Ta modul obravnava uporabo tlačno neodvisnih regulacijskih ventilov za zagotavljanje stabilnih delovnih pogojev in doslednega upravljanja v sistemih.
Uporaba sistemov s spremenljivim pretokom v tokokrogih stavb za ogrevanje in hlajenje je zdaj običajna. Zaradi želje po zmanjšanju porabe črpalne energije in obratovalnih stroškov bo nihanje v različnih delih cevovodnega omrežja neizogibno spremenilo razpoložljive pritiske na različnih napravah za ogrevanje in hlajenje. Ta CPD bo upošteval uporabo regulacijskih ventilov, ki niso odvisni od tlaka (PICV), da bi zagotovili stabilne delovne pogoje, in tako dosledno krmiljenje, pri vsaki obremenitvi priključka.
Številne obremenitve za ogrevanje in hlajenje v gospodarskih in industrijskih stavbah je mogoče nadzorovati s spreminjanjem pretoka vode, zlasti ogrevalne in hladilne tuljave v sistemih za upravljanje zraka, ventilatorskih tuljavah in ohlajenih žarkih. Ta tako imenovana krmilna regulacija vpliva na celotni pretok, ki kroži po sistemu, in tako, če obstaja ustrezen nadzorni mehanizem, lahko znatno zmanjša porabo energije črpalke.
Slika 1 - Prihranki energije s črpanjem s spremenljivo hitrostjo. Ko upada povpraševanje po vodi za ogrevanje ali hlajenje, se zmanjša tudi moč črpalke, saj se njena hitrost zmanjša
Bolj tradicionalna rešitev je bila uporaba ureditve za preusmeritev s tremi vrati, ki je nadzirala obremenitev, vendar ni zmanjšala celotnega pretoka skozi glavni razdelilni cevovod in črpalko. V ogrevalnih sistemih se je temperatura povratne vode zvišala pri nizkih obremenitvah. Tako se je zmanjšala splošna učinkovitost sistema, obstajala pa je manjša verjetnost, da bodo lahko ogrevalni kotli energetsko bolj učinkoviti, predvsem v sistemih s kotli za utekočinjanje.
V hladilnih sistemih bi se temperatura povratne vode spustila proti temperaturi dovoda, saj se hladilna obremenitev zmanjšuje, zato ne bi v celoti izkoristili ohlajene vode. Z uporabo dvostopenjskih krmilnih ventilov na končnih obremenitvah in tako ne preusmeri toka okoli bremen, bodo glavni razdelilni tokovi modulirali tako, da bodo dobili celotne potrebne tokove, ki ustrezajo vsoti vseh tokov veje. Ker je moč črpalke sorazmerna s kocko pretoka, to daje priložnost za manjšo črpalno moč, pa tudi za povečanje temperaturne razlike v sistemu in izboljšanje energijskih lastnosti.
Smernice za sisteme PICV
Diagrami in razlage v tem članku so osredotočeni na posebne vidike. Za podrobna navodila za načrtovanje in namestitev PICV glejte priporočila in bibliografijo v sestavi znanja in literaturo proizvajalcev.
Slika 2 - Poenostavljen primer uporabe DPCV za moderiranje tlačnih motenj v podomrežju dveh ohlajenih žarkov (Vir: na podlagi Hattersleyjevega diagrama).
Da bi to premagali, se samodejno uporablja ventil za samodejni diferenčni tlak (DPCV) na vejah, ki oskrbujejo več posamično krmiljenih bremen, kot je primer na sliki 2. DPCV vsebuje membrano, ki ločuje dve komori v ventilu; v tem primeru je ena komora (notranje) povezana z dovodom ventila, druga pa preko kapilarne cevi, s pipo z dvojno regulacijo na ventilu, ki je vgrajen v pretočnem cevovodu.
Na membrano je priključeno nastavljivo vzmetno ventilsko vreteno, ki zapre ventil, ko se diferenčni tlak dvigne, in ga odpre, ko diferenčni tlak pade. To učinkovito izolira pod krog pred nihanji tlaka v glavnem sistemu in je široko uporabna rešitev. Izbira pravilne velikosti DPCV za sisteme je lahko zahtevna. Tako se na posamezne regulacijske ventile v podsistemu, lahko še vedno negativno vplivajo spremembe tlaka, vsekakor pa bo potrebno ločeno uravnavanje. Vendar je ta ureditev še posebej uporabna, kadar je verjetno, da je pretok zelo majhen ali če obstaja visok diferenčni tlak v glavnem razdelilnem pretoku in povratnem cevovodu.
Slika 3 - Prerez skozi regulacijski ventil, ki ni odvisen od tlaka
Kot je podrobno opisano v dodatku CIBSE KS7 2, PICV integrira funkcijo DPCV skupaj z izravnalnim ventilom za omejitev največjega pretoka in zagotavlja modulacijski nadzor.
Kot je prikazano v razdelku skozi PICV na sliki 3, je ključni element, zaradi katerega PICV izstopa od drugih regulacijskih ventilov, integrirana membrana, ki ima diferenčni tlak na vstopu in izstopu regulacijskega ventila. Specifična notranja konfiguracija se med proizvajalci razlikuje; vendar gibanje diafragme (deluje proti vzmeti) poganja napravo za omejevanje pretoka (kot je prikazano na diagramu in spreminja prostor, ki ga označujejo bele puščice), da vzdržuje (praktično) stalen diferenčni tlak med A in B.
