Articol tehnic – Echilibrarea hidraulică
Noi moduri de echilibrare a
sistemelor cu două conducte
Obţinerea unui echilibru hidraulic superior în sistemele de
încălzire cu ajutorul robinetului Danfoss Dynamic Valve™
tip RA-DV şi al pompei cu viteză controlată Grundfos MAGNA3
dynamic.danfoss.com
Introducere
Consumul scăzut de energie în clădiri nu este un obiectiv uşor de
atins. Una dintre condiţiile obligatorii pentru a avea facturi mici la
căldură este îndeplinită atunci când componentele unui sistem de
încălzire funcţionează împreună. O metodă de reducere a consumului de energie constă în echilibrarea corectă a sistemului de încălzire, iar acest articol va explica modul în care robinetul Danfoss
Dynamic Valve™ tip RA-DV şi noua pompă Grundfos MAGNA3 cu
viteză controlată funcţionează excelent împreună pentru a atinge
acest obiectiv.
Vom analiza pentru început modul
în care compensăm variaţiile în caz
de sarcină parţială şi motivul pentru
care cerinţa de echilibrare a sistemului
de încălzire presupune controlul
debitului; pentru aceasta, este necesar
să controlăm, de asemenea, presiunea
diferenţială la nivel de robinete.
Vom arăta cum se poate realiza acest
lucru cu ajutorul robinetului Danfoss
Dynamic Valve™ tip RA-DV utilizat
împreună cu pompa cu viteză variabilă
controlată Grundfos MAGNA3; vom
analiza o instalaţie din Fredericia,
Danemarca, în care 60 de apartamente
dintr-o clădire cu 10 etaje primesc
căldură de la un sistem alcătuit din
două pompe Grundfos MAGNA3 care
deservesc două bucle de amestec ce
alimentează 10 coloane montante,
fiecare dintre acestea având montate
robinete manuale de reglare Danfoss
tip MSV. Această instalaţie a arătat că
utilizarea pompei cu viteză controlată
Grundfos MAGNA3 în combinaţie cu
robinetul Danfoss Dynamic Valve™
tip RA-DV asigură funcţionarea fără
probleme a unui sistem de încălzire.
În prezent, diferenţa constă în faptul
că debitul proiectat este uşor de setat
pentru fiecare radiator, iar punctul de
referinţă la nivel de pompă poate fi
setat cu ajutorul noului instrument
Danfoss dP tool™ (pentru măsurarea
presiunii diferenţiale) în combinaţie
cu aplicaţia Grundfos GO (care oferă
acces mobil la instrumentele online
Grundfos). Acest lucru nu asigură
doar optimizarea pompei şi cel mai
scăzut consum de energie, ci reduce
considerabil timpul de punere în
funcţiune a sistemului.
Este necesar ca sistemele de încălzire
să fie corect puse în funcţiune pentru a
asigura confort maxim şi cel mai redus
cost de funcţionare posibil. În urmă
cu ceva timp, punerea în funcţiune
corectă era un lucru complicat, care
necesita utilizarea mai multor robinete
şi instrumente de măsurare diferite.
2
Provocarea: echilibrarea sistemelor cu două conducte
Distribuirea neuniformă a căldurii între
unităţi – radiatoare unice sau apartamente – într-un sistem de încălzire
constituie o problemă de echilibrare.
Un sistem de încălzire este echilibrat
atunci când apa caldă este distribuită
în mod uniform, asigurând maximum
de confort şi cost minim de exploatare.
SARCINĂ
100%
75%
50%
25%
Sau, cu alte cuvinte, un sistem de
încălzire este echilibrat atunci când
debitul din întregul sistem corespunde
cu valorile debitului prevăzute la proiectarea sistemului. Aceasta reprezintă
principala provocare pentru numeroase sisteme cu două conducte.
Să analizăm mai întâi provocarea generală care apare la funcţionarea sistemelor cu două conducte. Profilul sarcinii
de mai jos arată felul în care sarcina se
schimbă în cursul unui sezon de încălzire în Europa. Doar în 420 de ore din
7000 de ore de încălzire avem nevoie
ca sistemul de încălzire să funcţioneze
la o capacitate de 100%.
428 1050 2450 3080
6% 15% 35% 44%
Pentru a compensa variaţiile sarcinii,
am montat pe fiecare radiator
sistemele noastre cu robinete
termostatice. Termostatul va reduce
debitul în radiator, menţinând
temperatura camerei la nivelul solicitat.
RAD RAD RAD
1 32
∆p
a.
