Gondolatok az épületgépészeti rendszerek szerelőket érintő beszabályozási feladatairól
2003/12. lapszám | VGF&HKL online | 4071 |
Figylem! Ez a cikk 22 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A létesítmények szerelőinek egyre nagyobb kihívást jelent a folyamatosan piacra kerülő szerelvények ismerete. Az örvendetes sokrétűség az elvárásokat is fokozza. Ennek egyik területe az alkotóelemek hidraulikai rendszerbe foglalásával és alkalmazásával kapcsolatos ismeretek bővítése, a beszabályozások szemléletrendszerének kialakítása. Az ismertetett módszernél a beszabályozás előbeállításra egyszerűsödik. A dinamikus szabályozók az előbeállítás után önbeállóak, és így a szerelők feladata a beszerelésre korlátozódik.
Az utóbbi időben épülő családi házakban és a kisebb, hasonló jellegű létesítményekben az egyre sokasodó, különféle csőhálózatok működési összhangjához a rendszereket be kell szabályozni. Gondoljunk csak pl. egy olyan épületre, ahol 150-200 m²-es, többszintes alapterületnél a konvekciós mellett padlófűtést, HMV-készítéssel kapcsolt napkollektoros rendszert, uszodafűtést, kazánokat, esetleg hőszivattyút és fan-coilokat is egyidejűleg, összhangban kell üzemeltetni. Egyre több ilyen létesítmény épül. Tervezett hidraulikai rendszer nélkül kilátástalan próbálkozásnak tűnik egy ilyen projekt megvalósítása. Sajnos a szabályozószelepek ötletszerű beépítésével a feladatot sokszor megoldottnak tekintik. A gyakorlatban többször tapasztalhatjuk, hogy igényes rendszerelemek – kazánok, szivattyúk, automatikák – ellenére a beszabályozási hiányosságok miatt a berendezés nem felel meg az elvárt komfortfeltételeknek. Jelen cikk a fentiekkel kapcsolatos gyakori problémák megoldásához kíván segítséget adni, és megkísérel az összefüggések jelentőségére is rámutatni. Ezekhez azonban először néhány fogalom tisztázása szükséges.
A tömegáramegyensúly és a beszabályozás kapcsolata
A tömegáramegyensúly feltételét, hogy valamennyi fogyasztónál a tervezett mennyiségű hőhordozó közeg meglegyen, a berendezések beszabályozásával lehet elérni. A beszabályozást a csővezetékben áramló közeg mennyiségének változtatásával, fojtással lehet elérni. Erre a célra olyan szabályozó fojtószerelvény alkalmas, amellyel az áramlási folyamatba hatásosan be lehet avatkozni. A tömegáramegyensúly, a beszabályozás és a fojtás tehát összefüggő fogalmak. Tömegáramegyensúly hiányában a csőhálózat egy-egy részében több vagy kevesebb menynyiségnél túlömlesztésről, ill. alulellátásról beszélhetünk. A túlömlesztés a hálózat egy másik részénél alulellátás formájában hiányt okozhat, ami a komfortfeltételek teljesítésénél reklamációkat vonhat maga után. A „tervezett" érték alatt megfelelően kalkulált mennyiséget kell elérni.
A hidraulikai kérdésekkel kapcsolatosan vizsgáljunk meg egy esetet. Valamely rendszert körökre felosztva a visszatérőkben kézi állítású szabályozószelepek számának növelésénél megfelelő eljárás nélkül azt tapasztalhatjuk, hogy egyre nehezebbé válik a rendszeregyensúly megvalósítása. A beavatkozásoknál ugyanis a többi hidraulikai kör állapota is megváltozik. Többször lehet találkozni olyan esettel, amikor a kialakítás, csoportosítás és egyéb hiányok miatt a rendszer alkalmatlan a beszabályozásra. A fojtószelepes statikus beszabályozás sikerének a feltétele, hogy valamennyi szükséges szabályozóelem meggondolt helyre való beépítése mellett a műszeres beszabályozást is elvégezzék. E módszer ismertetésével, amelyről az elmúlt években már több kimerítő elemzés jelent meg, most nem foglalkozunk.
Milyen módszert alkalmazzunk a beszabályozásnál?
