3. Termostatické regulační ventily

Transkript

1 Regulace v technice prostředí (staveb) ( ) 3. Termostatické regulační ventily a Ing. Jindřich Boháč

2 Regulace ve vytápění Regulace tepelného výkonu jednotlivých samotných objektů (např. výměníků tepla) v místě kde vyžadujeme jejich funkci se nazývá regulací místní. Pro takovou regulaci je často vhodným způsobem (až na výjimky - viz později) regulace změnou průtoku látky - kvantitativní. Regulace kvalitativní (= změna teploty látky) je nejvhodnější pro celkovou regulaci, např. zdroje tepla pro celou otopnou soustavu apod. Způsobem, jak zajistit místní regulaci, je mj. použití termostatických regulačních ventilů (v podstatě 2-C armatura s definovaným proměnným průtokem a jako výměník lze uvažovat obyčejné otopné těleso = rekuper. výměník voda/vzduch) 2

3 Velikosti ventilu (resp. jednotlivá nastavení TRV pro průtočný průřez) jsou určeny jeho k v hodnotou k v = V. p 0 p v [m 3 /h] kde: V - objemový průtok armaturou [m 3 /h] Δp 0 - tlaková ztráta 100 kpa Δp v - tlaková ztráta ventilu [kpa] Poddimenzování a předimenzování má velice negativní vliv na provozní chování ventilu. 3 3

4 Co se děje, když je ventil poddimenzován? - Ventilem nemůže protékat dostatečné množství teplonosné látky tak, aby byl zajištěn původně projektovaný výkon - Z toho vyplývá, že se ventil snaží neustále otevřít a nelze vůbec hovořit o nějaké regulační funkci Co se děje, když je ventil předimenzován? - Ventilem protéká příslušné množství teplonosné látky pro zajištění projektovaného tepelného výkonu - Jenže ventil tento průtok zajišťuje neustálým škrcením, tzn. pracuje v poloze téměř zavřeno a opět zde není zajištěna regulační funkce - Např. v případě tepelných zisků mu nezbývá než zcela zavřít = regulace on/off = kmitání kuželky = opotřebení = hluk - Navíc při zátopu dochází k opožděnému náběhu ostatních těles. 4

5 K návrhu TRV (resp. jeho nastavení) je třeba výpočet k v hodnoty nebo odpovídající diagram hydraulických vlastností (závislost tlakové ztráty ventilu na průtoku, s vyznačeným teplotním rozsahem, ve kterém ventil pracuje - tzn. pásmem proporcionality) Takový diagram poskytuje vždy výrobce ventilu a obvyklé pásmo proporcionality TRV jsou 2 K. 5

6 Vztahy potřebné pro návrh TRV: k v = V. p 0 p v [m 3 /h] p v = V k v 2 p 0 [Pa] V V Q c t Q 1000 c t [m 3 /h] [l/h] (ρ = 1000 kg/m 3 ; c = 4187 J/kg.K) 6 6

7 Navrhněte nastavení TRV k otopným tělesům (uvažujte typ VK) v okruhu podle obrázku. Při jmenovitém průtoku je tlaková ztráta kmenové trubky mezi jednotlivými OT vždy rovna 1 kpa. Seřizovací ventil na zpátečce má Δp v = 1,44 kpa. Celá větev napojená na stoupačku má mít tlakovou ztrátu Δp větve = 11 kpa, čímž bude zajištěna vyváženost i ostatních větví otopné soustavy. Výkony OT při teplotním spádu 80/60 C jsou patrné z obrázku. Teplota vzduchu ve všech místnostech je 20 C. TRV je osazen hlavicí. 7 7

8 Výpočet: Nejprve je třeba spočítat průtok pro jednotlivá otopná tělesa OT1 OT2 OT3 OT4 Celkem Tepelný výkon [W] Průtok [l/h] = [kg/h]

9 Výpočet: Dále je třeba stanovit, jaký tlakový rozdíl musí být regulován - tzv. doškrcen na otopných tělesech p disp = p RRŠ+TRV + p seř.vent. +( p OT ) + p potrubí OT1 OT2 OT3 OT4 Tlaková ztráta potrubí [kpa] Tlaková ztráta seřiz. ventilu [kpa] 1,44 1,44 1,44 1,44 Tlaková ztráta tělesa [kpa] = VK! Celkem tlaková ztráta potr. síť [kpa] 3,44 5,44 7,44 9,44 Nutno doškrtit [kpa] ( p RRŠ+TRV do 11 kpa) 7,56 5,56 3,56 1,56 9 9

10 Řešení 1): Nemám k dispozici RRŠ - vše reguluji pouze na TRV VÝPOČTEM: k vot1 = V. p 0 p v = 0, ,56 = 0,04 m3 h, atd VÝROBCE: OT1 OT2 OT3 OT4 Nutno doškrtit [kpa] 7,56 5,56 3,56 1,56 Průtok [l/h] Průtok [m 3 /h] 0,011 0,043 0,065 0,033 Vypočtené k v TRV [m 3 /h] 0,04 0,18 0,34 0,26 Volba nastavení TRV (vč. hlavice) 0,5 / , Přednastavení TRV (Ú.Z.) (Ú.O.) k v (X p = 2 K) 0,03 0,06 0,12 0,18 0,23 0,28 0,33 0,38 0,41 k vs 0,03 0,06 0,12 0,18 0,25 0,32 0,44 0,44 0,

