dynamic.danfoss.com

Uued viisid kahetorusüsteemide tasakaalustamiseksKuidas saavutada küttesüsteemides esmaklassiline hüdrauliline tasakaal, kasutades Danfossi ventiili Dynamic Valve™ RA-DV ja Grundfosi MAGNA3 juhitava kiirusega pumpa

Tehniline artikkel - hüdrauliline tasakaalustamine

2

Esmalt vaatame, kuidas kompenseerida kõikumisi osalisel koormusel ning kui-das nõue küttesüsteemi tasakaalustada tähendab vooluhulga reguleerimist; selle saavutamiseks peame reguleeri-ma 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 60 korteriga 10-korruselise hoone kütte-süsteem 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.

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.

Täna on erinevus selles, et arvuta-tud vooluhulka saab kerge vaevaga seadistada igal radiaatoril ja pumba tööpunkti saab määrata Danfossi uue tööriistaga dP tool™ (diferentsiaalrõhu mõõtmiseks) koos Grundfosi GO prog-rammiga (mobiilne juurdepääs Grund-fosi veebipõhisele tööriistale). See ainult ei taga pumba optimeerimise ja väikseima energiatarbe, vaid vähendab märkimisväärselt ka esmaseadistusele kuluvat aega.

Sissejuhatus

Hoonete madalat energiatarbimist on raske saavutada. Kütte-süsteemi 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 saavuta-miseks suurepäraselt koos töötavad.

3

Väljakutse: kahetorusüsteemide tasakaalustamine

Koormuse kõikumiste kompenseeri-miseks varustame oma süsteemis kõik radiaatorid termostaatventiilidega. Termostaat vähendab vooluhulka läbi üksiku radiaatori ja tagab soovitud ruumitemperatuuri hoidmise.

Kuna rõhukadu suureneb ruutsõl-tuvuses vooluhulga muutusega, on diferentsiaalrõhk üle esimeste radiaa-toriventiilide oluliselt suurem, kui on viimase tarbija juures. Vt alltoodud joonist.

1 32

a.∆p b.∆p c.

c.b.a.

H

Q

∆p

RAD RAD RAD

KOORMUS

TUNNID

100%

75%

50%

25%

428 1050 2450 30806% 15% 35% 44%

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.

Teisisõnu öeldes on küttesüsteem tasakaalus, kui vooluhulk kogu süstee-mis vastab projekteeritud/arvutatud vooluhulgale See on peamine väljakut-se paljudele kahetorusüsteemidele

Vaatame kõigepealt üldiseid problee-me kahetoruküttesüsteemide töötami-sel. Alltoodud koormuse profiil näitab, kuidas koormus muutub kütteperioodi jooksul Euroopas. Me vajame küttesüs-teemi 100% võimsust ainult 420 tunni kestel 7000 küttetunnist.

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 (+0,2 bar), suureneb vooluhulk väärtusele 62 l/h = 67%.

Delta P suureneb0,1 baarilt kuni0,3 baarini

100% koormus 420 tundi

VOOLUHULK100%

1

2

Kui vooluhulk väheneb, suureneb diferentsiaalrõhk muutumatu kiirusega pumbas.

Järelikult peab arvutatud vooluhulga saavutamiseks reguleerima diferentsiaalrõhku ka üle ventiilide. Vaatame nüüd, kuidas seda tehti.

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 60 korterga 10-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 10 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 10 püstikut 10-korruselises kortermajas Taanis Fredericias.

6

Nüüd vaatame, kuidas süsteem töötab staatiliste tasakaalustamisventiilide ja staatiliste radiaatoriventiilidega (eelsea-distusega). 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 10 kP ja arvutatud vooluhulk on 30 l/h, seega radiaatoriventiili eelseadistus on 2,5.

Katse ajal seadistasime pumba tööre-žiimiiks esimesena proportsionaalse rõhu režiimi ja teisena konstantse rõhu režiimi.

Lisasime ka Danfossi uue ventiili Dy-namic 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.

Kuigi MAGNA3 pump vähendab diferentsiaalrõhku, on radiaatoriventiilides osalise koormusega ikkagi olemas delta P lisavaru*, vt allolevat tabelit.

Võtmeküsimuseks on see, et kuigi juhitava kiirusega pump on abiks, ei saa see diferentsiaalrõhku stabiilsena hoida; selle probleemi lahendavad rõhust sõltumatud dünaamilised ventiilid.

+4,0

+3,0+3,1

+4,4

PUMBA JA VENTIILIDE KOOSTÖÖ

RÕHK

VOOLUHULK20% 40% 50% 70% 100%

PUMBA KÕVERAD

100%

85%75%

70%

60%

PROJEKTEERITUDTÖÖPUNKT

KONTROLLKÕVER

RADIAATORIVENTIIL

SÜSTEEMIKÕVER

TÄIENDAV DELTA P

VOOLUHULGA PIIRAMISE ALA

+

*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.

