Uued viisid kahetorusüsteemide tasakaalustamiseks

Transcript

1 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

2 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 6 korteriga 1-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

3 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 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 1% võimsust ainult 42 tunni kestel 7 küttetunnist. 1% 75% 5% 25% % 15% 35% 44% TUNNID Koormuse kõikumiste kompenseerimiseks varustame oma süsteemis kõik radiaatorid termostaatventiilidega. Termostaat vähendab vooluhulka läbi üksiku radiaatori ja tagab soovitud ruumitemperatuuri hoidmise. Kuna rõhukadu suureneb ruutsõltuvuses vooluhulga muutusega, on diferentsiaalrõhk üle esimeste radiaatoriventiilide oluliselt suurem, kui on viimase tarbija juures. Vt alltoodud joonist. RAD RAD RAD p a. p b. p c. H a. b. c. Q 3

4 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 (+,2 bar), suureneb vooluhulk väärtusele 62 l/h = 67%. 2 Delta P suureneb,1 baarilt kuni,3 baarini 1 1% koormus 42 tundi 1% VOOLUHULK Kui vooluhulk väheneb, suureneb diferentsiaalrõhk muutumatu kiirusega pumbas. Järelikult peab arvutatud vooluhulga saavutamiseks reguleerima diferentsiaalrõhku ka üle ventiilide. Vaatame nüüd, kuidas seda tehti. 4

5 Kahetorusüsteemide staatiline 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 6 korterga 1-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 1 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 1 püstikut 1-korruselises kortermajas Taanis Fredericias. 5

6 Nüüd vaatame, kuidas süsteem töötab 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 1 kp ja arvutatud vooluhulk on 3 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. RÕHK 1% 85% 75% 7% 6% PUMBA JA VENTIILIDE KOOSTÖÖ +4,4 PUMBA KÕVERAD +3,1 +3, 2% 4% 5% 7% 1% +4, PROJEKTEERITUD 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. + P [kpa] P1 H [m] MAX 1 MIN Q [m³/h] P1 P1 [hp],35 Kuigi MAGNA3,3 pump,25 vähendab diferentsiaalrõhku,,2 on radiaatoriventiilides osalise,15 koormusega,1 ikkagi olemas delta P lisavaru*,,5vt allolevat tabelit. MIN, 5 m MAX 2 m H [m] MAX 1 MIN Q [m³/h] P1 [W] 28 MAX 24 Võtmeküsimuseks on see, et kuigi 2 juhitava kiirusega pump on abiks, ei 16 saa 12 see diferentsiaalrõhku stabiilsena hoida; 8 selle probleemi lahendavad 4 rõhust sõltumatud MIN dünaamilised ventiilid. 5 m Q [m³/h] 1 m Staatiline radiaatoriventiil Q [l/s] Q [l/s] Reguleerimise režiim, pump Süsteemi koormus 1% Süsteemi koormus 5% Suurenenud ΔP (5% koormusel) Suurenenud vooluhulk Proportsionaalne 1,2 kpa 18, kpa 7,8 kpa 33% suurem Konstantne 1,2 kpa 27,3 kpa 17,1 kpa 46% suurem Mõõdetud väärtused kõige kaugemal radiaatoril Dünaamiline radiaatoriventiil Reguleerimise režiim, pump Süsteemi koormus 1% Süsteemi koormus 5% Suurenenud ΔP (5% koormusel) *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. Suurenenud vooluhulk Proportsionaalne 9,8 kpa 1,5 kpa,7 kpa < 1 % suurem Konstantne 9,9 kpa 1,6 kpa,7 kpa < 1 % suurem Mõõdetud väärtused kõige kaugemal radiaatoril 6

7 See ütleb meile, et staatiliste radiaatoriventiilidega 5% osalisel koormusel on radiaatoritel (17,1 7,8) = 9,3 kpa suurem rõhk. Mida see tähendab ületäitumise riski arvesse võttes, võib näha alloleval joonisel. Vooluhulk [l/h] Radiaatoriventiilid, staatiline vs dünaamiline dp [kpa] Dünaamiline ventiil Staatiline ventiil Danfossi tööriista dp tool kasutamine radiaatori tasakaalustamiseks. Kui diferentsiaalrõhk suureneb 7,8 kpa juurest 17,1 juurde, suureneb vooluhulk 8 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 vajadusele. 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. RA-DV max vooluhulk Vooluhulk [l/h] dp [kpa] 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 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 98 kwh/aastas. 7

8 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 kasutatakse esmaseadistuse ajal saadaoleva diferentsiaalrõhu mõõtmiseks. See ühendatakse kõige kaugema ventiiliga, kus diferentsiaalrõhk on madalaim. Täiskoormusel peab delta P olema 1 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 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. 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. 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. 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 Rene Hansen, Danfoss Juuni 215 Anders Nielsen, Grundfos Grundfos GO, Adroidile ja ios-le. Danfoss A/S Pärnu mnt. 127 B Tallin Eesti Tel: Faks.: E-post: danfoss@danfoss.ee VFGWK126 Copyright Danfoss