Regulace topných a chladicích systémů (II)
AKTUALIZACE ČLÁNKU 5/2014
Hlavním účelem balančních ventilů je vyvážení hydraulických okruhů topných a chladicích systémů. 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.
Tento článek navazuje na úvodní díl seriálu vzorových řešení topných, chladicích a vodovodních instalací.
V systémech 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 u velkoplošných vytápěcích-chladicích soustav, kde se používá totéž zařízení pro vytápění i chlazení
U této aplikace je zajištěn proměnný průtok ve vytápěcí i chladicí distribuční síti nezávisle na sobě navzájem. Je zajištěno omezení (či regulace) průtoku sekvenčně (vytápění nebo chlazení) u koncových jednotek nezávisle na oscilacích tlaku v soustavě. Tak lze eliminovat nadprůtok během celého provozu.
Systémová analýza
1. Návrh
- JEDNODUCHÁ METODA VÝPOČTU: není nutný výpočet Kvs, autority ani vypočet přednastavení
- AUTORITA 100 % – na tlaku nezávislá regulace ve vytápěcí i chladicí distribuční síti nezávisle na sobě navzájem
- Zjednodušený výpočet nastavení průtoku, podle spotřeby tepla
- Výpočet dopravního tlaku čerpadla dle min Δp na ventilu a tlakové ztráty v soustavě při nominálním průtoku
- Zónový ventil je nutný pro sekvenční řízení topení a chlazení
2. Provozní náklady
- NEJNIŽŠÍ čerpací náklady F) (nehrozí nadprůtok)
- Tepelné ztráty i tepelné zisky v potrubí jsou minimální
- Nejnižší potřeba dopravního tlaku čerpadla
- Doporučuje se optimalizace dopravního tlaku čerpadla J)
- Regulační ventily – 100% AUTORITA a nejvyšší účinnost – minimum oscilace teploty v místnosti K)
- Uvedení soustavy do provozu B) není nutné
3. Investice
- Investiční náklady I) – STŘEDNÍ (2 ks PIBCV pro vyvážení a 2 ks pro zónovou regulaci)
- Už žádný hydraulický prvek v soustavě, pouze zónový ventil pro sekvenční řízení
- Dvakrát dva ventily pro každou koncovou jednotku (střední instalační náklady I))
- Zprovoznění soustavy není nutné B)
- Doporučuje se čerpadlo s proměnnými otáčkami S)
4. Navrženo pro rychlou instalaci
- Hydraulická regulace pouze u vytápěcích/chladicích jednotek se 100% autoritou
- Uvedení do provozu při plné i částečné zátěži – VYNIKAJÍCÍ
- Zprovoznění není nutné vůbec – pouze nastavení průtoku
- Nízká oscilace teploty v místnosti K)
- Čerpadlo s proměnnými otáčkami zajišťuje nejvyšší úsporu energie T)
5. Jiné
- PIBCV dokáže zavírat při 6 bar
- Nehrozí nadprůtok L)
- Obvykle optimalizované na dané čerpadlo
- Minimální celková spotřeba energie, MAXIMÁLNÍ ÚSPORA ENERGIE
- Elektrické zapojení dovoluje paralelní funkce vytápění a chlazení
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 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 ...