Postupak za postizanje naprednog hidroničkog
ujednačenja sustava grijanja pomoću ventila
Danfoss Dynamic Valve™ vrste RA-DV i pumpe
Grundfos MAGNA3 s mogućnošću regulacije brzine
dynamic.danfoss.com
Uvod
U zgradama ponekad nije jednostavno postići nisku potrošnju
energije. Da bi računi za grijanje bili niski, sve komponente
sustava grijanja moraju zajedno dobro funkcionirati. Niska
potrošnja energije može se postići ispravnim ujednačenjem
sustava grijanja, a u ovom je članku objašnjeno kako novi ventil
Danfoss Dynamic Valve™ vrste RA-DV i nova pumpa Grundfos
MAGNA3 s mogućnošću regulacije brzine zajedno izvrsno
funkcioniraju i postižu upravo to.
Prvo ćemo pogledati kako djelomično
kompenzirati promjene te zašto zahtjev
za ujednačenjem sustava grijanja znači
da moramo upravljati protokom. A da
bi se to postiglo, potrebno je regulirati
i diferencijalni tlak na ventilima.
Pokazat ćemo kako je to moguće
postići pomoću ventila Danfoss
Dynamic Valve™ vrste RA-DV u
kombinaciji s pumpom Grundfos
MAGNA3 s mogućnošću regulacije
brzine i to na primjeru instalacije u
gradu Fredericia u Danskoj. U zgradi od
10 katova 60 stanova grije se pomoću
sustava koji se sastoji od dvije pumpe
Grundfos MAGNA3 koje opslužuju dvije
miješalice, a svaka od njih opslužuje
10 dizalica topline na koje su
postavljeni ventili tvrtke Danfoss
vrste MSV za ručno ujednačenje.
Ta je instalacija pokazala da upotreba
pumpe Grundfos MAGNA3 s
mogućnošću regulacije brzine
u kombinaciji s ventilom Danfoss
Dynamic Valve™ jamči stabilan
rad sustava grijanja.
Danas se željeni protok može
jednostavno postaviti na svakom
radijatoru, a granična vrijednost
pumpe može se postaviti pomoću
alata Danfoss dP tool™ (za mjerenje
diferencijalnog tlaka) i alata Grundfos
GO (omogućuje mobilni pristup
Grundfos mrežnim alatima). To ne
samo da jamči optimalan rad pumpe
i najnižu moguću potrošnju energije,
već značajno skraćuje vrijeme
potrebno za puštanje sustava u pogon.
Sustavi grijanja moraju se na ispravan
način pustiti u pogon da bi se zajamčila
udobnost i što je moguće niži trošak
rada sustava. Ispravno puštanje sustava
u pogon nekad je bio zahtjevan posao
za koji su se upotrebljavali razni ventili
i mjerni uređaji.
2
Izazov: ujednačenje sustava s dvije cijevi
Problemom ujednačenja nazivamo
neravnomjernu distribuciju topline
između jedinica, bilo radijatora ili
stanova, u sustavu grijanja. Sustav
grijanja ujednačen je kada je
zajamčena ravnomjerna distribucija
tople vode, što jamči najveću moguću
razinu udobnosti uz najniži mogući
trošak rada sustava.
OPTEREĆENJE
100 %
75 %
50 %
25 %
To možemo reći i ovako: sustav grijanja
ujednačen je kada protok u cijelom
sustavu odgovara brzini protoka
zadanoj za projektiranje tog sustava.
To je glavni problem većine sustava
s dvije cijevi.
Pogledajmo najprije glavni problem
upravljanja sustavima grijanja s dvije
cijevi. Profil opterećenja u nastavku
prikazuje promjenu opterećenja
tijekom sezone grijanja u Europi.
Sustav grijanja mora raditi kapacitetom
od 100 % samo 420 sati od 7.000 sati
grijanja.
428 1050 2450 3080
6 % 15 % 35 % 44 %
Da bismo kompenzirali promjene
opterećenja, u našim sustavima svaki
je radijator opremljen termostatskim
ventilom. Termostat smanjuje protok
kroz određeni radijator da bi se
zajamčilo održavanje postavljene
temperature u prostoriji.
RADRADRAD
132
∆p
a.
