Højere indkøbspris end mekaniske målere.
  • Kan ikke anvendes til olie, luft eller andre ikke-ledende medier.
  • Kræver strømforsyning (typisk 230 V AC eller 24 V DC).

Typiske anvendelser

  • Fjernvarme- og kølekredse med integreret energiberegning (flow + temperatur).
  • Spildevands- og procesvandlinjer, hvor partikler og slam ikke forringer nøjagtigheden.
  • Dosering og batchstyring i fødevare-, pharma- og kemisk industri.
  • Intern forbrugsopgørelse på store tekniske anlæg, hvor lavt tryktab og langtidsholdbarhed er kritisk.

Ultralydsflowmåling (in-line og clamp-on)

Ultralydsflowmålere sender lydbølger på tværs af mediet og beregner flowhastigheden ud fra den tid, det tager signalet at bevæge sig mellem to transducere. To overordnede måleprincipper anvendes:

  • Transit-time (tid-forskel): To transducere skiftes til at sende og modtage. Ved modstrøms vil lyden blive forsinket, og ved medstrøms vil den blive fremskyndet. Forskellen mellem de to tider er direkte proportional med hastigheden.
  • Doppler: Bruges hvor væsken indeholder luftbobler eller partikler. Frekvensforskydningen mellem udsendt og reflekteret signal afslører hastigheden af de bevægelige scatterers – og dermed flowet.

In-line versus clamp-on

  • In-line sensorer er integrerede rørstykker eller indsvejste sonder. De giver den højeste nøjagtighed (±0,3 … 0,5 %) og er mindre følsomme over for montering, men kræver afbrydelse af driften ved installation.
  • Clamp-on sensorer monteres udvendigt med kæder eller bånd. Signalet sendes igennem rørvæggen, så der ikke åbnes for mediet – ideelt til midlertidige målinger, energieftersyn og fejlfinding. Typisk nøjagtighed ligger omkring ±1 … 2 % afhængigt af installation og røregenskaber.

Vigtige installationsforhold

  • Rørmateriale og vægtykkelse: Clamp-on virker bedst på homogent stål, rustfrit stål eller kobber. Komposit, støbejern og plastik dæmper signalet og kræver korrekt materiale-preset. For tykke vægge (>25 mm) skal man ofte bruge lavere frekvens eller dobbelte løbebaner.
  • Fuld rørfyldning og ingen luftlommer: Lydbølger går dårligt gennem luft; helt eller delvist tomme rør giver springende eller nul svar.
  • Retlinede stræk: Minimum 5 × D opstrøms og 3 × D nedstrøms for in-line, mens clamp-on helst har 10 × D / 5 × D. Turbulens eller roterende strømninger forvrænger hastighedsprofilen og forringer nøjagtigheden.
  • Temperaturkompensation: Lydbølgens hastighed i væsken ændrer sig med temperaturen. De fleste målere har intern sensor, men den skal være i termisk kontakt med røret – ellers fejl på op til flere procent.
  • Luftbobler og partikler: Transit-time kræver klar væske (<2 % vol. luft/partikler), mens Doppler netop udnytter scatterers. I kølevand med glykol eller meget ilt kan apparatet skifte automatisk mellem mode eller bede om filterindstilling.

Fordele

  • Intet permanent tryktab – ingen indsnævring i rørledningen.
  • Ingen bevægelige dele ⇒ minimal vedligehold og lang levetid.
  • Clamp-on kan installeres på få minutter uden driftstop, hvilket gør metoden oplagt til midlertidige målinger og verifikation af eksisterende målere.

Ulemper

  • Afhængig af korrekt sensorplacering, vinkel og kontakttryk – små monteringsfejl giver store måleafvigelser.
  • Mediets kvalitet er kritisk: luftlommer, kavitation eller kraftig slamdannelse øger usikkerheden.
  • Clamp-on er generelt mindre præcis end in-line og kræver ofte kalibrering mod kendt referencemåler ved energiregnskab.