Torej, ko se sistemski tlak poveča v točki A glede na tlak pri B, zaradi zapiranja ventilov ali črpalke in spreminja svojo hitrost, se delovanje membrane še dodatno omeji na pretok in zniža efektivni diferenčni tlak čez regulacijski ventil. Stalna razlika v tlaku med točkama A in B učinkovito vzdržuje konstantno visoko moč ventila pri vseh obremenitvah in tako zagotavlja dobro vodljivost v celotnem območju delovanja regulacijskega ventila.Številčnik za nastavitev pretoka, ki je običajno označen s pretokom (ali umiranji), se uporablja za nastavitev največjega pretočnega pretoka med zagonom. Nekateri ventili imajo poseben regulator pretoka, ki omogoča nastavitev največjega pretoka skozi ventil (enako kot ločen izravnalni ventil).
Vendar je večina komercialnih ventilov, kot pri prikazanem, zasnovana tako, da se omeji maksimalno odpiranje regulacijskega ventila, namesto ločenega regulatorja pretoka. To pa lahko vpliva na preobrat ventila, in se zmanjša efektivno odpiranje ventila, ki nadomesti vzdrževanje stalnega tlaka skozi ventil. Ko se za regulacijo pretoka uporablja regulacijski ventil z dvojno regulacijo, je med zagonom sistema treba s pomočjo gumba, nastaviti pretok, vse dokler ni dosežen največji konstrukcijski pretok, nato pa se preostali hod ventila uporabi za modulacijski nadzor. (Z ventilom lahko ročno upravljate z vrtenjem gumba za nastavitev pretoka.)
Slika 4: Primer stabilnosti obratovanja komercialnega PICV (Vir: Hattersley)
Kombinirano delovanje integriranih komponent v PICV omogoča zelo stabilen nadzor v širokem razponu tlačnih razlik, kot je prikazano v izmerjenem pretoku na primeru ventila na sliki 4. Pri krmiljenju vodov ogrevalnih in hladilnih tuljav je krmiljenje, ki ga pogon sproži na ventil, bolj skladno, če imajo regulacijski ventili značilnost pretoka vode, ki dopolnjuje značilnost obremenitve iz tuljave.
Enako odstotne krmilne značilnosti se običajno uporabljajo za aplikacije s spremenljivim pretokom v uporabah za gradbene storitve, saj bo ustrezno aktiviran regulacijski ventil z enakim odstotkom dopolnil profil izhodne toplote tuljave. To ima za posledico odstotek položaja ventila, ki je sorazmeren odstotno izhodni količini tuljave. Kot pri vseh ventilih se bo tudi značilnost PICV spreminjala s pooblastilom ventila. Ker bo PICV ohranil običajno visok ventil, se značilnost ohrani. Vendar nekateri manjši ventili ne bodo vzdrževali linearnosti pri majhnih pretokih2.
%20copy.jpg)
Slika 5: Primer nadzora pri sistemu s PICV ohlajenim postopkom (Vir: na osnovi Hattersleyjevega diagrama)
PICV sistem je mogoče namestiti, kot v primeru, prikazanem na sliki 5, kjer bo v manjših sistemih odpravil potrebo po nadzoru z DPCV sistemom in poenostavil postopek namestitve in zagona.
Slika 6 prikazuje del sistemske postavitve, ki vključuje PICV in pripadajoče komponente, ki so potrebni na povezovalnih vejah. Krmiljenje hitrosti črpalke se izvaja s pomočjo senzorja diferenčnega tlaka v podsistemu, ki se napaja v najbolj oddaljeno skupino terminalskih enot ("indeks"). V sistemih z več podsistemi (s potencialno različnimi vzorci obremenitve) bodo morda potrebni dodatni senzorji na drugih podsistemih. Pri nekaterih sistemih za upravljanje stavb obstajajo priložnosti za uporabo pozicijskega signala iz vseh posameznih enot PICV za nadzor hitrosti črpalke za optimizacijo delovanja. S tem se vsi terminali napajajo z najmanjšo močjo, vključno s štirivratnim ventilom in efektivno z mešalnim ventilom (tri potni) z vgrajeno kratko vezavo.
Izbira sistema PICV temelji na načrtovalnem toku. Obstajajo praktične omejitve minimalnih nadzorovanih pretokov in tudi najmanjši potrebni delovni tlak, zato je pomembno, da je izbran sistem PICV, ki zagotavlja učinkovito delovanje v območju pričakovanih obremenitev. Če je delovni diferenčni tlak prenizek, vzmet diferencialnega tlaka ostane v stisnjenem stanju, če pa je previsok, bo vzmet popolnoma stisnjena, v obeh primerih pa ne bo vzdrževala ustreznega nadzora nad tlačno razliko skozi krmilni ventil. V primeru velikih sistemov, kjer obstajajo številni podsistemi, bo morda potrebna selektivna uporaba DPCV v podružnicah za omejitev najvišjega diferenčnega tlaka v PICV. V primeru velikih sistemov, kjer obstajajo številni podsistemi, bo morda potrebna selektivna uporaba sistema DPCV, kot so omejitve najvišjega diferenčnega tlaka. Vendar kot je prikazano na primeru slika 4, so komercialni sistemi PICV sposobni vzdrževati nadzor v številnih delovnih tlakih.
Priporočila:
CIBSE serija znanja KS7 Sistemi cevovodov s spremenljivim tokom, CIBSE 2006.
Dopolnilo CIBSE za serije znanja KS7 sistemi cevovodov s spremenljivim tokom: ventili, raztopine, CIBSE 2009.
BG 12/2011 Energetsko učinkoviti črpalni sistemi - Vodnik za oblikovanje, BSRIA 2012.
Šifra za zagon CIBSE W: 2010 Sistemi za distribucijo vode, CIBSE / BSRIA 2010.
Sestavil, zapisal in narisal - I.K.
