Tehniline artikkel - hüdrauliline tasakaalustamine
Uued viisid kahetorusüsteemide
tasakaalustamiseks
Kuidas saavutada küttesüsteemides esmaklassiline hüdrauliline
tasakaal, kasutades Danfossi ventiili Dynamic Valve™
RA-DV ja Grundfosi MAGNA3 juhitava kiirusega pumpa
dynamic.danfoss.com
Sissejuhatus
Hoonete madalat energiatarbimist on raske saavutada. Küttesüsteemi komponentide koos töötamise tagamine on väikeste
küttearvete eelduseks. Madala energiatarbimise tagamise
aluseks on küttesüsteemi õige tasakaalustamine. See artikkel
selgitab, kuidas Danfossi uus ventiil Dynamic Valve™ RA-DV ja
Grundfosi uus MAGNA3 juhitava kiirusega pump selle saavutamiseks suurepäraselt koos töötavad.
Esmalt vaatame, kuidas kompenseerida
kõikumisi osalisel koormusel ning kuidas nõue küttesüsteemi tasakaalustada
tähendab vooluhulga reguleerimist;
selle saavutamiseks peame reguleerima diferentsiaalrõhku ka üle ventiilide.
Näitame, kuidas seda teha saab,
kasutades Danfossi ventiili Dynamic
Valve™ RA-DV koos Grundfosi MAGNA3
muutuva kiirusega pumbaga. Vaatame
paigaldist Taanis Fredericias, kus 60
korteriga 10-korruselise hoone küttesüsteem on varustatud kahe Grundfosi
MAGNA3 pumbaga, mis teenindavad
kaht segamiskontuuri, millest kumbki
varustab kümmet püstikut ja millest
igale on paigaldatud Danfossi MSV
manuaalsed tasakaalustusventiilid.
Sellest paigaldisest ilmnes, et juhitava
kiirusega Grundfosi MAGNA3 pumba ja
Danfossi ventiili Dynamic Valve™ RA-DV
kombinatsioon tagab küttesüsteemi
probleemivaba toimimise.
Täna on erinevus selles, et arvutatud vooluhulka saab kerge vaevaga
seadistada igal radiaatoril ja pumba
tööpunkti saab määrata Danfossi uue
tööriistaga dP tool™ (diferentsiaalrõhu
mõõtmiseks) koos Grundfosi GO programmiga (mobiilne juurdepääs Grundfosi veebipõhisele tööriistale). See
ainult ei taga pumba optimeerimise ja
väikseima energiatarbe, vaid vähendab
märkimisväärselt ka esmaseadistusele
kuluvat aega.
Küttesüsteemid tuleb korralikult
esmaseadistada, et tagada parim
mugavus ja võimalikult madalad
toimimise kulud. Varem oli esmane
seadistamine keeruline, sest tuli
kasutada mitut eri tüüpi ventiile ja
mõõteseadmeid.
2
Väljakutse:
kahetorusüsteemide tasakaalustamine
Soojuse ebaühtlane jaotumine
küttesüsteemi üksuste – üksikute
radiaatorite või korterite – vahel
on see, millele me viitame kui
tasakaalustamise probleemile.
Küttesüsteem on tasakaalustatud,
kui tagatud on soojuskandja
ühtlane jaotumine, tagades sellega
maksimaalse mugavuse minimaalsete
ekspluatatsioonikuludega.
KOORMUS
100%
75%
50%
25%
Teisisõnu öeldes on küttesüsteem
tasakaalus, kui vooluhulk kogu süsteemis vastab projekteeritud/arvutatud
vooluhulgale See on peamine väljakutse paljudele kahetorusüsteemidele
Vaatame kõigepealt üldiseid probleeme kahetoruküttesüsteemide töötamisel. Alltoodud koormuse profiil näitab,
kuidas koormus muutub kütteperioodi
jooksul Euroopas. Me vajame küttesüsteemi 100% võimsust ainult 420 tunni
kestel 7000 küttetunnist.
428 1050 2450 3080
6% 15% 35% 44%
Koormuse kõikumiste kompenseerimiseks varustame oma süsteemis kõik
radiaatorid termostaatventiilidega.
Termostaat vähendab vooluhulka
läbi üksiku radiaatori ja tagab soovitud
ruumitemperatuuri hoidmise.
RAD RAD RAD
1 32
∆p
a.
