Перфектен контрол и баланс от Данфосс

Фиг. 1

Фиг. 1

Предимствата при използването на комбинирания регулатор на дебит и мотор-вентил тип AB-QM на Данфосс

Все по-често се използват климатични системи с вентилаторни конвектори и индивидуален регулатор или компютърна система за мониторинг. При тези системи освен използването на обичайните управляващи мотор-вентили или термостатични вентили, е необходимо да се осигури хидравличният баланс както в режим отопление, така и при режим охлаждане. До скоро преди всяко крайно тяло, разклонение или голям щранг, както и преди помпата, се монтираха ръчни баланс вентили с нипели за измерване, чиято настройка със специален инструмент представляваше дълъг и досаден процес. В днешно време системите стават все по-големи и процесът на балансиране се усложнява все повече и повече. От друга страна, при големия брой ръчни баланс вентили помпата консумира значително количество енергия. Напоследък се увеличава приложението на автоматични баланс-вентили, които заменят ръчното балансиране и по този начин се намаляват инвестициионните разходи, улеснява се монтажът и се понижава разходът на енергия при експлоатация на системата.

Динамичното балансиране на водните отоплителни/охладителни системи има следните предимства:
– значително е намален броят на балансиращите вентили
– отпада необходимостта от продължително и трудоемко балансиране
– намалява се сумарно хидравличното съпротивление на системата
– намалена е консумацията на електроенергия от помпата
– промените в налягането на системата не оказват влияние върху работата на крайните устройства
– разширения или промени в системата не оказват влияние върху работата на системата (поетапно пускане в експлоатация)
– намалени инвестиционни разходи
– намалени експлоатационни разходи

Хидравличен баланс с конвенционални ръчни вентили не е приложим в системи с променлив дебит, тъй като промяната в дебита при понижаване на консумацията на енергия напълно нарушава хидравличния баланс на системата, регулирана статично за максимална консумация.
Системата с ръчни баланс вентили има и друг основен недостатък – управляващите вентили имат ниска управляваща автономност, качеството на регулиране е незадоволително и температурата в помещенията не е постоянна.

Балансът на системите с променлив дебит може да се поддържа единствено чрез автоматични баланс вентили, които следват промените на товара и поддържат постоянни условията за работа на крайните устройства и техните управляващи вентили.

При големите въздушни климатични системи търсенето на нови решения е особено целесъобразно поради сложността на мрежите и наличието на голям дебит.

Решението е комбиниран автоматичен ограничител на дебит и управляващ вентил в едно, монтиран при всяко от крайните устройства.

Традиционно въздушните климатични системи работят с постоянен дебит, наложен от някои технически причини в режим “охлаждане”. Системите с постоянен дебит изискват доста по-голяма мощност на помпата и имат значителни топлинни загуби в сравнение със системите с променлив дебит. Ето защо броят на системите с променлив дебит в световен мащаб непрекъснато нараства.

При големите системи специфичните разходи на помпата са:
– 3-пътни вентили, постоянен дебит, ръчни баланс вентили (настройвани с инструмент): 9 Евро/ крайно устройство годишно;
– 3-пътни вентили, постоянен дебит, вентил за ограничаване на потока при всеки потребител: 7 Евро/ крайно устройство годишно;
– 2-пътни вентили, променлив дебит , ръчни баланс вентили (настройвани с инструмент): 5 Евро/ крайно устройство годишно;
– 2-пътни комбинирани вентили с ограничаване на дебита: 2 Евро/ крайно устройство годишно.

Въпреки, че по-горе са разгледани само разходите на помпата, без да се вземат пред вид топлинните загуби, които също влияят значително върху експлоатационните разходи, данните ясно показват, че избраното от проектанта решение е от голямо значение по отношение на експлоатационните разходи на системата.

Независимо че в отоплителни системи, с източник топлофикация, на практика вече няма системи с постоянен дебит, тъй като не са в интерес на потребителите и на топлофикационните предприятия, по-голямата част от новите въздушни климатични системи имат 3-пътни управляващи вентили и постоянен дебит.

Следователно решенията за модерно динамично хидравлично балансиране трябва да се предлагат както за въздушни климатични системи, така и за топлофикационни системи.

