Műszaki beszámoló – hidronikus kiegyensúlyozás
A kétcsöves rendszerek
kiegyensúlyozásának
új módszerei
Kiváló hidronikus egyensúly elérése a fűtésrendszerekben
RA-DV típusú Danfoss Dynamic Valve™ és Grundfos MAGNA3
fordulatszám-szabályozott szivattyú használatával
dynamic.danfoss.com
Bevezető
Egy épület esetében a kis energiafogyasztás elérése komoly
feladatot jelent. Ha alacsony fűtésszámlát szeretnénk, ehhez
biztosítanunk kell a fűtésrendszer elemeinek együttműködését.
A kis energiafogyasztás elérésének egyik módja a fűtésrendszer
megfelelő kiegyensúlyozása. Cikkünkben az új, RA-DV típusú
Danfoss Dynamic Valve™ és az új Grundfos MAGNA3 fordulatszám-szabályozott szivattyú kiváló együttműködésének megvalósítását mutatjuk be ennek a célnak az érdekében.
Először az ingadozások részleges
kompenzálásának módjával
foglalkozunk, és megmutatjuk, hogy
a fűtésrendszer kiegyensúlyozásához
a térfogatáramot kell szabályoznunk
– ennek eléréséhez pedig a
nyomáskülönbséget a szelepeken.
Bemutatjuk ennek megvalósítását az
RA-DV típusú Danfoss Dynamic Valve™
és a Grundfos MAGNA3 fordulatszámszabályozott szivattyú együttes
használatával a dániai Fredericia város
egy tízemeletes épületében. A ház
60 lakása számára olyan rendszer
biztosítja a fűtést, amelyben két
Grundfos MAGNA3 szivattyú szolgál
ki két keverőkört, ezek pedig 10-10
felszállócső ellátásáról gondoskodnak,
amelyek mindegyike MSV típusú
kézi kiegyensúlyozószeleppel
rendelkezik. Ez a rendszer igazolta,
hogy a fordulatszám-szabályozott
Grundfos MAGNA3 szivattyú és az
RA-DV típusú Danfoss Dynamic Valve™
együttes használatával biztosítható
a fűtésrendszer problémamentes
működése.
Ma már azonban a méretezési
térfogatáram egyszerűen beállítható
az egyes radiátorokon, a szivattyú
alapértékének beállításáról pedig az
új Danfoss dP tool™ (a nyomásesés
mérésére szolgál) és a Grundfos GO
(mobil hozzáférést kínál a Grundfos
online eszközeihez) együttműködése
gondoskodik. Mindez nem csupán
a szivattyú optimalizálását és az
energiahasználat minimalizálását
biztosítja, hanem az üzembehelyezési
eljárást is lényegesen lerövidíti.
A nagy komfort és a lehető legkisebb
működési költségek biztosítására a
fűtésrendszert helyesen kell üzembe
helyezni. Ez egykor igen bonyolult,
számos különféle szelep és mérőeszköz
használatát igénylő eljárás volt.
2
A kihívás:
kétcsöves rendszerek kiegyensúlyozása
Kiegyensúlyozási probléma alatt a
hő egyenetlen elosztását értjük a
fűtésrendszer egységei – radiátorok
vagy lakások – között. A fűtésrendszer
akkor kiegyensúlyozott, ha biztosítja
a fűtővíz egyenletes elosztását, ami
maximális komfortot jelent minimális
üzemeltetési költséggel.
HŐIGÉNY
100%
75%
50%
25%
Másként fogalmazva, a kiegyensúlyozott fűtésrendszerben a térfogatáram
a rendszer minden pontján megfelel a
tervezett értékeknek. Számos kétcsöves rendszer esetében ez jelenti a
legkomolyabb kihívást.
Először lássuk, hogy milyen általános
problémát vetnek fel a kétcsöves
rendszerek. Az alábbi terhelési profilon
a terhelés változása látható az európai
fűtési idényben. A 7000 fűtési órából
csupán 420-ban van szükség a rendszer
100%-os kapacitására.
428 1050 2450 3080
6% 15% 35% 44%
A terhelés változásainak kompenzálására a rendszer valamennyi radiátorát
termosztatikus szeleppel szereljük fel. A
termosztát csökkenti a térfogatáramot
a radiátoron keresztül, és biztosítja a
kívánt szobahőmérséklet fenntartását.
RAD RAD RAD
1 32
∆p
a.
ÓRA
A nyomásveszteség a térfogatáram
négyzetével növekszik, így az első
radiátoron jóval nagyobb, mint az
utolsó fogyasztónál, amint ez az alábbi
ábrán látható.