ORE
Pe măsură ce pierderea presiunii
creşte în funcţie de rădăcina pătrată
a debitului, presiunea diferenţială
în robinetele primului radiator va fi
considerabil mai mare decât în ultimul
consumator, după cum se arată în
imaginea de mai jos.
∆p
b.
∆p
H
c.
a.
b.
c.
Q
3
Dat fiind că radiatoarele necesită debite diferite pentru a încălzi camerele, debitul maxim pentru robinetul fiecărui radiator
poate fi presetat. Graficul de mai jos arată presetarea pentru un robinet de radiator obişnuit. Presetarea poate fi reglată
între 1 şi 7 sau în „poziţia N”, care indică deschiderea maximă a robinetului.
Dacă sistemul de încălzire este dotat cu o pompă cu viteză constantă, presiunea diferenţială furnizată variază mult, după cum
se arată în imaginea următoare. Când debitul scade, valoarea delta P pentru fiecare robinet va creşte. În exemplul de mai sus,
debitul necesar pentru sarcina maximă este 37 l/h. Însă, atunci când presiunea diferenţială creşte (+0,2 bar), va creşte şi debitul,
aşa cum se arată, la 62 l/h = 67%.
2
Creştere Delta P
de la 0,1 bar la 0,3 bar
1
DEBIT
Încărcare 100% 420 de ore
Pe măsură ce debitul scade, presiunea diferenţială creşte într-o pompă cu viteză fixă.
100%
Concluzia este că, pentru a asigura debitul proiectat, este necesar să controlăm, de asemenea, presiunea diferenţială la nivel de
robinete. În continuare, vom analiza modul în care s-a realizat acest lucru.
4
Punerea în funcţiune pentru sistemele de încălzire cu
două conducte cu robinete statice vs robinete dinamice
Una din provocările majore constă în
faptul că sistemele de încălzire sunt
adesea construite şi proiectate pentru a
face faţă cerinţelor de încălzire valabile
pentru cele mai dificile situaţii, cum
ar fi atunci când temperaturile sunt
extrem de scăzute. Însă, dat fiind că
acest lucru se întâmplă doar de câteva
ori pe an (sau poate deloc), sistemul va
rămâne supradimensionat în tot restul
timpului. De regulă, acest lucru duce la
cheltuieli în plus pentru energie.
În exemplul următor, care ilustrează
punerea în funcţiune statică a unui
sistem de încălzire cu cerinţe dinamice,
vom analiza o instalaţie din Fredericia,
Danemarca, în care 60 de apartamente
dintr-o clădire cu 10 etaje primesc
căldură de la un sistem alcătuit din
două pompe Grundfos MAGNA3
cu viteză variabilă controlată, care
deservesc două bucle de amestec ce
alimentează 10 coloane montante, cu
un total de 273 de robinete de radiator
RA-N DN 10, fiecare având montate
robinete statice de reglare Danfoss
tip MSV. Clădirea este din 1972 şi a
fost renovată în 1985, inclusiv cu noi
ferestre şi faţadă nouă.
Fiecare dintre cele două bucle de
amestec deserveşte 10 coloane
montante în clădirea cu 10 etaje
din Fredericia, Danemarca.
5
Vom analiza acum modul de funcţiona-
20% 40% 50% 70% 100%
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]
0
1
2
3
4
5
6
7
[m]
H
MAX
MIN
H
re a sistemului, cu robinete statice de
reglare şi robinete statice de radiator,
cu presetare. Ulterior, vom efectua
acelaşi test, de data aceasta cu robinete dinamice. Testul se efectuează atât
pentru sarcina completă, cât şi pentru
sarcina parţială.
Totodată, a fost măsurată presiunea diferenţială în cel mai îndepărtat radiator
pentru a se verifica dacă există presiune suficientă pentru a se atinge debitul
proiectat pentru cel mai îndepărtat
radiator; în acest caz, presiunea este
de 10 kPa, iar debitul proiectat este de
30 l/h, prin urmare, presetarea va fi de
2,5 pentru robinetul de radiator.
H
p
[m]
[kPa]
7
60
50
40
30
20
10
MAX
6
5
4
3
2
1
0
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]
MIN
Pentru acest test, am setat modul de
control al pompei mai întâi la modul
de presiune proporţională, apoi la
modul de presiune constantă.
Am adăugat apoi noile robinete
Danfoss Dynamic Valve™ tip RA-DV în
combinaţie de noua pompă cu viteză
controlată Grundfos MAGNA3.
