IMI Hydronic Engineering: Optimalizovaná regulace koncových jednotek v soustavě HVAC (II)
Závislost chování tepelného výměníku na způsobu regulace
K hlavním úkolům při projektování vytápěcích, větracích a klimatizačních soustav (dále v textu HVAC) patří zajištění tepelného komfortu v podobě ideální pokojové teploty, snížení spotřeby energie a vytvoření podmínek pro dlouhou životnost navržených zařízení.
V předchozím článku jsme se věnovali způsobům regulace koncových jednotek, jejich parametrům, způsobu použití a porovnali jsme jejich výhody a nevýhody.
Jak již bylo naznačeno, volba režimu regulace koncové jednotky neovlivňuje pouze přesnost a množství regulované teploty, ale také spotřebu energie čerpadel a výkon chladicích jednotek nebo kondenzačních kotlů. Abychom to mohli vyhodnotit, musíme se podívat na chování tepelného výměníku. Závislost výkonu tepelného výměníku na průtoku není obvykle lineární.
Obr. 10
Když průtok klesá, termální výměna narůstá, to vysvětluje nelinearitu závislosti průtok/výkon (modrá křivka na obr. 10).
Nelinearita závisí na koeficientu termální účinnosti „Φ” tepelného výměníku.
V situaci, kdy přívodní voda má 7 °C, vratná 12 °C a okolní teplota je 24 °C, se koeficient Φ rovná 0,29.
Opak koeficientu Φ (1/0,29 ~ 3) udává tvar křivky v počátku. Protějšek koeficientu Φ se rovná 1/0,29 ~ 3, což znamená, že 10 % nárůst průtoku zvýší výkon 3 × 10 %, tj. 30 %. Otevření ventilu způsobí rychlé zvýšení výkonu.
Jakmile dosáhneme nominální hodnoty průtoku, koeficient udává tvar křivky. V této části křivky 10 % nárůst průtoku změní výkon jen 0,29 × 10 %, tj. cca 3 %.
Obr. 11
Je důležité vědět, že po většinu provozní doby (70–80 %) funguje soustava vytápění nebo chlazení na méně než 50 % výkonu a je třeba jen 20 % průtoku. Ideální stav by nastal, pokud bychom dokázali pro každý spotřebič „namíchat“ správnou teplotu přívodu a docílit požadovaného výkonu a současně zajistit nezbytný průtok.
Spotřebiče jsou však v soustavě zapojeny společně s jinými a teplota přívodu odpovídá tomu nejnáročnějšímu z nich, proto je regulace průtoku nezbytná, jinak dochází k dodávce většího výkonu, než je potřeba, a často ani regulace není schopna rychlý vzestup teploty v místnosti vykompenzovat.
V důsledku bude soustava s variabilním průtokem, regulovaná proměnnými regulátory (0–10 V), fungovat většinu času s průtokem do 20 % (obr. 11). Situace se zlepší, pokud je soustava rozdělena na určité zóny (např. severní a jižní strana), pro které můžeme připravit individuálně teplotu přívodu dle aktuálních povětrnostních podmínek a zátěže daného okruhu.
Naší doménou jsou vysoce efektivní řešení pro HVAC soustavy: udržování tlaku a kvality vody; vyvažování, regulace a ovládání; termostatická regulace včetně unikátní technologie AFC® s Eclipse Inside. Produkty značek Heimeier, TA a Pneumatex šetří čas, ...