logo TZB-info

estav.tv nový videoportál

Regulace topných a chladicích systémů (I)

AKTUALIZACE ČLÁNKU 5/2014

Hlavním účelem balančních ventilů je vyvážení hydraulických okruhů soustav vytápění a chlazení. Dosažení hydraulické rovnováhy umožňuje ostatním komponentům okruhů, jako jsou regulační ventily nebo výměníky tepla a chladu, pracovat za optimálních podmínek. Čímž se vytvoří optimální klima v pracovních nebo obytných prostorech.

U rozvodů teplé vody s cirkulací pro domácnosti je cílem dosažení cirkulujícího průtoku odpovídajícího aktuální spotřebě a tím snížení energetických ztrát, vyšší energetická efektivita zdroje, zvýšení komfortu odběru teplé vody, zvýšení hygenického standardu a ostranění problémů s fakturací za vodu o kolísající teplotě.

Tento článek je úvodním dílem k seriálu vzorových řešení topných, chladicích a vodovodních instalací.

V vytápění, chlazení a rozvodech teplé vody jsou použity tyto armatury:


Doporučené řešení pro topné systémy a pro cirkulaci teplé vody

Doporučené řešení pro systémy chlazení

Soustava s proměnným průtokem, typické využití pro fan-coilové jednotky vytápěcích-chladicích soustav a všech druhů koncových jednotek (např. AHU)

V této aplikaci je proměnný průtok v rozvodném potrubí a regulátor průtoku (či regulace) v celé koncové jednotce funguje nezávisle na oscilaci tlaku v soustavě. Tak se eliminuje riziko nadprůtoku po celou dobu provozu

Systémová analýza

1. Návrh

  • JEDNODUCHÁ METODA VÝPOČTU: není nutný výpočet Kvs, autority či hydraulického nastavení
  • Autorita 100 % – tlakově nezávislá regulace
  • Zjednodušený výpočet nastavení průtoku podle spotřeby tepla
  • Výpočet výtlačné výšky čerpadla podle min Δp na ventilu a tlakové ztráty soustavy při nominálním průtoku

2. Provozní náklady

  • NEJNIŽŠÍ čerpací náklady F) (odpadá problém s nadprůtokem)
  • Tepelné ztráty i tepelné zisky v potrubí jsou minimální
  • NEJNIŽŠÍ požadavek na požadovanou výtlačnou výšku čerpadla
  • Doporučená optimalizace výtlačné výšky čerpadla J)
  • Regulační ventily – 100% AUTORITA a nejvyšší účinnost – minimální oscilace teploty v místnosti K)
  • Není zapotřebí opakovaně systém uvádět do provozu C)

3. Investice

  • Investiční náklady I) – DOBRÉ (jen 2 porty PIBCV)
  • Žádný hydraulický prvek v systému
  • Nejnižší počet ventilů v systému (nižší instalační náklady I))
  • Není zapotřebí soustavu uvádět do provozu B)
  • Doporučený je pohon s proměnlivou rychlostí S) (proporcionální charakteristika)

4. Navrženo pro rychlou instalaci

  • Hydraulická regulace jen u koncových jednotek se 100% AUTORITOU
  • Vyvážení při plné i částečné zátěži – VYNIKAJÍCÍ
  • Není zapotřebí žádné uvedení do provozu
  • Čerpadlo s proměnnými otáčkami zajišťuje nejefektivnější úsporu energie T)

5. Jiné

  • PIBCV dokáže uzavřít i při 6 bar
  • Nulový nadprůtok L)
  • Optimalizace pro obvyklé čerpadlo
  • Minimální celková spotřeba energie
  • MAXIMÁLNÍ ÚSPORA ENERGIE

Soustava s proměnným průtokem, typické využití pro fan-coilové jednotky (chladicích) soustav a jednotky AHU

V této aplikaci je proměnný průtok v rozvodném potrubí a konstantní diferenční tlak na obou větvích či AHU nezávisle na oscilacích tlaku v soustavě. Tak se eliminuje většina zbytečného problému s nadprůtokem a hlukem při částečné zátěži.)