∆p
b.
∆p
H
c.
a.
b.
c.
Q
3
Mivel az egyes radiátorok az adott helyiség fűtéséhez eltérő térfogatáramot igényelnek, a radiátorszelepeken előre beállítható
ennek maximális értéke. Az előbeállítás az alábbi diagramon látható egy tipikus radiátorszelep esetében. A beállítási tartomány
az 1–7. fokozat, valamint a teljesen nyitott szelepet jelentő „N állás”.
Állandó fordulatszámú szivattyúval rendelkező fűtésrendszerben a nyomáskülönbség jelentős mértékben ingadozik, amint
az az alábbi ábrán látható. A térfogatáram csökkenésével növekszik a nyomáskülönbség az adott szelepen. Fenti példánkban
maximális terhelésnél 37 l/h a szükséges térfogatáram, ez azonban a nyomáskülönbség növekedésével (+0,2 bar) 62 l/h-ra
növekszik, azaz 67%-os növekedés következik be.
2
0,1 barról
0,3 barra növekvő
nyomáskülönbség
1
TÉRFOGATÁRAM
100%-os terhelés, 420 óra
A térfogatáram csökkenésével az állandó fordulatszámú szivattyúban növekszik a nyomáskülönbség.
100%
Vagyis a méretezési térfogatáram biztosításához a szelepeken is szabályoznunk kell a nyomáskülönbséget. Lássuk tehát, hogy
ez hogyan történik.
4
A kétcsöves fűtésrendszerek statikus
és dinamikus üzembe helyezése
A legnagyobb kihívást azt jelenti,
hogy a fűtésrendszereket gyakran a
legrosszabb esethez, szélsőségesen
alacsony külső hőmérséklethez tervezik
és alakítják ki. Ilyesmi azonban csak
évi egy-két alkalommal vagy még
ritkábban fordul elő, vagyis a rendszer
az időszak túlnyomó részében túl van
méretezve. Ez pedig rendszerint túlzott
energiafogyasztáshoz vezet.
Az alábbi példánk egy dinamikus követelményeket támasztó fűtésrendszer
statikus üzembe helyezését mutatja be
a dániai Fredericia város egy tízemele-
tes, 60 lakásos épületének fűtésrendszerében, ahol két Grundfos MAGNA3
fordulatszám-szabályozott szivattyú
szolgál ki két, egyenként 10 felszállócső
ellátásáról gondoskodó keverőkört.
A rendszer összesen 273 RA-N DN 10
radiátorszelepet, valamint MSV típusú
Danfoss statikus kiegyensúlyozószelepeket tartalmaz. Az 1972-ben épült ház
egy 1985-ös felújítás során új ablakokat
és homlokzatot kapott.
A két keverőkör egyenként 10
felszállócsövet szolgál ki a 10 emeletes
fredericiai (Dánia) épületben.
5
Most vessünk egy pillantást a statikus
A SZIVATTYÚ ÉS A SZELEPEK EGYÜTTMŰKÖDÉSE
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]
H
kiegyensúlyozószelepekkel és statikus, előbeállított radiátorszelepekkel
rendelkező rendszer működésére.
A tesztet később, immár dinamikus
szelepekkel, megismételjük. A tesztet
nemcsak teljes, hanem – ami fontosabb – részleges terhelés mellett is
végrehajtjuk.
Egyúttal a legtávolabbi radiátornál
végzett nyomáskülönbség-méréssel
biztosítjuk, hogy ezen a radiátoron elegendő legyen a nyomás a méretezési
térfogatáram eléréséhez. Esetünkben
ez a nyomás 10 kPa, a méretezési térfogatáram pedig 30 l/h, így a radiátorszelep előbeállítása 2,5 lesz.
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.
A tesztben először arányos nyomás,
második alkalommal pedig állandó
nyomás vezérlési módot állítottunk be
a szivattyún.
Ez a rendszer igazolta, hogy a fordulatszám-szabályozott Grundfos MAGNA3
szivattyú és az RA-DV típusú Danfoss
Dynamic Valve™ együttes használatával
biztosítható a fűtésrendszer problémamentes működése.
A MAGNA3 arányos nyomás üzemmódba kapcsolható, amely lehetővé
teszi, hogy a térfogatáram csökkenése esetén a szivattyú csökkentse a
biztosított nyomáskülönbséget; lásd a
diagramot alább baloldalt.
[m]
7
MAX.
6
5
4
3
2
1
0
MIN.