SATI
Budući da gubitak tlaka raste
s kvadratom protoka, diferencijalni
je tlak na prvim radijatorskim ventilima
značajno viši od onog na posljednjem
potrošaču, kao što je prikazano
na slici u nastavku.
∆p
b.
∆p
H
c.
a.
b.
c.
Q
3
Budući da različiti radijatori zahtijevaju različit protok da bi mogli zagrijati prostoriju u kojoj se nalaze, na svakom je
radijatorskom ventilu moguće unaprijed postaviti vrijednost najvećeg mogućeg protoka. Postavka za uobičajen radijatorski
ventil prikazana je na grafikonu u nastavku. Postavku je moguće postaviti na vrijednost od 1 do 7 te u položaj „N” u kojem je
ventil potpuno otvoren.
Kada je sustav grijanja opremljen pumpom stalne brzine, isporučeni diferencijalni tlak značajno se razlikuje, kao što je prikazano
na slici u nastavku. Kada se protok smanji, na pojedinačnim se ventilima povećava vrijednost delta-P. U prethodnom je primjeru
potreban protok pri maksimalnom opterećenju 37 l/h. No kada se diferencijalni tlak poveća (+0,2 bara), protok se povećava
na 62 l/h = 67 %, kao što je prikazano.
2
Povećanje vrijednosti
delta-P sa 0,1 bar
na 0,3 bara
1
PROTOK
100 % opterećenje
tijekom 420 sati
U pumpi stalne brzine diferencijalni se tlak povećava kada se protok smanji.
100 %
Dakle, da bi se ostvario potreban protok, potrebno je regulirati i diferencijalni tlak na svim ventilima. U nastavku ćemo objasniti
kako se to postiže.
4
Usporedba statičkog i dinamičkog puštanja
u pogon sustava grijanja s dvije cijevi
Sustavi za grijanje obično se izrađuju
i projektiraju tako da zadovolje
zahtjeve za grijanjem u lošim uvjetima,
primjerice pri iznimno niskim vanjskim
temperaturama, što predstavlja
velik izazov. Budući da se to događa
samo nekoliko puta godišnje (ako se
dogodi), sustav je ostatak vremena
predimenzioniran. To obično dovodi
do prevelike potrošnje energije.
Slijedi primjer statičkog puštanja
u pogon sustava grijanja sa dinamičkim
zahtjevima. Riječ je o instalaciji
u grafu Fredericia u Danskoj.
U zgradi od 10 katova 60 stanova grije
se pomoću sustava koji se sastoji od
dvije pumpe Grundfos MAGNA3 s
mogućnošću promjene brzine koje
opslužuju dvije miješalice, a svaka od
njih opslužuje 10 dizalica topline uz
ukupno postavljenih 273 radijatorskih
ventila vrste RA-N DN 10 i statičkih
ventila za ujednačenje vrste MSV
tvrtke Danfoss. Zgrada je sagrađena
1972. i obnovljena je 1985., uključujući
prozore i fasadu.
Svaka od dvije miješalice opskrbljuje
10 dizalica topline u zgradi od
10 katova u gradu Fredericia u Danskoj.
5
U nastavku ćemo objasniti kako sustav
ZAJEDNIČKI RAD PUMPE I VENTI-
0246810121416182022Q [m³/h]
0
1
2
3
4
5
6
7
[m]
H
MAX
MIN
funkcionira sa statičkim ventilima za
ujednačenje i statičkim radijatorskim
ventilima uz unaprijed postavljene
postavke. Kasnije ćemo testirati
sustav, ali uz dinamičke ventile.
Sustav nećemo testirati samo pod
maksimalnim, već, što je važno, i pod
djelomičnim opterećenjem.
Istodobno se mjeri diferencijalni tlak
na najudaljenijem radijatoru da bi se
provjerilo je li tlak na njemu dovoljno
visok za postizanje željenog protoka,
a u ovom je slučaju to 10 kPa,
a željeni protok je 30 l/h pa postavke
radijatorskog ventila iznose 2,5.
U testu smo način upravljanja
pumpom najprije postavili na način
rada proporcionalnog tlaka, a nakon
toga na način rada sa stalnim tlakom.