Reguleerimise režiim, pump

Süsteemi koormus 100%

Süsteemi koormus 50%

Suurenenud ΔP(50% koormusel)

Suurenenud vooluhulk

Proportsionaalne 10,2 kPa 18,0 kPa 7,8 kPa 33% suurem

Konstantne 10,2 kPa 27,3 kPa 17,1 kPa 46% suurem

Reguleerimise režiim, pump

Süsteemi koormus 100%

Süsteemi koormus 50%

Suurenenud ΔP(50% koormusel)

Suurenenud vooluhulk

Proportsionaalne 9,8 kPa 10,5 kPa 0,7 kPa < 1 % suurem

Konstantne 9,9 kPa 10,6 kPa 0,7 kPa < 1 % suurem

Staatiline radiaatoriventiil

Dünaamiline radiaatoriventiil

Mõõdetud väärtused kõige kaugemal radiaatoril

Mõõdetud väärtused kõige kaugemal radiaatoril

Punane joon näitab proportsionaalse režiimi kõverat ja roheline joon madalaimat vajalikku diferentsiaalrõhku süsteemis. Sinistest ringidest on näha, et alati on olemas saadaoleva diferent-siaalrõhu varu. Seega on meil vaja, et pump ja dünaamiline radiaatoriventiil töötaksid koos hästi.

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

0

10

20

30

40

50

60

[kPa]P

MAX

MIN

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

40

80

120

160

200

240

280[W]P1

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

[hp]P1

0 1 2 3 4 5 6 Q [l/s]

MAX

MIN

2 m5 m

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]0

40

80

120

160

200

240

280[W]P1

0 1 2 3 4 5 6 Q [l/s]

MAX

MIN

1 m5 m

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

0

10

20

30

40

50

60

[kPa]P

MAX

MIN

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

40

80

120

160

200

240

280[W]P1

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

[hp]P1

0 1 2 3 4 5 6 Q [l/s]

MAX

MIN

2 m5 m

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]0

40

80

120

160

200

240

280[W]P1

0 1 2 3 4 5 6 Q [l/s]

MAX

MIN

1 m5 m

7

See ütleb meile, et staatiliste radiaatoriventiilidega 50% osalisel koormusel on radiaatoritel (17,1–7,8)

= 9,3 kPa suurem rõhk. Mida see tähendab ületäitumise riski arvesse võttes, võib näha alloleval joonisel.

Kui diferentsiaalrõhk suureneb 7,8 kPa juurest 17,1 juurde, suureneb voolu-hulk 80 juurest 132 l/h juurde, samal ajal kui dünaamiline ventiil hoiab vooluhulga konstantsena.

delta P suurenemine osalisel koor-musel põhjustaks liigse vooluhulga ja küttearve suurenemise, viidates delta P korrektse reguleerimise vajaduse-

le. Danfossi ventiili Dynamic Valve™ RA-DV kasutamine hoiab vooluhulga konstantsena, isegi kui delta P muutub. RA-DV sees olev diferentsiaalrõhu regu-laator hoiab rõhulangu reguleerventiilil konstantsena, mis tähendab, et läbi RA-DV ventiili hoitakse muutumatut vooluhulka. See on toodud alloleval graafikul.

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 980 kWh/aastas.

Vooluhulk [l/h]160140120100

80604020

00 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]

RA-DV max vooluhulk

Danfossi tööriista dP tool™ kasutamine radiaatori tasakaalustamiseks.

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

800 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]

Dünaamiline ventiil

Staatiline ventiil

Vool

uhul

k [l/

h]

Radiaatoriventiilid, staatiline vs dünaamiline.

VFGWK126 © Copyright Danfoss | ... | 2015.12

Danfoss A/S · Pärnu mnt. 127 B · 11314 Tallin · Eesti · Tel: +372 659 3300 · Faks.: +372 659 3301 · E-post: danfoss@danfoss.eewww.kyte.danfoss.ee

Kui pump töötab optimaalselt, on taga-tud madalaim võimalik energiakasutus. Pumba optimeerimine koos proport-sionaalse rõhu reguleerimisega on võimalik ainult koos automaatsete tasa-kaalustusventiilidega. 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 kasu-

tatakse esmaseadistuse ajal saadaoleva diferentsiaalrõhu mõõtmiseks. See ühendatakse kõige kaugema ventiiliga, kus diferentsiaalrõhk on madalaim. Täiskoormusel peab delta P olema 10 kPa. Kui selgub, et diferentsiaalrõhk on sellest madalam või kõrgem, regulee-ritakse MAGNA3 pumba tööpunkti. Tööpunkt on seotud pumba poolt te-kitatud diferentsiaalrõhuga. Pange tähele, et see väärtus on alati kõrgem kui kõige kaugemal asuval ventiilil mõõdetud väärtus, kuna diferent-siaalrõhk kahaneb süsteemis.

Grundfos GO on mobiilne töövahend

elukutselistele kasutajatele. See on kõige põhjalikum programm pumba mobiilseks juhtimiseks ja pumba vali-miseks, mis hõlmab mõõtmestamist, asendamist ja dokumenteerimist. Prog-rammi 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.

Grundfos GO, Adroidile ja iOS-le.

Pumba optimeerimine

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.

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

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.

Rene Hansen, Anders Nielsen, Danfoss Grundfos

Juuni 2015