Systémová analýza

1. Návrh

  • JE ZAPOTŘEBÍ TRADIČNÍ VÝPOČET A): Kvs ventilu, autorita MCV
  • Podle implikovaného hydraulického výpočtu (můžete soustavu rozdělit podle regulační smyčky)
  • Je zapotřebí výpočet nastavení v rámci regulační smyčky
  • Výpočet výtlačné výšky ventilu podle nominálního průtoku

2. Provozní náklady

  • NÍZKÉ čerpací náklady F) (omezená délka kvůli riziku nadprůtoku)
  • Tepelné ztráty i tepelné zisky v potrubí jsou nízké
  • Vyšší potřeba dopravního tlaku ventilu – je třeba větší tlaková ztráta Δp regulátoru
  • Hodí se optimalizace dopravního tlaku čerpadla J)
  • Regulační ventily – lze dosáhnout dobré autority E) a lepší účinnosti – nižší oscilace teploty v místnosti K)
  • Není třeba uvádět soustavu znovu do provozu C) (leda v případě dlouhé regulační smyčky)

3. Investice

  • Investiční náklady I) – DOBRÉ („levný“ 2cestný ventil s ABPC smyčkami)
  • Nákladné velké automatické regulátory tlakové diference (ABPC)
  • Vyvážení soustavy není třeba B), leda v případě dlouhé regulační smyčky
  • Doporučuje se čerpadlo s proměnnými otáčkami S) (konstantní tlaková charakteristika)
  • Do smyčky v koncové jednotce je třeba umístit manuální seřizovací ventil, aby bylo možno nastavit průtok i pro dlouhé smyčky.

4. Navrženo pro rychlou instalaci

  • Hydraulická regulace jen na koncových jednotkách (radiátorech), jejichž Δp na nejbližším regulačním ventilu je konstantní
  • Vyvažování při plné i částečné zátěži – DOBRÉ
  • Uvedení do provozu není nutné, leda v případě dlouhé regulační smyčky (je třeba nastavení ventilu)
  • Čerpadlo s proměnnými otáčkami zajišťuje úspory energie T)

5. Jiné

  • Uzavírací tlak zónových ventilů by měl být 50 % nad nastavením tlaku v regulátoru ΔP
  • Mírný nadprůtok při částečné zátěži (manuální vyvažování ve smyčce)
  • Obvykle je čerpadlo předimenzováno a přetěžováno, aby se dosáhlo normální autority u MCV.

Soustava s konstantním průtokem, typické využití v FCU vytápěcích-chladicích soustavách a v AHU

U této aplikace je zaručen 100% konstantní průtok v rozvodném potrubí. Tato aplikace nabízí automatické vyvážení a odstraňuje nadbytečný nadprůtok při práci s částečným zatížením.

Systémová analýza

1. Návrh

  • JE ZAPOTŘEBÍ TRADIČNÍ VÝPOČET A): Kvs ventilu, autorita MCV
  • Zjednodušený hydraulický výpočet s regulátorem průtoku (není třeba přednastavení, pouze nastavení průtoku)
  • Výpočet dopravního tlaku ventilu podle nominálního průtoku

2. Provozní náklady

  • VYSOKÉ čerpací náklady F)
  • Tepelné ztráty i tepelné zisky v potrubí jsou vysoké
  • Není možná optimalizace dopravního tlaku čerpadla J), pokud je mimo charakteristiku čerpadla
  • Regulační ventily – dobrá autorita E) a vysoká efektivita se nedá docílit K) (v případě modulační kontroly)
  • PROBLÉMY S NÍZKÝM ΔT H) – v případě, že neregulujeme teplotu vratné vody, nízká efektivita boileru a chladícího stroje

3. Investice

  • Investiční náklady I) – VELMI VYSOKÉ (3cestný ventil + PIBV)
  • Hydraulická regulace pouze na otopných tělesech
  • Méně ventilů než u 2.1.4. aplikace, nižší instalační náklady
  • Uvedení soustavy do provozu B) není nutné

4. Navrženo pro rychlou instalaci

  • Vyvažování při plné i částečné zátěži – VELMI DOBRÉ, po celou dobu konstantní průtok
  • Uvedení soustavy do provozu není nutné ani když je rozšiřována či vyměňována
  • Spotřeba energie čerpadla stálá, mnohem vyšší než u soustavy s proměnným průtokem O)

5. Jiné

  • Uzavírací tlak zónových ventilů by měl být stejný jako dopravní tlak čerpadla při nulovém průtoku, tlak se nesníží
  • Vyvažování při částečném zatížení – přijatelné až DOBRÉ, závisí na kapacitě čerpadla
  • Obvykle je čerpadlo předimenzováno, ale tlak je podle nastavené hodnoty na regulátoru průtoku
  • SOUSTAVA S REÁLNÝM KONSTANTNÍM TOKEM

Soustava s konstantním průtokem, typické využití v FC vytápěcích-chladicích soustavách a AHU

U této aplikace je zajištěn přibližně konstantní průtok v rozvodném potrubí. Jedná se o okamžité řešení, kde je levná energie, ale automatické balanční ventily nejsou k dispozici.