NYOMÁS
SZIVATTYÚ-JELLEGGÖRBE
TERVEZETT
100%
85%
75%
70%
60%
+3,1
+4,4
20% 40% 50% 70% 100%
+4,0
+3,0
MUNKAPONT
SZABÁLYZÁSI JELLEGGÖRBE
RADIÁTORSZELEP
RENDSZERJELLEGGÖRBE
TÖBBLET-NYOMÁSKÜLÖNBSÉG
TÉRFOGATÁRAM-KORLÁTOZÁSI TERÜLET
TÉRFOGATÁRAM
A piros vonal az arányos vezérlés görbéje, a zöld
pedig a minimális szükséges nyomáskülönbség
a rendszerben. Amint a kék körök jelzik, mindig
túlzott nyomáskülönbség van jelen, ezért jobban
össze kell hangolnunk a szivattyú és a dinamikus
radiátorszelep működését.
+
Még ha a MAGNA3 szivattyú csökkenti
is az általa biztosított nyomáskülönbséget, az alábbi táblázatból látható,
hogy részleges terhelésnél így is túlzott
nyomáskülönbség alakul ki a radiátorszelepeken*.
A fő probléma az, hogy bár a fordulatszám-szabályozott szivattyú javít a
helyzeten, stabil nyomáskülönbség
biztosítására nem képes. Ennek orvoslására szolgálnak a nyomásfüggetlen
dinamikus szelepek.
Statikus radiátorszelep
Szivattyúvezérlési
mód
Arányos 10,2 kPa 18,0 kPa 7,8 kPa 33%-os növekedés
Állandó 10,2 kPa 27,3 kPa 17,1 kPa 46%-os növekedés
Rendszer terhelése
100%
Rendszer terhelése
50%
ΔP növekedése
(50%-os
terhelésnél)
A legtávolabbi radiátoron mért értékek
Dinamikus radiátorszelep
Szivattyúvezérlési
mód
Arányos 9,8 kPa 10,5 kPa 0,7 kPa <1%-os növekedés
Állandó 9,9 kPa 10,6 kPa 0,7 kPa <1%-os növekedés
Rendszer terhelése
100%
Rendszer terhelése
50%
ΔP növekedése
(50%-os
terhelésnél)
A legtávolabbi radiátoron mért értékek
Térfogatáram
növekedése
Térfogatáram
növekedése
*Hagyományos, széles kiterjedésű fűtésrendszert feltételezünk. Ellenkező esetben, ha
egyenlő mértékben két párhuzamos rendszerre osztott fűtésrendszerről van szó, akkor
az állandó nyomás lesz az optimális vezérlési mód.
6
Vagyis láthatjuk, hogy statikus
Térfogatáram [l/h]
radiátorszelepek használatával
50%-os részleges terhelésnél a
radiátorokon (17,1 - 7,8) = 9,3 kPa-lal
Statikus és dinamikus radiátorszelep jelleggörbéje
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
nagyobb a nyomás. Az alábbi ábrán
láthatjuk, hogy ez mit jelent a többlettérfogatáram tekintetében.
Dinamikus szelep
Statikus szelep
A Danfoss dP tool™ használata a radiátor kiegyensúlyozására
A nyomáskülönbség 7,8-ról 17,1 kPa-ra
történő növekedésével a térfogatáram
80-ról 132 l/h-ra növekszik, a dinamikus
szelep ugyanakkor állandó értéken
tartja a térfogatáramot.
A részleges terhelésnél megnövekvő
nyomáskülönbség miatti többlettérfogatáram nagyobb fűtésszámlát
eredményez, ezért a nyomáskülönbség
megfelelő szabályozására van szükség.
Térfogatáram [l/h]
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]
Az RA-DV max. térfogatárama
Az RA-DV típusú Danfoss Dynamic
Valve™ segítségével a térfogatáram
változó nyomáskülönbség mellett
is állandó értéken tartható. Az
RA-DV belső nyomáskülönbségszabályozója állandó szinten tartja
a szabályozószelepen bekövetkező
nyomásesést, és ezzel állandó
térfogatáramot biztosít az RA-DV
szelepen keresztül. A térfogatáram
alakulása az alábbi grafikonon látható.
A megnövekedő nyomáskülönbség
problémájára tehát fordulatszámszabályozott szivattyú, például
Grundfos MAGNA3 és RA-DV típusú
Danfoss Dynamic Valve™ szelep
beépítése jelent megoldást. Ezek
együttes használatával biztosítható
a fűtésrendszer problémamentes
működése, amint azt a fredericiai
példán fentebb bemutattuk.
A rendszer immár egy éve működik;
ez idő alatt 57%-kal csökkentek a
szivattyú üzemeltetési költségei
(980 kWh-s csökkenés).