TUNNID
Kuna rõhukadu suureneb ruutsõltuvuses vooluhulga muutusega, on
diferentsiaalrõhk üle esimeste radiaatoriventiilide oluliselt suurem, kui on
viimase tarbija juures. Vt alltoodud
joonist.
∆p
b.
∆p
H
c.
a.
b.
c.
Q
3
Kuna erinevad radiaatorid vajavad kõnealuse ruumi kütmiseks erinevat vooluhulka, on võimalik igal radiaatoriventiilil suurim
vooluhulk eelseadistada. Tüüpilise radiaatoriventiili eelseadistus on näha alltoodud joonisel. Eelseadistuse saab reguleerida
vahemikus 1–7 ja lõpuks „N-asend”, mis tähistab täielikult avatud ventiili.
Kui küttesüsteem on varustatud muutumatu kiirusega pumbaga, erineb diferentsiaalrõhk olulisel määral, nagu on näidatud
alloleval joonisel. Kui vooluhulk väheneb, suureneb delta P üksikus ventiilis. Ülaltoodud näites on vajalik vooluhulk maksimaalsel
koormusel 37 l/h. Kui aga diferentsiaalrõhk suureneb (+0,2 bar), suureneb vooluhulk väärtusele 62 l/h = 67%.
2
Delta P suureneb
0,1 baarilt kuni
0,3 baarini
1
VOOLUHULK
100% koormus 420 tundi
Kui vooluhulk väheneb, suureneb diferentsiaalrõhk muutumatu kiirusega pumbas.
100%
Järelikult peab arvutatud vooluhulga saavutamiseks reguleerima diferentsiaalrõhku ka üle ventiilide. Vaatame nüüd,
kuidas seda tehti.
4
Kahetorusüsteemidestaatiline vs
dünaamiline esmaseadistamine
Peamiseks väljakutseks
on, et küttesüsteemid on
sageli ehitatud ja projekteeritud
vastama soojusvajadustele kõige
keerulisemates olukordades, näiteks
kui välistemperatuur on äärmiselt
madal. Aga kuna see esineb ainult
mõnel korral aastas (kui üldse),
on süsteem ülejäänud perioodiks
üledimensioneeritud. Tavaliselt on selle
tulemuseks energia liigne kulutamine.
Järgmiseks näiteks küttesüsteemi
staatilise esmaseadistamise kohta koos
dünaamiliste nõuetega on paigaldis
Taanis Fredericias, kus 60 korterga
10-korruselise hoone küttesüsteem
on varutatud kahe Grundfosi
MAGNA3 juhitava kiirusega pumbaga,
mis teenindavad kaht segamiskontuuri,
millest kumbki varustab kümmet
püstikut, millel on kokku 273 RA-N
DN 10 radiaatoriventiili ning igale
püstikule on paigaldatud Danfossi MSV
staatilised tasakaalustamisventiilid.
Hoone pärineb aastast 1972 ja see
renoveeriti aastal 1985 (uued aknad
ja fassaad).
Kaks segamiskontuuri varustavad
kumbki 10 püstikut 10-korruselises
kortermajas Taanis Fredericias.
5
Nüüd vaatame, kuidas süsteem töötab
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
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]
staatiliste tasakaalustamisventiilide ja
staatiliste radiaatoriventiilidega (eelseadistusega). Hiljem tehakse sama katse,
kuid siis juba dünaamiliste ventiilidega.
Katset ei teostata ainult täiskoormusel,
vaid ka osalisel koormusel.
Samal ajal mõõdetakse kõige kaugemal
asuval radiaatoril diferentsiaalrõhku,
et veenduda vajaliku rõhu olemasolus
süsteemis. See on vajalik, et arvutatud
vooluhulk jõuaks kõige kaugemasse
radiaatorisse. Antud juhul on see 10 kP
ja arvutatud vooluhulk on 30 l/h, seega
radiaatoriventiili eelseadistus on 2,5.
Katse ajal seadistasime pumba töörežiimiiks esimesena proportsionaalse
rõhu režiimi ja teisena konstantse rõhu
režiimi.
Lisasime ka Danfossi uue ventiili Dynamic Valve™ RA-DV koos Grundfosi
uue MAGNA3 juhitava kiirusega
pumbaga.
MAGNA3 pumba saab seadistada
proportsionaalse rõhu režiimile, mis
võimaldab pumbal diferentsiaalrõhku
vähendada, kui vooluhulk väheneb.
Vaadake all vasakaul olevat graafikut.