Typiske anvendelser

  • Varme- og kølekredse (f.eks. energimålere sammen med temperaturopgørelse).
  • Proces- og drikkevandsledninger, hvor driftsstop er uønsket.
  • Ventilations- og køletårnsspejling, hvor man hurtigt vil kontrollere pumpesætters ydeevne.
  • Midlertidig flowverifikation ved idriftsættelse eller fejlsøgning på eksisterende installationer.

Termisk mass- og anemometermåling (luft og gas)

Termiske mass- og anemometermålere bestemmer gasflow ved at måle afkølingen af et opvarmet element (typisk en fin platina-tråd eller en halvlederchip) placeret direkte i gasstrømmen. Jo hurtigere gassen bevæger sig, desto mere varme transporteres væk, og den elektroniske kreds registrerer den nødvendige opvarmnings-effekt for at holde elementet på konstant temperatur – et signal der omsættes til masse- eller volumenflow.

1. Måleprincip og kalibrering

  • Hot-wire / CTA (Constant Temperature Anemometry): Elementet holdes konstant varmere end omgivelserne; reguleringsstrømmen er proportional med masseflowet.
  • Termisk mass flowmeter (CMF): To temperaturfølere placeres før og efter en mikrovarmer. Temperaturdifferensen aftager ved stigende flow og omregnes til masseflow.
  • Kalibrering til specifik gas: Varmeledningsevnen varierer fra f.eks. tør luft til fugtig luft, naturgas eller CO2. Vælg fabriks-kalibreret sensor eller indlæs gasspecifikke K-faktorer i instrumentet.

2. Kompensation for temperatur og tryk

Selv om selve princippet giver et direkte masseflow, ændrer gasers varmeledningsevne sig med temperatur og tryk. De fleste moderne transmittere har indbyggede PT100-sensorer og trykindgange, som:

  1. Kompenserer signalet, så flowet vises i normalkubikmeter/time (Nm³/h).
  2. Tillader energiberegning ved forbrændingsluft eller biogas, hvis brændværdi kendes.

3. Installationskrav

Parameter Anbefaling
Lige rørstræk 5-10 x D opstrøms, 3-5 x D nedstrøms for at minimere turbulens
Placering I midten af kanalen eller som multipunkt-probe ved store rektangulære kanaler for at tage hastighedsprofil
Montage Gennem dykrør eller gevindnippel; mulighed for hot-tap installation uden driftstop
Filtrering Undgå direkte stråle af kondensat/støv mod sensoren – benyt evt. si eller præ-filter

4. Fordele og ulemper

  • Fordele
    • Meget følsom ved lave flowhastigheder (< 0,1 m/s) hvor andre metoder mister opløsning.
    • Kun ét indstiks­punkt – hurtig og billig installation i eksisterende kanaler.
    • Måler direkte masseflow, så densitetsændringer påvirker ikke lineært.
  • Ulemper
    • Opvarmet element kan tilsmudses af støv, olieaerosoler eller fugt – kræver periodisk rens.
    • Aflejringer ændrer kalibreringen; anbefal årlig kontrol og evt. in-situ nuljustering.
    • Begrænset i meget fugtige eller kondensrige gasser (f.eks. mættet røggas) uden forvarmning.

5. Typiske anvendelser

• Balancering og indregulering af ventilationskanaler i boliger og storrum
• Styring af forbrændingsluft til kedler og brændere for optimal O2-balance
• Overvågning af naturgas- og biogastræk i mindre tekniske anlæg eller laboratorier
• Lækagemåling i trykluftsystemer eller renluftkabiner (laminar flow)

Med korrekt kalibrering, ren gas og omtanke for installationsdetaljerne kan termiske mass- og anemometermålere levere præcis og driftssikker flowmåling – især dér hvor lave hastigheder og enkel montage vægtes højere end maksimal robusthed over for snavs.