Pompa MAGNA3 poate fi setată la
modul de presiune proporţională,
care va activa pompa pentru a reduce
presiunea diferenţială furnizată atunci
când debitul scade. Consultaţi graficul
de jos din stânga.
[m]
7
MAX
6
5
4
3
2
1
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]
MIN
COOPERARE POMPĂ ŞI ROBINETE
PRESIUNE
CURBE POMPĂ
PUNCT DE FUNCŢIONARE
100%
85%
75%
70%
60%
+4,0
+3,0
+3,1
+4,4
PROIECTAT
CURBĂ CONTROL
ROBINET DE RADIATOR
CURBĂ SISTEM
DELTA P SUPLIMENTAR
ZONĂ LIMITĂ DEBIT
DEBIT
+
Linia roşie indică curba de control proporţional, iar linia verde arată presiunea diferenţială
minimă necesară pentru sistem. După cum se
poate observa din cercurile albastre, va exista
întotdeauna un surplus de presiune diferenţială
disponibilă. Prin urmare, este necesar ca pompa
şi robinetul dinamic de radiator să funcţioneze
bine împreună.
Cu toate că pompa MAGNA3 reduce
presiunea diferenţială furnizată, în caz
de sarcină parţială va exista încă un
surplus de delta P în robinetele de
radiator*, aşa cum se arată în tabelul de
mai jos.
În acest caz, problema principală este
că, deşi pompa cu viteză controlată
este de ajutor, nu poate să menţină
stabilă presiunea diferenţială; această
problemă este rezolvată de robinetele
dinamice independente de presiune.
Robinet static de radiator
Mod control,
pompă
Proporţional 10,2 kPa 18,0 kPa 7,8 kPa Creştere de 33%
Constant 10,2 kPa 27,3 kPa 17,1 kPa Creştere de 46%
Sarcină sistem
100%
Sarcină sistem 50% ΔP crescut
(cu sarcină 50%)
Debit crescut
Valori măsurate la cel mai îndepărtat radiator
Robinet dinamic de radiator
Mod control,
pompă
Proporţional 9,8 kPa 10,5 kPa 0,7 kPa Creştere < 1%
Constant 9,9 kPa 10,6 kPa 0,7 kPa Creştere < 1%
Sarcină sistem
100%
Sarcină sistem 50% ΔP crescut
(cu sarcină 50%)
Debit crescut
Valori măsurate la cel mai îndepărtat radiator
*Presupunem că sistemul de încălzire este un sistem tradiţional răspândit. Dacă nu este aşa,
iar sistemul este împărţit în mod egal în două sisteme paralele, modul de control optim va
fi cel cu presiunea constantă.
6
Din acest lucru deducem, aşadar, că
Debit [l/h]
robinetele statice de radiator cu sarcină
parţială de 50% vor aduce în radiatoare
o presiune crescută de (17,1– 7,8) =
Robinete de radiator, statice vs dinamice
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
9,3 kPa. Figura de mai jos ilustrează
ce înseamnă acest lucru în caz de
supradebit.
Robinet dinamic
Robinet static
Utilizarea instrumentului Danfoss dP tool™
pentru echilibrarea unui radiator.
Când presiunea diferenţială creşte de la
7,8 kPa la 17,1 kPa, debitul va creşte de
la 80 la 132 l/h, în vreme de robinetul
dinamic va menţine debitul constant.
Valoarea delta P crescută la sarcină
parţială ar crea supradebit şi ar creşte
factura la căldură, indicând astfel
necesitatea menţinerii unui control
corect al valorii delta P. Cu ajutorul
Debit [l/h]
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
debit max. RA-DV
robinetelor Danfoss Dynamic Valve™
tip RA-DV, debitul se menţine constant,
chiar şi când valoarea delta P se
modifică. Un controlor de presiune
diferenţială în robinetul RA-DV va
menţine scăderea presiunii în robinetul
de control la o valoare constantă, ceea
ce înseamnă că se va păstra un debit
constant prin robinetul RA-DV. Acest
lucru este ilustrat în graficul de mai jos.
Prin urmare, soluţia la problema
privind valoarea delta P suplimentară
este de a utiliza o pompă cu viteză
controlată precum Grundfos MAGNA3
şi robinetele Danfoss Dynamic Valve™
tip RA-DV, care vor asigura împreună
buna funcţionare a sistemului de
încălzire, aşa cum s-a demonstrat în
cazul din Fredericia discutat mai sus.
Instalaţia funcţionează de un an şi se
poate observa o reducere a costului de
funcţionare a pompei de aproximativ
57%, ceea ce înseamnă 980 kWh/an.