7
A D
megvált
Az
Szivattyúoptimalizálás
A szivattyú akkor működik optimálisan, ha a lehető legkevesebb energiát
használja fel. Szivattyúoptimalizálás
arányos nyomásszabályozással csak
automatikus kiegyensúlyozószelepek
használatával lehetséges. Az új Danfoss
dP tool™ (a nyomáskülönbség mérésére szolgál) és a Grundfos GO (mobil
hozzáférést kínál a Grundfos online
eszközeihez) együttes használata megkönnyíti az üzembe helyezést, továbbá
biztosítja a szivattyú optimalizálását és
az energiafelhasználás minimalizálását.
Az üzembe helyezés során használt rendkívül hasznos, egyszerű és
Következtetés
Ha a lehető legkisebb fűtésszámla a cél,
a kiváló fűtésrendszerek gondos üzembe
helyezést igényelnek. Ez immár rendkívül
egyszerűen megvalósítható az új,
innovatív RA-DV típusú Danfoss Dynamic
Valve™ és az új Grundfos MAGNA3
fordulatszám-szabályozott szivattyú
együttes használatával. A konkrét
fredericiai (Dánia) esetben nem kevesebb
mint 12%-kal csökkent a fűtésszámla. Ez
csupán az új Danfoss dinamikus szelep
és az új Grundfos MAGNA3 szivattyú
együttes használatával érhető el.
A nagy komfort és a lehető legkisebb
működési költségek biztosítására a
fűtésrendszereket helyesen kell üzembe helyezni. Ez sokáig igen bonyolult,
számos különféle szelep és mérőeszköz
használatát igénylő eljárás volt.
egyedülálló Danfoss dP tool™ eszköz
a nyomáskülönbséget méri a rendszer
kritikus szelepén, ahol ez az érték a
legkisebb. Teljes terhelésnél 10 kPa-os
nyomáskülönbség szükséges. Ha a
nyomáskülönbség ennél magasabbra
emelkedik vagy alacsonyabbra esik, a
rendszer módosítja a MAGNA3 szivatytyú alapértékét. Az alapérték a szivattyú
által biztosított nyomáskülönbséghez
kapcsolódik. Ez az érték mindig magasabb lesz a kritikus szelepen mértnél,
mivel a rendszerben a távolsággal
csökken a nyomáskülönbség.
A Grundfos GO az úton lévő professzi-
Ma már azonban a méretezési
térfogatáram egyszerűen beállítható
az egyes radiátorokon, a szivattyú
alapértéke pedig az új Danfoss dP
tool™ és a Grundfos GO használatával.
Mindez nem csupán a szivattyú
optimális működését biztosítja,
hanem az üzembehelyezési eljárást is
lényegesen lerövidíti.
Ebből is látható, hogy egy mérnöki
tanácsadónak számos okból érdemes
energiamegtakarítási lehetőségek után
kutatnia a lakásszövetkezetekben.
Rene Hansen, Anders Nielsen,
Danfoss Grundfos
2015. június
onális felhasználók mobil eszköztára, a
mobil szivattyúvezérlés és szivattyúválasztás bármely iOS- vagy Android-eszközre letölthető, legátfogóbb platformja, amely a méretezésre, a cserére és a
dokumentációra is kiterjed.
Ezeknek a lépéseknek a végrehajtása után biztos lehet benne, hogy
az energiarendszert nem csupán a
tervezett térfogatáramlás, hanem – ami
a legfontosabb – a részleges terhelés
állapotának tekintetében is megfelelően helyezte üzembe. Ily módon a
fűtőrendszer a lehető legkisebb energiafogyasztással működik majd.
Grundfos GO
eszköz Android és
iOS rendszerhez
Danfoss Kft. · H-1139 Budapest Váci út 91
Telefon: (1) 450 2531 · Telefax: (1) 450 2539 · E-mail: danfoss.hu@danfoss.com · www.danfoss.hu
anfoss nem vállal felelősséget a kat alógusokban és más nyomtatott anyagban lévő esetleges tévedésért, hibáért. Danfoss fenntar tja magának a jogot, hogy termékeit értesítés nélkül
oztassa. Ez vonatkozi k a már megrendelt termékekre is, feltéve, hogy e változtatások végrehajthatók a már elfogadott specikáció lényeges módosítása nélkül.
ebben az anyagban található védjegyek az érintett v állalatok tulajdonát képezik. A Danfoss és a Danfoss logo a Danfoss A/S védjegyei. Minden jog fenntar tva.
VFGWK147 © Copyright Danfoss | ... | 2015. 11
Loading...