A tömegáramegyensúly fontosságát felismerve ki kell választani a szabályozás módszerét, és azt körültekintően meg kell valósítani. A tömegáramegyensúlyt az előbbiekben már említett kézi beszabályozás alternatívájaként dinamikus, az előbeállítás után automatikusan önbeálló szerelvényekkel is meg lehet valósítani. A dinamikus rendszernél a szabályozók önbeálló jellege miatt, az előbeállítást követően az előirányzott paraméterek állandó értékre állnak be. Ehhez egy olyan tervezett kialakítás kell, amelynél a szükséges csőkeresztmetszet és a szivattyúparaméterek is rendelkezésre állnak. Ha beszabályozóról van szó, a szakma évtizedek óta kézi működtetésű szelepekre gondol. Most ennek az alternatívájával, a dinamikus szabályozással foglalkozunk, amelynél a beavatkozó-szervek a fojtószelepektől eltérőek.
Egy osztó-gyűjtőre csatlakozó fűtési kör hőfokszabályozóval és tömegáram-szabályozással
Nagyobb szivattyú vagy tömegáramszabályozás?
Beszabályozás helyett gyakori, hogy a rendszer adatainak hiányos ismeretében biztonságból sokkal nagyobb szivattyút választanak a szükségesnél, és így bízva annak teljesítőképességében az ún. túlömlesztés tipikus állapotát valósítják meg. Ilyenkor a szivattyúhoz közel eső körök többszörös túlömlesztése mellett a szükséges mennyiségű közeg a legvégső pontokra is eljuthat. A próbálkozásos megoldás helyett, („fojtogatok itt-ott hátha sikerül belőni”), a tömegáramegyensúlyt megfelelő szabályozó szerelvényekkel kell megvalósítani. A hőleadó által a fűtendő térben a fűtőközeg hőmérsékletének csökkenésével hőleadás keletkezik. Az előremenő és visszatérő közötti különbségből, a hőlépcsőből némi tapasztalattal tapintással is következtetni lehet a fűtés működésére. Túl kicsi hőlépcsőnél, cca. 2-5 °C-nál, mivel „szalad a fűtés”, túlömlesztésre, míg nagyobb, cca. 25-30 °C-nál túlhűtésre, hiányos ellátásra lehet következtetni.
Mi történik a csővezetékekben?
Hidraulikai körökben a hőfokszabályozó szelepek működése a rendszer tömegáramát is befolyásolja. A rendszer jellegzetes pontjainak paraméterhatárolása, megfelelő hidraulikai szabályozók és beszabályozási módszer nélkül a tömegáramegyensúlyt nem lehet létrehozni. A fűtéseknél felhasznált csövek, szerelvények, szivattyúk, szabályozó szelepek által kialakított nyomásviszonyok széles tartományban változhatnak. Csővezetékben a nyomásviszonyokat pl. az elmondott módon lehet úgy befolyásolni, hogy a meghatározott tömegáram alakuljon ki. Előnyös lehet egy olyan tömegáramszabályozó, amely a csőhálózati nyomásváltozások ellenére állandó tömegáramértéket biztosít. Lényeges, hogy amíg a beszabályozáshoz kézi beavatkozás szükséges, addig a dinamikus szabályozók önbeálló működésével az előbeállítást követő szabályozásról beszélhetünk.
Mit tehetnek a szerelők a beszabályozásért?
Elsősorban az optimális feltételek létrehozásával valósítsák meg úgy a tervezett berendezést, hogy feladatuk a beszerelésre korlátozódjon. Konzultáljanak a tervezővel, és ellenőrizzék, hogy a tervezés figyelembe vette-e a beszabályozás feltételeit. A szerelőknek saját érdekük, hogy az összefüggések ismeretében megköveteljék és igénybe vegyék a kifogástalan működéshez szükséges közreműködést. A működésért a szerelő és a tervező egyetemlegesen felelős. A tervekhez tartozó műszaki leírásnak feltétlenül tartalmaznia kell a beszabályozás módszerét, a tömegáramegyensúly megvalósításához előirányzott megoldást.