PUMBA JA VENTIILIDE KOOSTÖÖ
RÕHK
PUMBA KÕVERAD
PROJEKTEERITUD
100%
85%
75%
70%
+4,4
60%
20% 40% 50% 70% 100%
+4,0
+3,0
+3,1
TÖÖPUNKT
KONTROLLKÕVER
RADIAATORIVENTIIL
SÜSTEEMIKÕVER
TÄIENDAV DELTA P
VOOLUHULGA PIIRAMISE ALA
VOOLUHULK
+
Punane joon näitab proportsionaalse režiimi
kõverat ja roheline joon madalaimat vajalikku
diferentsiaalrõhku süsteemis. Sinistest ringidest
on näha, et alati on olemas saadaoleva diferentsiaalrõhu varu. Seega on meil vaja, et pump ja
dünaamiline radiaatoriventiil töötaksid koos hästi.
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
Kuigi MAGNA3 pump
vähendab diferentsiaalrõhku,
on radiaatoriventiilides osalise
koormusega ikkagi olemas delta P
lisavaru*, vt allolevat tabelit.
H
[m]
7
MAX
6
5
4
3
2
1
0
MIN
Võtmeküsimuseks on see, et kuigi
juhitava kiirusega pump on abiks, ei
saa see diferentsiaalrõhku stabiilsena
hoida; selle probleemi lahendavad
rõhust sõltumatud dünaamilised
ventiilid.
Staatiline radiaatoriventiil
Reguleerimise
režiim, pump
Proportsionaalne 10,2 kPa 18,0 kPa 7,8 kPa 33% suurem
Konstantne 10,2 kPa 27,3 kPa 17,1 kPa 46% suurem
Mõõdetud väärtused kõige kaugemal radiaatoril
Süsteemi koormus
100%
Süsteemi koormus
50%
Suurenenud ΔP
(50% koormusel)
Suurenenud
vooluhulk
Dünaamiline radiaatoriventiil
Reguleerimise
režiim, pump
Proportsionaalne 9,8 kPa 10,5 kPa 0,7 kPa < 1 % suurem
Konstantne 9,9 kPa 10,6 kPa 0,7 kPa < 1 % suurem
Süsteemi koormus
100%
Süsteemi koormus
50%
Suurenenud ΔP
(50% koormusel)
Mõõdetud väärtused kõige kaugemal radiaatoril
*Oletades, et küttesüsteem on traditsiooniline laialt levinud süsteem. Kui see ei ole nii ja
selle asemel on süsteem jagatud võrdselt kahrks paralleelseks süsteemiks, on optimaalne
reguleerimise režiim konstantse rõhu režiim.
6
Suurenenud
vooluhulk
See ütleb meile, et staatiliste
radiaatoriventiilidega 50% osalisel
koormusel on radiaatoritel (17,1–7,8)
Radiaatoriventiilid, staatiline vs dünaamiline.
200
190
180
170
Vooluhulk [l/h]
160
150
140
130
120
110
100
90
80
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
= 9,3 kPa suurem rõhk. Mida see
tähendab ületäitumise riski arvesse
võttes, võib näha alloleval joonisel.
Dünaamiline ventiil
Staatiline ventiil
Danfossi tööriista dP tool™ kasutamine radiaatori
tasakaalustamiseks.
Kui diferentsiaalrõhk suureneb 7,8 kPa
juurest 17,1 juurde, suureneb vooluhulk 80 juurest 132 l/h juurde, samal
ajal kui dünaamiline ventiil hoiab
vooluhulga konstantsena.
delta P suurenemine osalisel koormusel põhjustaks liigse vooluhulga ja
küttearve suurenemise, viidates delta
P korrektse reguleerimise vajaduse-
Vooluhulk [l/h]
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
RA-DV max vooluhulk
Seega on vastus täiendavat delta P
puudutavale väljakutsele juhitava
kiirusega pumba, nagu Grundfos
MAGNA3 kasutusele võtmine ja
Danfossi ventiili Dynamic Valve™
RA-DV kasutamine, mis koos tagavad
küttesüsteemi probleemivaba
le. Danfossi ventiili Dynamic Valve™
RA-DV kasutamine hoiab vooluhulga
konstantsena, isegi kui delta P muutub.
RA-DV sees olev diferentsiaalrõhu regulaator hoiab rõhulangu reguleerventiilil
konstantsena, mis tähendab, et läbi
RA-DV ventiili hoitakse muutumatut
vooluhulka. See on toodud alloleval
graafikul.
toimimise. See nähtub ka üleval
kirjeldatud näitest Fredericia kohta.