Zatim smo dodali novi ventil
Danfoss Dynamic Valve™ vrste
RA-DV u kombinaciji s novom
pumpom Grundfos MAGNA3 s
mogućnošću regulacije brzine.
Pumpu MAGNA3 moguće je postaviti
u način rada proporcionalnog tlaka
koji pumpi omogućuje smanjivanje
isporučenog diferencijalnog tlaka
kada se protok smanjuje. Pogledajte
grafikon lijevo u nastavku.
TLAK
KRIVULJE PUMPE
100 %
85 %
75 %
70 %
60 %
+3,1
+4,4
20 % 40 % 50 % 70 % 100 %
+4,0
+3,0
PROJEKTIRANA
RADNA TOČKA
KONTROLNA KRIVULJA
RADIJATORSKI VENTIL
KRIVULJA SUSTAVA
DODANI DELTA-P
PODRUČJE
OGRANIČENJA PROTOKA
PROTOK
+
Crvena crta prikazuje krivulju proporcionalnog
upravljanja, a zelena crta najmanji potreban
diferencijalni tlak u sustavu. Kao što plavi krugovi
pokazuju, uvijek će postojati višak diferencijalnog
tlaka. Zbog toga pumpa i dinamički radijatorski
ventil moraju zajedno dobro funkcionirati.
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
Iako pumpa MAGNA3 smanjuje
isporučeni diferencijalni tlak, pri
djelomičnom opterećenju na svim
radijatorskim ventilima* i dalje će
postojati višak vrijednosti delta-P, kao
što je prikazano u tablici u nastavku.
H
[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
Ključan je problem u tome što,
iako puma s mogućnošću regulacije
brzine pomaže, ne može održavati
diferencijalni tlak stabilnim. Taj se
problem rješava dinamičkim
ventilima koji ne ovise o tlaku.
Statički radijatorski ventil
Način regulacije,
pumpa
Proporcionalno10,2 kP a18,0 kPa7,8 kPaPovećanje od 33 %
Konstantno10,2 kP a27, 3 kPa17,1 kPaPovećanje od 4 6 %
Opterećenje
sustava 100 %
Opterećenje
sustava 50 %
Povećana vrijednost ΔP
(za 50 % opterećenja)
Povećani protok
Vrijednosti izmjerene na najudaljenijem radijatoru
Dinamički radijatorski ventil
Način regulacije,
pumpa
Proporcionalno9,8 kPa10,5 kP a0,7 kPaPovećanje manje od 1 %
Konstantno9,9 kPa10 ,6 kPa0,7 kPaPovećanje manje od 1 %
Opterećenje
sustava 100 %
Opterećenje
sustava 50 %
Povećana vrijednost ΔP
(za 50 % opterećenja)
Vrijednosti izmjerene na najudaljenijem radijatoru
*Uz pretpostavku da je sustav grijanja klasičan sustav u širokoj upotrebi. Ako to nije slučaj
i sustav je ravnomjerno podijeljen u dva paralelna sustava, optimalan način regulacije je
način sa stalnim tlakom.
6
Povećani protok
To znači da će uz statičke radijatorske
Protok [l/h]
ventile pri djelomičnom opterećenju
od 50 % tlak u radijatorima porasti na
Radijatorski ventili, usporedba statičkih
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
i dinamičkih ventila.
(17,1 – 7,8) = 9,3 kPa. Što to znači
za rizik od prekoračenja pogledajte
na slici u nastavku.
Dinamički ventil
Statički ventil
Ujednačenje radijatora pomoću alata
Danfoss dP tool™.
Kada se diferencijalni tlak poveća
sa 7,8 kPa na 17,1 kPa, protok se
povećava sa 80 na 132 l/h, a dinamički
ventil održava stalan protok.
Povećana vrijednost delta-P pri
djelomičnom opterećenju stvorila bi
prekoračenje i uzrokovala veći račun
za grijanje, što pokazuje da je svakako
potrebno pravilno regulirati vrijednosti
Protok [l/h]
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
maks. protok ventila RA-DV
Upotreba pumpe Grundfos MAGNA3
i ventila Danfoss Dynamic Valve™ vrste
RA-DV, koji zajedno jamče da će sustav
grijanja bez funkcionirati bez problema,
odgovor je na problem povećanja
vrijednosti delta-P kao što smo pokazali
na prethodnom primjeru grada
delta-P. Danfoss Dynamic Valve™
vrste RA-DV održava stalan protok čak
i kada se delta-P mijenja. Kontroler
diferencijalnog tlaka u ventilu RA-DV
zadržava pad tlaka u regulacijskom
ventilu na stalnoj razini, što znači da
se kroz ventil RA-DV održava stalan
protok. To je prikazano na grafikonu
u nastavku.
