Regulace topných a chladicích systémů (V)
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.
Tento článek navazuje na
- úvodní díl seriálu vzorových řešení topných, chladicích a vodovodních instalací, který obsahuje úvod k regulaci topných a chladicích systémů a první příklad: Soustava s proměnným průtokem, typické využití pro fan-coilové jednotky topných-chladicích systémů a všech druzích koncových jednotek (např. AHU)
- článek Regulace topných a chladicích systémů (II) obsahuje druhý příklad: Soustava s proměnným průtokem, typické využití u povrchových topných-chladicích systémů, kde se používá totéž zařízení pro topení i chlazení
- článek Regulace topných a chladicích systémů (III) obsahuje třetí příklad soustavy s proměnným průtokem s přímočinnou regulací teploty v místnosti, kde je proměnný průtok v rozvodném potrubí a stálý diferenční tlak v obou větvích nezávisle na oscilacích tlaku v soustavě. Tak se redukuje většina nežádoucího nadprůtoku a eliminují se problémy s hlučností při běhu na částečnou zátěž.
- článek Regulace topných a chladicích systémů (IV)popisuje vzorové řešení pro soustavu s proměnným průtokem, typickou u dvoutrubkových soustav velkoplošného vytápění (stěnové či podlahové vytápění) s rozdělovači a individuální regulací teploty v místnosti, u které zaručujeme proměnný průtok v distribuční síti a stálý diferenční tlak na obou manifoldech nezávisle na dočasném zatížení a na oscilaci tlaku v soustavě.
Soustava s proměnným průtokem s automatickou regulací teploty v soustavě distribuce teplé vody
U této aplikace je zajištěn proměnný průtok v DHW cirkulačním potrubí a stálá výtoková teplota nezávisle na vzdálenosti od zásobníku vody a na aktuální spotřebě teplé vody. Tak se snižuje množství cirkulované vody. S dodatečným příslušenstvím je možná termální desinfekce.
Systémová analýza
1 Návrh
- ZJEDNODUŠENÝ VÝPOČET je nutný pro přímočinné regulační ventily, Kvs a autoritu ventilu
- Zjednodušený hydraulický výpočet nutný – jen ohledně potrubí
- Není nutný výpočet přednastavení
- Výpočet dopravního tlaku čerpadla dle nominálního průtoku
- Doporučujeme použití pohonu s proměnnými otáčkami
2 Provozní náklady
- NÍZKÉ čerpací náklady F)
- Tepelné ztráty v oběhovém potrubí jsou minimalizovány
- Vhodná je optimalizace dopravního tlaku čerpadla J)
- Přímočinné (proporční) regulační ventily – zaručují stálou výtokovou teplotu Z)
- Znovuuvedení soustavy do provozu C) není nutné
- VVysoká účinnost ohřívače díky vyššímu ΔT v soustavě
- Pohon s proměnnými otáčkami snižuje spotřebu energie a poskytuje ochranu čerpadla
3 Investice
- Investiční náklady I) – STŘEDNÍ: MTCV je dražší než manuální ventil (krátký reakční čas)
- NIŽŠÍ instalační náklady I) – partnerský ventil není třeba N)
- Uvedení soustavy do provozu není nutné B)
- Doporučuje se čerpadlo s proměnnými otáčkami S) (konstantní tlaková charakteristika)
4 Navrženo pro rychlou instalaci
- Stabilní teplota oběhu, vysoký komfort
- Vyvažování při plné i částečné zátěži – VELMI DOBRÉ
- Čerpadlo s proměnnými otáčkami a dobrou účinností ohřívače/mrazícího zařízení zajišťuje úsporu energie T)
5 Jiné
- Není nadprůtok, cirkulující průtok odpovídá aktuální potřebě (v případě použití, kdy přívodní potrubí je teplé, MTCV omezuje cirkulaci)
- S dodatečným příslušenstvím je možná termální desinfekce
Soustava s proměnným průtokem a automatickou regulací teploty soustavy distribuce teplé vody
U této aplikace je zajištěn proměnný průtok v cirkulačním potrubí DHW a stálá teplota při odběru, nezávisle na vzdálenosti ohřívače a dočasném odběru teplé vody. Tím se snižuje množství cirkulační vody ve všech fázích. Ventily TVM také zajišťují stálou teplotu při odběru z hlediska období tepelné dezinfekce. Tepelná dezinfekce je řízena elektronickým zařízením CCR2 a je ji možno provádět za použití dodatečného vybavení.)
