Praktické příklady zapojení s dvoucestnými a třícestnými regulačními ventily TA (III)
Regulace spotřebiče dvoucestným regulačním ventilem a regulátorem tlakové diference
Článek je určen především odborníkům a obsahuje popis regulace spotřebiče s dvoucestným regulačním ventilem a regulátorem tlakové diference s uvedením základních výhod a nevýhod. Průvodce výpočtovým postupem konkrétního příkladu návrhu.
Popis zapojení okruhu:
- regulace spotřebiče změnou průtoku teplonosné látky
- proměnný průtok spotřebičem i primárním okruhem
- teplota přívodu je stejná jako teplota v přívodním potrubí primárního okruhu
- regulátor tlakové diference udržuje konstantní tlak před a za regulačním ventilem
Výhody:
- stabilizace tlakové diference přímo na regulačním ventilu
- vysoká autorita regulačního ventilu (blížící se hodnotě 1)
- oběhové čerpadlo primárního okruhu zajišťuje průtok okruhem spotřebiče
- řádné vychlazení zpátečky
- nízké tepelné ztráty potrubí
Upozornění:
- Při instalaci regulačního ventilu do přívodního potrubí a regulátoru tlakové diference do vratného potrubí není zabezpečeno vyrovnání expanzního objemu spotřebiče a dojde ke vzniku podtlaku při uzavřeném regulačním ventilu. Především v soustavách CZT dochází vychlazením deskových výměníku ke značným změnám teplot a dochází ke zavzdušnění okruhu spotřebiče vytvořeným podtlakem.
- Podtlak v okruhu spotřebiče může způsobit také přisátí kuželky regulátoru tlakové diference.
Zadání:
| Jmenovitý výkon spotřebiče QMAX | 280 | kW |
| Teplota přívodu tP | 89 | °C |
| Teplota zpátečky tZ | 60 | °C |
| Tlaková ztráta spotřebiče ΔpSPOTŘ | 40 | kPa |
| Dispoziční tlak ΔpDISP | 150 | kPa |
| Statický tlak soustavy pSTAT | 12 | Bar |
Navrhněte:
- regulační ventil s proporcionálně řízeným pohonem
- vyvažovací ventil
- regulátor tlakové diference
1. Výpočet průtočného množství:
2. Výběr regulátoru tlakové diference:
Při výběru RTD je nutno respektovat maximální rychlost proudění (do 2 m/s) a maximální dovolený průtok.
Hodnotu tlakové diference ΔpDT je nutno volit tak, aby následný návrh regulačního ventilu vyhovoval podmínce maximální povolené rychlosti pro regulační ventily do max. 3 m/s.
Hodnota tlakové diference ΔpDT má zásadní vliv na výpočet hodnoty Kvs regulačního ventilu a DN. Volte proto tuto hodnotu s ohledem na technické i ekonomické aspekty. Vyšší hodnota ΔpDT sníží Kvs - popřípadě DN ventilu, avšak vzroste rychlost proudění.
3. Výběr regulačního ventilu:
Z katalogových listů TA lze zvolit tyto regulační ventily:
- CV 216 RGA, DN 40, PN 16, Kvs = 20
- CV 216 GG, DN 40, PN 16, Kvs = 20
S ohledem na časté předimenzování výkonu lze zvolit CV 216 RGA DN 40 = 2.4 m/s (DN 50 = 1,5 m/s). V případě instalace v obytných budovách se doporučuje volit nižší rychlosti.
4. Výpočet skutečné tlakové ztráty regulačního ventilu CV 216 RGA DN 40/ Kvs = 20:
5. Volba regulátoru tlakové diference:
Hodnota tlakové diference ΔpDT = 36,2 kPa
Navrhneme regulátor tlakové diference DA 616 - s plynule nastavitelným rozsahem tlakové diference 15 - 60 kPa. DA 616 bude nastaven na hodnotu 36,2 kPa.
Dispoziční tlak pro návrh DA 616:
Výpočet Kv hodnoty DA 616:
Z katalogového listu TA DA 616 lze zvolit následující typy:
- DA 616, DN 32, Kvs = 15, PN 25, w = 3,3 m/s
- DA 616, DN 40, Kvs = 21, PN 25, w = 2,4 m/s
- DA 616, DN 50, Kvs = 32, PN 25, w = 1,5 m/s
Navrhneme DA 616, DN 50.
Výpočet skutečné tlakové ztráty DA 616 DN 50:
6. Návrh vyvažovacího ventilu:
Tlaková ztráta vyvažovacího ventilu
Pro jmenovitý průtok 12 040 l/h a tlakovou ztrátu 59,6 kPa zvolíme vyvažovací ventil STAD DN 50, nastavení 2,43 otáčky.
7. Výpočet autority regulačního ventilu:
Autorita ventilu bude ovlivněna pouze odchylkami tlakové diference na regulátoru DA 616. Odchylky tlakové diference regulátoru jsou zanedbatelné a nebudou mít vliv na regulační schopnost regulačního ventilu.
8. Regulační poměr regulačního ventilu:
Předpokládáme 10% výkon z jmenovitého výkonu, tj. QMIN = 28 000 W.
Regulátor tlakové diference DA 616 bude udržovat konstantní hodnotu tlakové diference na hodnotě 36 kPa. Pokles tlakové ztráty spotřebiče, vyvažovacího ventilu a pevných odporů způsobí snížení zdvihu kuželky RTD DA 616, který tím vykompenzuje vzestup dispozičního tlaku před regulačním ventilem.
Výpočet tlakové ztráty regulačního ventilu CV 216 RGA DN 40 při QMIN:
| průtočné množství | 1 204 l/h |
tlaková ztráta RV pak bude činit:
Výpočet hodnoty Kv min:
Výpočet regulačního poměru:
Regulační poměr regulačního ventilu CV 216 RGA je v katalogovém listu uveden jako teoretická hodnota 40:1. Výpočet vyhovuje. Rovnoprocentní regulační charakteristika je v tomto případě vyhovující a lze použít i regulační ventil s lineární charakteristikou.
9. Volba odpovídajícího pohonu regulačního ventilu:
Návrh pohonu:
- proporcionální řízení
- uzavírací tlak 150 kPa
Z katalogového listu TA CV 216 RGA zvolíme proporcionálně řízený pohon MC 55Y s uzavírací silou 0,6 kN, který pro DN 40 a Kvs 20 umožní uzavřít tlak až 250 kPa.
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, ...