Fredericia. Ta je instalacija u pogonu
jednu godinu i troškovi rada pumpe
smanjeni su za približno 57 %, odnosno
980 kWh na godinu.
7
Optimizacija rada pumpe
Ako pumpa optimalno radi, zajamčena
je najmanja moguća potrošnja
energije. Optimizacija rada pumpe
uz proporcionalnu regulaciju tlaka
moguća je samo s automatskim
ventilima za ujednačenje. Sustav se
pušta u pogon pomoću novog alata
Danfoss dP tool™, kojim se mjeri
diferencijalni tlak, i alata Grundfos
GO, koji omogućuje mobilni pristup
mrežnim alatima Grundfos, a jamče
optimizaciju rada pumpe i najmanju
moguću potrošnju energije.
Danfoss dP tool™ izuzetno je koristan,
jednostavan i jedinstven alat kojim
se tijekom puštanja sustava u pogon
mjeri dostupan diferencijalni tlak.
Zaključak
Napredni sustavi grijanja zahtijevaju
pažljivo puštanje u pogon pri čemu je
cilj najniži mogući račun za potrošnju
energije. To sada možete postići
pomoću novog i inovativnog ventila
Danfoss Dynamic Valve™ ventila RA-DV
u kombinaciji s novom pumpom
s mogućnošću regulacije brzine
Grundfos MAGNA3. U konkretnom
slučaju u gradu Fredericia u Danskoj
ukupna postignuta ušteda nije manja
do 12 % računa za grijanje. To je moguće
samo ako se upotrebljava dinamički
ventil tvrtke Danfoss u kombinaciji s
novom pumpom Grundfos MAGNA3.
Sustavi grijanja moraju se na ispravan
način pustiti u pogon da bi se zajamčila
udobnost i što je moguće niži trošak
rada sustava. Ispravno puštanje sustava
u pogon nekad je bio zahtjevan posao
za koji su se upotrebljavali razni ventili
i mjerni uređaji.
Postavlja se na najkritičniji ventil
na kojem je diferencijalni tlak najniži.
U načinu rada pod maksimalnim
opterećenjem, delta-P mora biti 10
kPa. Ako je diferencijalni tlak viši ili niži
od te vrijednosti, na pumpi MAGNA3
prilagođava se granična vrijednost.
Granična je vrijednost vezana uz
diferencijalni tlak koji isporučuje
pumpa. Napominjemo da će ta
vrijednost uvijek biti viša od vrijednosti
izmjerene na najkritičnijem ventilu
jer se diferencijalni tlak smanjuje
dalje u sustavu.
Grundfos GO skup je mobilnih
alata za stručnjake u pokretu. To je
sveobuhvatna platforma za upravljanje
Danas se željeni protok može
jednostavno postaviti na svakom
radijatoru, a granična vrijednost
pumpe može se postaviti pomoću
alata Danfoss dP tool™ i alata Grundfos
GO. Ne samo da to jamči optimizirani
rad, već značajno skraćuje vrijeme
potrebno za puštanje sustava u pogon.
To znači da kao samostalni stručnjak
imate mnogo razloga krenuti u
potragu za mogućom uštedom
energije u raznim zgradama.
Rene Hansen, Anders Nielsen,
Danfoss Grundfos
lipanj 2015.
pumpama pomoću mobitela te odabir
pumpi, što obuhvaća određivanje
veličine, zamjenske dijelove i
dokumentaciju, koju je moguće
preuzeti na bilo koji uređaj sa sustavom
iOS ili Android.
Kada poduzmete te korake, sigurni
ste da je energetski sustav ispravno
pušten u pogon i to ne samo u
uvjetima maksimalnog protoka, već,
što je važnije, i u uvjetima djelomičnog
opterećenja. Rezultat toga najmanja
je moguća potrošnja energije
u cijelom sustavu grijanja.