11 Řešení 1): Nemám k dispozici RRŠ - vše reguluji pouze na TRV ODEČTEM Z DIAGRAMU: OT1 OT2 OT3 OT4 Nutno doškrtit [kpa] 7,56 5,56 3,56 1,56 Průtok [l/h]

12 Řešení 1): Nemám k dispozici RRŠ - vše reguluji pouze na TRV ODEČTEM Z DIAGRAMU: OT1 OT2 OT3 OT4 Nutno doškrtit [kpa] 7,56 5,56 3,56 1,56 Průtok [l/h] Volba nastavení TRV k v TRV [m 3 /h] (vč. hlavice) 0,06 0,18 0,33 0,28 Tento způsob regulace (bez RRŠ) však s sebou nese potíže s hlukem a způsobuje zmenšování pásma proporcionality! Proto se využívá jen zcela výjimečně. 12

13 Řešení 2): Správné řešení - praxe - k TRV mám k dispozici i další regulační armaturu, tzv. regulační radiátorové šroubení a tlakový rozdíl k doškrcení pak dělíme mezi tyto dvě armatury. p disp = p TRV + p RRŠ + p seř.vent. +( p OT ) + p potrubí Začínat s nastavováním bychom měli vždy u armatury RRŠ - umožňuje trvalé nastavení = doškrcení tlakové ztráty a to opět podle příslušného diagramu nebo analogicky výpočtem k v hodnoty. Důvodem je, že při následném nastavování zbytku tlakového rozdílu připadajícího na TRV daleko méně snižujeme jeho pásmo proporcionality (regulační rozsah)! OT1 OT2 OT3 OT4 Nutno doškrtit celkem [kpa] 7,56 5,56 3,56 1,56 Průtok [l/h]

14 Řešení 2): Vytvořte si prosím jednoduše tuto tabulku OT1 OT2 OT3 OT4 Průtok [l/h] Nutno doškrtit celkem[kpa] 7,56 5,56 3,56 1,56 RRŠ Nastavení k v [m 3 /h] Δp [kpa] ZBÝVÁ DOŠKRTIT NA TRV [kpa] TRV Nastavení k v [m 3 /h] (Δp [kpa]) 14

15 Řešení 2): Začínáme RRŠ Diagram OT1 Nutno doškrtit celkem [kpa] 7,56 Průtok [l/h] 11 15

16 Řešení 2): Začínáme RRŠ Výpočet OT1 Nutno doškrtit celkem [kpa] 7,56 Průtok [l/h] 11 Nastavení RRŠ 1/4 k v RRŠ [m 3 /h] 0,07 Δp RRŠ [kpa] 2,46 NA TRV TAK ZBÝVÁ DOŠKRTIT 5,1 kpa 16

17 Řešení 2): Následuje TRV OT1 Nutno doškrtit TRV [kpa] 5,1 Průtok [l/h] 11 Dopočet: Volba nastavení TRV 1 k v TRV [m 3 /h] 0,06 Δp TRV [kpa] 3,36 17

18 Řešení 2): RRŠ pro OT 2, OT 3, OT4 OT2 OT3 OT4 Nutno doškrtit 5,56 3,56 1,56 celkem [kpa] Průtok [l/h]

19 Řešení 2): RRŠ pro OT 2, OT 3, OT4 OT2 OT3 OT4 Nutno doškrtit celkem [kpa] 5,56 3,56 1,56 Průtok [l/h] OT2 OT3 OT4 Nastavení RRŠ k v RRŠ [m 3 /h] 0,22 0,85 0,43 RRŠ Δp [kpa] 3,82 0,58 0,59 DOŠKRTIT NA TRV Δp [kpa] 1,74 2,98 0,97 19

20 Řešení 2): TRV pro OT 2, OT 3, OT4 OT2 OT3 OT4 Nutno doškrtit TRV 1,74 2,98 0,97 [kpa] Průtok [l/h]

21 Řešení 2): TRV pro OT 2, OT 3, OT4 OT2 OT3 OT4 Nutno doškrtit TRV [kpa] 1,74 2,98 0,97 Průtok [l/h] VÝROBCE: Přednastavení TRV 0, (X p = 2 K) (Ú.Z.) (Ú.O.) k v 0,03 0,06 0,12 0,18 0,23 0,28 0,33 0,38 0,41 k vs 0,03 0,06 0,12 0,18 0,25 0,32 0,44 0,44 0,51 OT 2 OT 3 OT 4 Volba nastavení TRV k v TRV [m 3 /h] (vč. hlavice) 0,33 0,38 0,33 Δp TRV [kpa] 1,70 2,

22 Řešení 2): Výsledná nastavení TRV a RRŠ OT1 OT2 OT3 OT4 Průtok [l/h] Nutno doškrtit celkem[kpa] 7,56 5,56 3,56 1,56 RRŠ Nastavení ¼ k v [m 3 /h] 0,07 0,22 0,85 0,43 Δp [kpa] 2,46 3,82 0,58 0,59 ZBÝVÁ DOŠKRTIT NA TRV [kpa] 5,10 1,74 2,98 0,97 TRV Nastavení k v [m 3 /h] 0,06 0,33 0,38 0,33 (Δp [kpa]) 3,36 1,70 2,

23 Děkuji za pozornost