Вентилът тип AB-QM – революционна нова разработка
На Фиг. 1 са показани разрез, компоненти и схема на комбинирания вентил тип AB-QM, окомплектован със задвижка.

Без задвижката вентилът AB-QM функционира като автоматичен ограничител на дебит, като желаният дебит се настройва чрез завъртане на пръстен за настройка (не е необходим инструмент). Пръстенът може да бъде фиксиран в дадено положение или да се настройва по време на работа.

Когато е монтирана задвижка, тази модификация става идеалният управляващ вентил за големи въздушни климатични системи: Управляващ вентил и ограничител на дебит в едно тяло.

Вентилът тип AB-QM може да бъде управляван от всички видове стайни термостати или сградни системи за мониторинг (BMS), тъй като към него може да се монтира обикновена ON/OFF термозадвижка, трипозиционна или пропорционална задвижка

Фиг. 2

Принцип на действие:
Комбинираният вентил поддържа постоянна разлика в налягането от двете страни на затварящия конус.

P2– P3 = constant.

На Фиг. 2 е показано как тази разлика в налягането действа на мембраната. Когато се наруши балансът между разликата в налягането и силата на пружината, фиксираният към мембраната кух конус се измества и отворът на долната цилиндрична дроселна клапа се променя докато се постигне ново равновесие с непроменлива стойност P2- P3.

В горната част на вентила има пръстен за настройка (Фиг. 3), чрез който може да се ограничи ходът на конуса на вентила и дебитът да се намали под номиналната стойност.

Фиг. 3

Например: вентил размер DN 15 има номинален дебит 450 l/h (при настройка 100%), който се намалява на 225 l/h при настройка 50%. Следователно задвижката регулира дебит между 0 и 225 l/h.
Предимство на тази конструкция e, че поради ниската стойност на dP, при конуса е възможно да се използват термозадвижки, тъй като не е необходима голяма сила за придвижване на буталото на затварящия механизъм.

В същото време постоянната разлика в налягането от двете страни на конуса на вентила осигурява специално и уникално предимство при регулирането – перфектна 100% управляваща автономност.

100% управляваща автономност означава, че независимо от големината на мрежата, съпротивлението на системата и на консуматора, при регулирането може да се използва пълният ход на управляващия вентил, което осигурява поддържане на постоянна стайна температура, без никакви колебания.

При системи с ръчни баланс вентили, управляващите вентили на системата работят само с 20-40% управляваща автономност. Следователно регулирането е с незадоволително качество и стайната температура се променя при промяна на консумацията на енергия в системата. Когато системата стане по-голяма, проблемът също става по-голям поради увеличаване на съпротивлението, което се повишава допълнително от ръчните баланс вентили. Това намалява още повече управляващата автономност на вентилите при крайните консуматори.
Този проблем не съществува при използването на вентилите тип AB-QM. Системата е перфектно балансирана без никакви допълнителни хидравлични елементи и съоръженията се управляват при идеални условия.

Резюме на предимствата
Системи с променлив дебит, оборудвани с комбинираните управляващи вентили тип AB-QM имат следните предимства:
– ниски топлинни загуби в тръбите, повишен коефициент на полезно действие
– намалена консумация на помпата
– по-малка помпа
– намален брой елементи, по-малко работа при монтажа
– не е необходимо балансиране със специализиран инструмент
– по-ниски инвестиционни разходи
– лесен монтаж
– прецизно управление (100% управляваща автономност)
– възможност за модификация по време на експлоатация
– промените не оказват влияние върху другите консуматори
– компактният дизайн на вентилите AB-QM дава възможност за лесен монтаж на ограничено пространство

Оразмеряване и балансиране
Оразмеряването на вентилите е лесно. На база на максималния поток на управляваните съоръжения трябва да се избере най-малкият размер вентил с необходимата Qmax – стойност. Чрез пръстена за настройка желаният дебит (изразен в %) се настройва предварително в границите на стойността Qmax.

Вентилът тип AB-QM може да се достави с нипели, използвани предимно за измерване на разликата в налягането на критични крайни точки на системата. По този начин се настройва работната точка на помпата. Наличието на нипели за измерване в други точки на системата е ненужен разход, тъй като балансирането се ограничава само до настройка на желания дебит.

В случай, че се изискват пълни измервания преди пускането в експлоатация, вентилите с нипели предоставят тази възможност.