Paigaldis on nüüdseks juba aasta aega
töötanud ja me näeme, et pumba
töötamise kulu on vähenenud umbes
57%, mis võrdub 980 kWh/aastas.
7
Danfoss A/S
www.kyte.danfoss.ee
Pumba optimeerimine
Kui pump töötab optimaalselt, on tagatud madalaim võimalik energiakasutus.
Pumba optimeerimine koos proportsionaalse rõhu reguleerimisega on
võimalik ainult koos automaatsete tasakaalustusventiilidega. Esmaseadistus
on tehtud lihtsaks, kasutades Danfossi
tööriista dP tool™ (diferentsiaalrõhu
mõõtmiseks) koos Grundfosi GO
programmiga (mobiilne juurdepääsu
Grundfosi veebipõhistele tööriistadele),
mis tagab pumba optimeerimise ja
madalaima energiakasutuse.
Danfossi dP tool™ on äärmiselt kasulik,
lihtne ja unikaalne tööriist, mida kasu-
Kokkuvõte
Kui eesmärgiks on väikseimad võimalikud
energiaarved, vajavad esmaklassilised
küttesüsteemid põhjalikku seadistamist.
Kasutades uut ja innovaatilist Danfossi
ventiili Dynamic Valve™ RA-DV koos
Grundfosi uue MAGNA3 muutuva
kiirusega juhitava pumbaga, on
see täiesti saavutatav. Taanis asuva
Fredericia näitel säästeti kokku vähemalt
12% küttearvest. See on võimalik
ainult Danfossi dünaamilise ventiili
kasutusele võtmisel koos Grundfosi
uue MAGNA3 pumbaga.
tatakse esmaseadistuse ajal saadaoleva
diferentsiaalrõhu mõõtmiseks. See
ühendatakse kõige kaugema ventiiliga,
kus diferentsiaalrõhk on madalaim.
Täiskoormusel peab delta P olema 10
kPa. Kui selgub, et diferentsiaalrõhk on
sellest madalam või kõrgem, reguleeritakse MAGNA3 pumba tööpunkti.
Tööpunkt on seotud pumba poolt tekitatud diferentsiaalrõhuga. Pange
tähele, et see väärtus on alati kõrgem
kui kõige kaugemal asuval ventiilil
mõõdetud väärtus, kuna diferentsiaalrõhk kahaneb süsteemis.
Grundfos GO on mobiilne töövahend
arvutuslikku vooluhulka saab nüüd
kerge vaevaga seadistada igal
radiaatoril ning pumba tööpunkti saab
määrata Danfossi tööriistaga dP tool™
ja Grundfosi GO programmi kasutades.
See tagab optimaalse toimimise
ja vähendab märkimisväärselt ka
käikulaskmisele kuluvat aega.
See näitab, et projekteerijal
on küllaldaselt põhjust otsida
võimalikke energiasäästuvõimalusi, mis
on olemas paljudes korteriühistutes.
elukutselistele kasutajatele. See on
kõige põhjalikum programm pumba
mobiilseks juhtimiseks ja pumba valimiseks, mis hõlmab mõõtmestamist,
asendamist ja dokumenteerimist. Programmi saab alla laadida igale iOs- või
Android-seadmele.
Olles need sammud lõpuni viinud,
võite kindel olla, et küttesüsteem on
õigesti esmaseadistatud, mitte ainult
projekteeritud vooluhulga puhul, vaid
ka osalisel koormusel. Tulemuseks
on küttesüsteemi madalaim võimalik
energiatarve.
Küttesüsteemid tuleb korralikult
esmaseadistada, et tagada parim
mugavus ja võimalikult madalad
toimimise kulud. Varem oli esmane
seadistamine keeruline, sest tuli
kasutada mitut eri tüüpi ventiile ja
mõõteseadmeid.
Tänapäeval on erinevus selles, et
VFGWK126 © Copyright Danfoss | ... | 2015.12
Rene Hansen, Anders Nielsen,
Danfoss Grundfos
Juuni 2015
· Pärnu mnt. 127 B · 11314 Tallin · Eesti · Tel: +372 659 3300 · Faks.: +372 659 3301 · E-post: danfoss@danfoss.ee
Grundfos GO,
Adroidile ja iOS-le.
Loading...