Thermostatisch gesteuerte Kühlwasserregler
werden zur stufenlosen, proportionalen
Regelung des Durchflusses verwendet, je nach
gewählter Einstellung und Fühlertemperatur.
Das Danfoss-Programm an thermostatgesteuerten Kühlwasserreglern umfasst u. a. eine
Reihe industrieller Produkte sowohl zur Kälte- als
auch Wärmeregelung. Die Ventile sind selbsttätig,
d. h. sie arbeiten ohne Zufuhr von Hilfsenergie,
wie z. B. elektrischem Strom oder Druckluft.
Da die Ventile den Durchfluss kontinuierlich an
den Bedarf anpassen, eignen sie sich vor allem
zur Temperaturregelung.
Die gewünschte Temperatur wird konstant
gehalten – und zwar ohne unnötigen Verbrauch
von:
• Kühlwasser in Kühlsystemen;
• Warmwasser oder Dampf in Heizungssystemen
Auf diese Weise kann ein wirtschaftlicher Betrieb
erzielt werden.
ist und das Ventil eingebaut wurde, kommt es zu
folgendem Funktionsablauf:
1. Im Fühler baut sich ein temperaturabhängiger
Druck (Dampfdruck der Füllflüssigkeit) auf.
2. Über den Balg wird der Druck auf das Ventil
übertragen, wo er als Öffnungs- oder Schließkraft
wirkt.
3. Mit dem Handrad und der Feder des
Einstellungsteils wird eine Kraft erzeugt,
Abb. 1
die dem Balg entgegenwirkt.
4. Sind die beiden entgegengesetzten Kräfte im
Gleichgewicht, verbleibt die Ventilspindel in
ihrer Stellung.
5. Wird die Fühlertemperatur (oder die
FJVA-Ventile bestehen aus drei
Hauptelementen:
1. Abb. 1: Einstellungsteil mit
Handrad, Einstellfeder und
Einstellskala
2. Abb. 2: Ventilkörper mit Düse,
Ventilkegel und
Dichtungselementen
3. Abb. 3: Fühler im hermetisch
abgedichteten thermostatischen Element
Abb. 2
Abb. 3
Einstellung) verändert, verschiebt sich der
Gleichgewichtspunkt und die Ventilspindel
bewegt sich, bis das Gleichgewicht
wiederhergestellt bzw. bis das Ventil
voll geöffnet oder geschlossen ist.
6. Die Veränderung des Durchflusses verhält sich
annähernd proportional zur Änderung der
Fühlertemperatur.
7. Die Abbildungen zeigen ein FJVAKühlwasserventil; das Funktionsprinzip
gilt jedoch für alle Typen thermostatischer
Ventile.
AnwendungFJVA-Ventile sind für Anwendungen geeignet,
bei denen die Verwendung eines Kapillarrohrs
z. B. aufgrund von Installationsproblemen
nicht ratsam ist. Dies ist vor allem der Fall bei
Anwendungen mit gemäßigten Regelgenauigkeitsanforderungen und bei Anwendungen, bei
denen ein integrierter Bypass hinnehmbar ist.
Im FJVA kommt das gesamte Balgelement als
Abb. 4
Ventilkörper mit Bypass
Fühler zum Einsatz. Das Ventil reagiert auf die
Kühlwassertemperatur, weshalb es immer im
Rücklauf montiert werden muss. Auf diese Weise
findet auch eine indirekte Regelung statt.
Um sicherzustellen, dass die Medientemperatur
das thermostatische Element bei geschlossenem
Ventil beeinflusst, sorgt ein Bypass im Ventil
(siehe Abb. 4) für einen konstanten minimalen
Durchfluss im Ventil.
Ventile dieser Art arbeiten mit erheblich längeren
Zeitkonstanten als AVTA-Ventile, bei denen
der Fühler an der Stelle montiert ist, an dem
die Temperatur geregelt wird. FJVA werden
hauptsächlich in Systemen eingesetzt, in denen
keine großen und plötzlichen Laständerungen
auftreten.
3Ventilkörper und übrige MetallteileGeschmiedetes Messing
4VentilkegelNitril-Butadien-Kautschuk (NBR)
5VentilsitzEdelstahl
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)
Installation
Die Ventile können in beliebiger Position
installiert werden. Ein Pfeil auf dem
Ventilgehäuse zeigt die Durchflussrichtung an.
Die FJVA-Ventile sind mit den Buchstaben
„RA“ gekennzeichnet, die oben auf dem Ventil
sichtbar sind. Es wird empfohlen, einen FV-Filter
vor dem Ventil einzubauen.
Bei Verwendung einer Befestigungskonsole
(siehe „Zubehör“) muss diese stets zwischen
dem Ventilgehäuse und dem Einstellungsteil
(siehe Abbildung) angebracht werden.
Bei der Bemessung und Auswahl thermostatisch
geregelter
Kühlwasserventile ist vor allem
darauf zu achten, dass das Ventil zu jeder Zeit,
unabhängig von der Last, die notwendige
Kühlwassermenge liefern kann. Um die passende
Ventilgröße auswählen zu können, muss daher
die benötigte Kühlleistung genau bekannt sein.
Das Ventil sollte nicht zu sehr überdimensioniert
sein, damit das Risiko einer instabilen Regelung
(Pendeln) vermieden werden kann. Die Wahl
der Füllflüssigkeit hängt von der konstant
zu haltenden Temperatur und den vorher
beschriebenen individuellen Eigenschaften
der einzelnen Ventiltypen ab.
In der Regel ist das kleinste Ventil auszuwählen,
mit dem sich ein ausreichender Durchfluss sicher
gewährleisten lässt.
Ventilgröße
Folgende Daten werden zur Auswahl der
Ventilgröße herangezogen:
y Benötigte Kühlwassermenge, Q [m3/h];
y Temperaturanstieg im Kühlwasser, ∆t [°C];y Differenzdruck über dem Ventil, ∆p [bar]
Bei voll geöffnetem Ventil sollte der Differenzdruck
ungefähr 50% des gesamten Druckabfalls im
Kühlsystem betragen.
Die Diagramme auf den Seiten 6 und 7 sollen
Ihnen die Bemessung der Ventile erleichtern.
Abb. 5: Abhängigkeit zwischen
Wärmemenge [kW] und
Kühlwassermenge
Abb. 6: Kennlinien der Kv-Werte
Abb. 7: Betriebsbereich der Ventile
Abb. 8: Durchfluss als Funktion des
Druckabfalls ∆p
Abb. 5
Heizung oder Kühlung mit Wasser
Beispiel:
Benötigte Kühlleistung: 10 kW mit ∆t = 10 °C.
Erforderlicher Durchfluss 0,85 m3/h
Abb. 6
Abhängigkeit zwischen Wassermenge und Druckabfall über dem Ventil
Beispiel:
Durchfluss: 0,85 m3/h bei Druckabfall von 1,5 bar.
Der Kv-Wert beträgt 0,7 m3/h.
Abb. 7
Nomogramm, gibt die Kv-Bereiche der Ventile an
Die Kv-Werte geben immer den Wasserdurchfluss
in m3/h bei einem Druckabfall ∆p von 1 bar an.
Bei der Auswahl des Ventils sollte darauf geachtet
werden, dass der Kv-Wert in der Mitte des
Regelbereichs liegt.
Beispiel:
FJVA 15 sind für einen Kv-Wert von 0,7 am besten
geeignet.