Systémová analýza

1. Návrh

  • JE ZAPOTŘEBÍ TRADIČNÍ VÝPOČET A): Kvs ventilu, autorita MCV, přednastavení MBV
  • Jednoduchý hydraulický výpočet s regulátorem průtoku (není třeba žádné přednastavení, pouze nastavení průtoku)
  • Výpočet dopravního tlaku čerpadla při částečném provozu (nadprůtok v obtoku)

2. Provozní náklady

  • VELMI VYSOKÉ čerpací náklady F) 3.2 (kvůli nadprůtoku)
  • Tepelné ztráty a tepelné zisky v potrubí jsou vysoké
  • Optimalizace dopravního tlaku čerpadla J) NENÍ MOŽNÁ. Pouze pokud jsou použity partnerské ventily N) (MBV).
  • Regulační ventily – nelze docílit dobrou autoritu a vysokou účinnost E), vyšší oscilace teploty v místnosti K) (v případě modulační regulace)
  • SYNDROM NÍZKÉHO ΔT H) nemá kontrolu nad teplotou vratné vody, nižší efektivita boileru a chladícího zařízení
  • Čas od času je nutné znovu seřídit soustavu C) (dle úlohy EPBD R) ) – zajistí zkušený zprovozňovací tým

3. Investice

  • Investiční náklady I) – VYSOKÉ (3cestný ventil + MBV + uvedení do provozu)
  • Jsou nutné velké dimenze partnerských ventilů N)
  • Více ventilů – vyšší instalační náklady I) (zvláště u extra přírub pro větší ventily!)
  • Uvedení soustavy do provozu B) nutné

4. Navrženo pro rychlou instalaci

  • Vyvažování při plném zatížení – VELMI DOBRÉ, při částečném zatížení pouze PŘIJATELNÉ
  • Uvedení soustavy do provozu je nutné
  • Při částečné zátěži bude průtok o 20–40 % vyšší než navržený průtok, je třeba větší čerpadlo
  • Čerpací náklady F) jsou daleko vyšší při částečném zatížení

5. Jiné

  • Uzavírací tlak zónových ventilů by měl být stejný s dopravním tlakem čerpadla při nulovém průtoku, tlak není snížen
  • Obvykle je čerpadlo předimenzováno a přetíženo, aby se zajistil správný stav pro MBV
  • soustavě není konstantní reálný průtok G), pokud v obtoku není MBV P) (např. na FCU)

Poznámky

*Doporučená – správná funkce, vysoká efektivita

**Přijatelná – správná funkce, méně účinné

A Tradiční výpočet: Pro správnou regulaci musíme vzít v úvahu dvě hlavní charakteristiky; autoritu regulačního ventilu a tlakovou ekvivalenci před každou koncovou jednotkou. Z tohoto důvodu musíme spočítat požadovanou hodnotu Kvs regulačních ventilů a brát celou hydraulickou soustavu jako jednu jednotku.

B Uvedení do provozu: Musíme spočítat požadované nastavení manuálního a automatického seřizovacího ventilu tradičním výpočtem, nežli předáme budovu uživateli. Musíme se ujistit, že průtok odpovídá požadovaným hodnotám. Proto (kvůli nepřesnosti instalace) musíme zkontrolovat průtok v měřících bodech a případně provést nápravu.

C Znovuuvedení soustavy do provozu: Občas je třeba provést znovu kontrolu (např. v případě změny funkce a velikosti místnosti, regulace ztráty tepla a tepelných zisků).

D Kompenzační metoda uvedení do provozu: Speciální zprovozňovací procedura, pokud je použit partnerský ventil ke kompenzování výkyvů manuálního seřizovacího ventilu (pro více informací kontaktujte Danfoss).

