Regulace topných a chladicích systémů (III)

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: Systém s proměnným průtokem, typické využití u povrchových topných-chladicích systémů, kde se používá totéž zařízení pro topení i chlazení

Soustava s proměnným průtokem, typické využití v FCU, povrchových a jiných typech kombinovaných topných/chladících systémů s přímočinnou regulací teploty v místnosti

U této aplikace^*) je proměnný průtok v rozvodném potrubí a stálý diferenční tlak v obou větvích nezávisle na oscilacích tlaku v systému. Tak se redukuje většina nežádoucího nadprůtoku a eliminují se problémy s hlučností při běhu na částečnou zátěž.

Systémová analýza

1 Návrh

• U PŘÍMOČINNÝCH REGULAČNÍCH VENTILŮ JE NUTNÝ TRADIČNÍ VÝPOČET ^A): Kvs a autorita ventilu
• Zjednodušený hydraulický výpočet (můžete systém rozdělit podle regulované smyčky Δp)
• Je nutný výpočet přednastavení v rámci regulované smyčky
• Výpočet výtlačné výšky čerpadla dle nominálního průtoku

2 Provozní náklady

• NÍZKÉ čerpací náklady ^F) (omezená délka smyčky kvůli riziku nadprůtoku)
• Tepelné ztráty a zahřívání v potrubí jsou velmi nízké
• Vyšší potřebná výtlačná výška čerpadla – nutný další regulátor ztráty tlaku Δp
• Hodí se optimalizace výtlačné výšky čerpadla ^J)
• Přímočinné (proporční) regulační ventily – nízká oscilace teploty v místnosti ^K)
• Opětovné uvedení systému do provozu ^C) není nutné
• Vyšší efektivita boileru a chladícího zařízení je dosažena díky většímu ΔT v systému

3 Investice

• Nízké investiční náklady ^I) – vysoké požadavky na regulaci (2cestné ventily + SARC; ABPC smyčkami a dále čidlo vlhkosti pro povrchové chlazení)
• NÍZKÉ instalační náklady ^I) – elektronická elektroinstalace není nutná
• Uvedení systému do provozu ^B) není nutné, stačí pouze přednastavit ventilová tělesa na požadované hodnoty
• Doporučuje se čerpadlo s proměnnými otáčkami ^S) (konstantní charakteristika)

4 Navrženo pro rychlou instalaci

• Stabilní teplota v místnosti ^Y) (SARC), vysoký komfort
• Hydraulická regulace pouze koncových topných/chladících jednotek
• Vyvažování při plné i částečné zátěži – DOBRÉ
• Čerpadlo s proměnnými otáčkami a dobrá účinnost boileru/chladícího zařízení zajišťují úsporu energie ^T)
• Regulace průtoku v bočních větvích je řešeno přednastavením regulačních ventilů

5 Jiné

• Uzavírací tlak zónových ventilů by měl být o 50 % vyšší než nastavení tlaku (tojúhelníček) na regulátoru
• Mírný nadprůtok při částečném zatížení (kompenzace přímočinným regulátorem)
• Čerpadlo je obvykle předimenzováno a přetíženo, aby se při SARC dosáhlo normální autority
• Čidlo vlhkosti je nutné při chlazení povrchu, aby v místnosti nedocházelo ke kondenzaci

---

Poznámky

*Doporučený – správná funkce, vysoká efektivita

**Přijatelné – 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 celý hydraulický systém 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 systému 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 =  Dp MCVDp MCV + Dp 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 systému či jednotce, který se po celé období provozu nemění.

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

I Investiční (instalační) náklady: celá finanční 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: V případě elektricky řízené spotřeby čerpadla lze redukovat výtlačnou výšku čerpadla do bodu, kde je zajištěn v celém systému 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 Žádný nadprůtok: Stálý 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 systému soustavně kolísá podle aktuální zátěže. Závisí na externích okolnostech jako je sluneční svit a interní tepelné zisky či obsazenost místnosti.

P Chybějící obtok: V případě aplikace FCU s 3cestným či 4cestným 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 stáčecí 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 systémů.

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 systému.

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 systémech, kde topení a chlazení nemůže fungovat současně, musí systém přepínat mezi těmito režimy provozu.

X Třída „A“: Místnosti jsou klasifikovány 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 Stáčecí teplota: Teplota, která se okamžitě objeví, jakmile se otevře kohoutek.