7
Optimizarea pompei
Dacă pompa funcţionează la parametri
optimi, se asigură cel mai scăzut consum de energie posibil. Optimizarea
pompei şi controlul presiunii proporţionale se pot realiza doar cu ajutorul
robinetelor dinamice de echilibrare. Punerea în funcţiune este uşor de realizat
cu ajutorul noului instrument Danfoss
dP tool™ (pentru măsurarea presiunii
diferenţiale) în combinaţie cu aplicaţia
Grundfos GO (care oferă acces mobil
la instrumentele online Grundfos), asigurând optimizarea pompei şi cel mai
scăzut consum de energie.
Danfoss dP tool™ este un instrument
deosebit de util, simplu şi unic pentru
punerea în funcţiune a sistemului,
Concluzie
Sistemele de încălzire superioare necesită un nivel sporit de atenţie la punerea în funcţiune, atunci când obiectivul
vizat constă în reducerea facturilor la
energie. Cu ajutorul noilor robinete
inovatoare Danfoss Dynamic Valve™ tip
RA-DV utilizate în combinaţie cu noua
pompă cu viteză variabilă controlată
Grundfos MAGNA3, acest lucru este,
în prezent, uşor de realizat. În cazul
din Fredericia, Danemarca, economiile
rezultate au reprezentat nu mai puţin
de 12% din factura de căldură. Acest lucru este posibil doar dacă utilizaţi noul
robinet dinamic Danfoss împreună cu
noua pompă Grundfos MAGNA3.
Este necesar ca sistemele de încălzire
să fie corect puse în funcţiune pentru a
asigura confort maxim şi cel mai redus
cost de funcţionare posibil. În urmă
cu ceva timp, punerea în funcţiune
corectă era un lucru complicat, care
necesita utilizarea mai multor robinete
şi instrumente de măsurare diferite.
măsurând presiunea diferenţială
disponibilă. Este montat la robinetul
critic, unde presiunea diferenţială este
cea mai scăzută. În modul cu sarcină
completă, valoarea delta P trebuie să
fie 10 kPa. Dacă presiunea diferenţială
este mai mică sau mai mare decât
această valoare, punctul de referinţă
este ajustat pentru pompa MAGNA3.
Punctul de referinţă este legat de presiunea diferenţială furnizată de pompă.
Trebuie reţinut că această valoare va
fi întotdeauna mai mare decât cea
măsurată la robinetul critic, deoarece
presiunea diferenţială scade în cadrul
sistemului.
Grundfos GO este o cutie de instru-
În prezent, diferenţa constă în faptul
că debitul proiectat este uşor de setat
pentru fiecare radiator, iar punctul de
referinţă la nivel de pompă poate fi
setat cu ajutorul noului instrument
Danfoss dP tool™ şi al aplicaţiei
Grundfos GO. Acest lucru nu asigură
doar funcţionarea la parametri optimi,
ci reduce considerabil timpul de
punere în funcţiune a sistemului.
Astfel, dvs., în calitate de inginer
consultant, veţi constata că există
numeroase motive să căutaţi
mijloacele de reducere potenţială a
energiei disponibile în multe asociaţii
de locatari.
Rene Hansen, Anders Nielsen,
Danfoss Grundfos
Iunie 2015
mente mobilă, destinată utilizatorilor
profesionişti aflaţi în deplasare. Este cea
mai cuprinzătoare platformă pentru
controlul mobil şi pentru selectarea pompei, incluzând date privind
dimensionarea şi înlocuirea, precum şi
documentaţie de specialitate; poate fi
descărcată pe orice dispozitiv cu iOs
sau Android.
Dacă aţi parcurs aceşti paşi, v-aţi asigurat că sistemul energetic a fost pus
în funcţiune în mod corect, nu doar
în condiţiile de debit proiectat, ci, mai
ales şi mai important, în condiţiile de
debit parţial. Rezultatul va consta în cel
mai redus consum de energie posibil
pentru întregul sistem de încălzire.
Grundfos GO pentru Android şi iOS.
Danfoss s.r.l. · Sos. Oltenitei 208 · Popestri-Leordeni · Jud. Ilfov · Cod postal 077160 · Romania
Tel: +40 31 222 21 01 · +40 31 333 33 01 · Fax: +40 31 222 21 08 · E-mail: danfoss.ro@danfoss.com · www.danfoss.ro
VFGWK146 © Copyright Danfoss | ... | 2015.11
Loading...