E Dobrá autorita: Autorita je velikost deferenčního tlaku, který zpomaluje úbytek tlaku v regulačním ventilu a porovnává se s dostupným diferenčním tlakem

a =  Δp MCVΔp MCV + Δp potrubí/jednotek

 

Autorita je dobrá, pokud je hodnota min. 0,5–0,6.

F Čerpací náklady: Výdaje, které musíme zaplatit za spotřebovanou energii čerpadla.

G Konstantní průtok: Průtok v soustavě či jednotce, který se po celé období provozu nemění.

H Syndrom nízkého ΔT: Je výrazný hlavně u soustav chlazení. Pokud nelze zajistit potřebné ΔT v soustavě, účinnost chlazení dramaticky klesá. Tento symptom se ale může objevit i v soustavách vytápění.

I Investiční (instalační) náklady: celá fi nanční částka, kterou musíme zaplatit za danou část instalace (v případě srovnání musíme vzít do úvahy veškeré náklady na implementaci včetně instalace a jiných příslušenství).

J Optimalizace čerpadla: případě elektricky řízené spotřeby čerpadla lze redukovat dopravní tlak čerpadla do bodu, kde je zajištěn v celé soustavě požadovaný průtok, ale spotřeba energie klesne na minimum.

K Oscilace teploty v místnosti: Reálná teplota v místnosti se po celou dobu odchyluje od nastavené teploty. Oscilace je velikost této odchylky.

L Není nadprůtok: průtok koncovou jednotkou odpovídá žádoucímu průtoku, bez nadprůtoku.

M DHW: Rozvody teplé vody (Domestic Hot Water).

N Partnerský ventil: Dodatečný manuálně seřizovací vetil je dobé využít pro zajištění správného vyvážení ve všech větvích.

O Proměnný průtok: Průtok v soustavě soustavně kolísá podle aktuální zátěže. Závisí na externích okolnostech jako je sluneční svit a interní tepelné zisky či obsazenost místnosti.

P Chybějící obtok: případě aplikace FCU s 3 či 4 cestným ventilem, MBV na obtokové větvi chybí. Tak není možné vyrovnávat tlakovou ztrátu v FCU v obtokové větvi. Průtok pak nebude stejný.

Q Termální desinfekce: V systémech DHW se dramaticky zvyšuje počet bakterií Legionella při teplotě blízké výtokové teplotě. Ta způsobuje nemoci a může vést i k úmrtí. Proto je nutná pravidelná desinfekce. Nejjednodušším způsobem je zvýšit teplotu v DHW nad ~60–65 °C. Při takové teplotě se bakterie zničí.

R EPBD: Energetický výkon dle stavební směrnice (Energy Performance of Building Directive) – podle doporučení 2002/91/EK, které je v EU povinné od 2. ledna 2006. Tento předpis pojednává o úsporách energie a o revizích soustav.

S Pohon s proměnnými otáčkami (Variable Speed Drive, VSD): Oběhové čerpadlo je vybaveno vestavěným či externím elektronickým regulátorem, který zajišťuje konstantní, proporční (či paralelní) diferenční tlak v soustavě.

T Úspora energie: Snížení nákladů na elektrickou a nebo tepelnou energii.

V Skupina: 2–4 ks koncových jednotek řízených jedním teplotním signálem.

W Přepínání: V soustavách, kde vytápění a chlazení nemůže fungovat současně, musí soustava přepínat mezi těmito režimy provozu.

X Třída „A“: Místnosti jsou klasifi kovány podle toho, jaké poskytují pohodlí (norma EU). „A“ je nejvyšší třída s nejmenší oscilací teploty a nejlepším pohodlím.

Y Stabilní teplota v místnosti: Lze jí dosáhnout proporčním přímočinným či elektronickým regulátorem. Tato aplikace brání oscilacím teploty v místnosti díky hysterezi on/off termostatu.

Z Výtoková teplota: Teplota, která se okamžitě objeví, jakmile se otevře kohoutek.


DANFOSS, s. r. o.
logo DANFOSS, s. r. o.

Danfoss nabízí: regulační prvky pro CZT, termostatické hlavice, ventilová tělesa a šroubení, armatury pro vyvážení soustav v rezidenčních a komerčních budovách, produkty pro chytré vytápění - ovládání radiátorů a podlahového vytápění vzdáleně přes ...

 
 

Reklama


© Copyright Topinfo s.r.o. 2001-2024, všechna práva vyhrazena.