Systémová analýza
1 Návrh
- ZJEDNODUŠENÝ VÝPOČET nutný pro ventily s přímočinnou regulací: Kvs a autorita ventilu
- Zjednodušený hydraulický výpočet nutný – jen s ohledem na potrubí
- Není nutný výpočet přednastavení
- Výpočet dopravního tlaku čerpadla dle nominálního průtoku
2 Provozní náklady
- NÍZKÉ čerpací náklady F)
- Tepelné ztráty v oběhovém potrubí jsou minimalizovány
- Vhodná je optimalizace dopravního tlaku čerpadla J)
- Přímočinné (proporční) regulační ventily – zaručují stálou výtokovou teplotu Z)
- Znovuuvedení soustavy do provozu C) není nutné
- Vysoká účinnost ohřívače díky vyššímu ΔT v soustavě
3 Investice
- Investiční náklady I) – VYSOKÉ: ohledně regulačního vybavení (dražší MTCV a CCR, dále (nepovinně) ventil k míchání teplot a ovládání desinfekce)
- NIŽŠÍ instalační náklady I) – partnerský ventil není třeba N)
- Uvedení soustavy do provozu B) není nutné
- Doporučuje se čerpadlo s proměnnými otáčkami S) (konstantní tlaková charakteristika)
4 Navrženo pro rychlou instalaci
- Stabilní oběhová teplota, vysoký komfort
- Vyvažování při plné i částečné zátěži – VELMI DOBRÉ
- Čerpadlo s proměnnými otáčkami a dobrou účinností ohřívače/chladicího zařízení zajišťuje úsporu energie T)
5 Jiné
- Není nadprůtok, cirkulující průtok odpovídá aktuální potřebě (v případě použití, kdy přívodní potrubí je teplé, MTCV omezuje cirkulaci)
- Spravedlivé účtování nákladů díky stejné výtokové teplotě (v případě použití TMV)
- Termální desinfekce Q) soustavy je vynikající – programovatelná a optimalizovatelná
- Záznam teplot pomocí CCR2
NEDOPORUČENÁ APLIKACE (nesprávná funkce, provozní problémy, neefektivní)
Soustava s konstantním průtokem s manuálním vyvažováním v soustavě distribuce teplé vody
U této aplikace je zaručen konstantní průtok v distribuci teplé vody nezávisle na aktuální spotřebě vody.)
Systémová analýza
1 Návrh
- TRADIČNÍ VÝPOČET A): Kvs manuálního seřizovacího ventilu
- Komplikovaný výpočet požadovaného průtoku v okruhu, podle tlakové ztráty teplé vody a cirkulačním potrubí
- Výpočet dopravního tlaku čerpadla dle nominálního průtoku
2 Provozní náklady
- VYSOKÉ čerpací náklady F) – čerpadlo se stálou rychlostí
- Velké TEPELNÉ ZTRÁTY v okruhu potrubí
- Není možná optimalizace čerpadla J)
- Opětovné uvedení soustavy do provozu C) je nutné
- Nižší efektivita ohřívače kvůli vysoké teplotě vratné vody
3 Investice
- Investiční náklady I) – NÍZKÉ (levné MBV, čerpadlo se stálou rychlostí)
- Vyšší instalační náklady I) – jsou nutné partnerské ventily N)
- Uvedení soustavy do provozu je nutné B)
4 Navrženo pro rychlou instalaci
- Nestálá výtoková teplota ZQ) (závisí na vzdálenosti od nádrže DHW M))
- Vyvažování při plné i částečné zátěži – PŘIJATELNÉ
- Čerpadlo s proměnnými otáčkami se nedoporučuje, velké tepelné ztráty v potrubí – ŽÁDNÁ úspora energie T)
5 Jiné
- VYSOKÝ NADPRŮTOK, cirkulující průtok je konstantní a nezávislý na aktuální spotřebě
- Spravedlivé rozúčtování nákladů není možné kvůli různým výtokovým teplotám
- Čerpadlo zpravidla předimenzováno
- Tepelná dezinfekce Q) soustavy je drahá
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 ...