A szerelők feladatkörét meghaladó ismeretekről…
A dinamikus szabályozók a csővezetékekben bekövetkező nyomásváltozások ellenére az előbeállított mennyiséget a szabályozóra jellemző működésmód miatt állandó értéken tartják. A szabályozó előbeállításával a dinamikus rendszer beszabályozottnak tekinthető. Az épületgépészeti gyakorlat dinamikus szabályozó alatt a kapillárcsöves strangszabályozókat érti. Az összeállításunkban szereplő dinamikus tömegáramszabályozó rendszer viszont egy ezt meghaladó szemléletet jelent, amely (az arányos helyett) lapos jelleggörbe szerint működik. Ez biztosítja, hogy a nyomásváltozás ellenére a tömegáram állandó maradhasson. A kiválasztás elsősorban tömegáramra (m3/h) történhet, amely leggyakrabban az egyébként is választott csőmérethez is megfelel. A szabályozó és a keringető szivattyú összefüggésével kapcsolatosan lényeges, hogy a szivattyú emelőmagassága nem haladhatja meg a szabályozó működési tartományát. Ez a biztosítéka annak, hogy a szabályozó dinamikusan működhessen. A szivattyú-emelőmagasság kérdése a normál épületgépészeti rendszereknél leegyszerűsödik, mivel a legalacsonyabb 15-150 kPa működési tartomány az átlagos 80-120 kPa szivattyú-tartományokhoz jól illeszkedik. A szivattyú megválasztásánál a dinamikus szabályozók min. 10-15 kPa nyomásesés-igényét figyelembe kell venni. Vizsgáljunk meg egy osztó-gyűjtőre csatlakozó fűtési kört hőfokszabályozóval és tömegáramszabályozással (1. ábra). Belátható, hogy a háromjáratú szelep bármely állásánál a primer fűtési kör a tömegáramszabályozóval korlátozva van. Ezt az osztó-gyűjtőre csatlakozó valamennyi fűtési rendszernél megvalósítva, a tömegáramok egymáshoz való viszonya arányosan felosztható, az egyes rendszerek ellátása felszeletelhető. Az arányos, igény szerinti felosztás feltétele tehát a tömegáramszabályozó alkalmazása. Ennek elhagyása esetén a rendszerek megosztása a háromjáratú szelepekkel nem megnyugtató, és a nagyobb ellenállású, hidraulikailag kedvezőtlenebb körökben alulellátás keletkezhet. A részletezett megosztást a tömegáramegyensúly biztosításának egyik legegyszerűbb, a hőelosztás irányából kiindulva részleges módjának lehet tekinteni, ahol a fogyasztói körökben még további szabályozás szükséges.
A dinamikus tömegáramszabályozás néhány jellemzője
A dinamikus tömegáramszabályozás néhány jellemzője
- Tömegáram (m³/h) alapján egyszerű kiválasztás.
- Egyik szabályozó a másik beállítását nem befolyásolja.
- Előbeállítással önbeállóan üzemkész.
- Bővítésnél az újrabeszabályozás szükségtelen.
- Műszeres ellenőrzés lehetséges, de nem előfeltétel.
- Helyszíni beszabályozás elhagyásával gyorsítja a befejezést.
- A szerelés után a beszabályozással kapcsolatban nincs tevékenység.
- Előbeállítással kedvező üzemi pontosságot nyújt (cca. ±5%).
- Illetéktelenek beavatkozása ellen védett.
- DN15-DN350 ( DN800) széleskörűen variálható.
A dinamikus tömegáramszabályozó konstrukciója
Csővezetékekben mennyiségi szabályozáshoz fojtás szükséges. Ezt dinamikus rendszernél, a más eljárásoknál alkalmazott klasszikus fojtókúpos szeleppel szemben, speciális membrános szabályozóval lehet megvalósítani. Ez lehetővé teszi, hogy nyomásváltozás ellenére a tömegáram állandó maradhasson. A szabályozót tömegáramérték (m3/h) változtatására több különböző állásba lehet átállítani, amit előbeállításnak nevezünk.
Mit kell tenni dinamikus rendszernél a tömegáramegyensúly megvalósítására?
- A létesítményt a tömegáramszabályozásra kijelölt egységekre fel kell osztani.
- Meg kell állapítani a rendszeregységek tömegáramigényét.
- Ki kell választani a szabályozót DN és m³/h szerint.
- A szivattyú választásánál be kell kalkulálni a szabályozó nyomásveszteségét.
- A szabályozót előbeállítása után a rendszerbe be kell szerelni (csak ez a szerelő feladata).
A hőfokszabályozás és a tömegáramszabályozás együttesen?
Sokszor merül fel kérdésként, hogy a hőfokszabályozó mellett miért szükséges a tömegáramszabályozás. Az épületgépészeti rendszereket alkotó csövek, szerelvények, szivattyúk, kalorikus készülékek nyomásveszteségét nem lehet olyan pontosan leméretezni, hogy a célszerű biztonsági faktorok mellett a tervezés szerinti tömegáram alakuljon ki. A túlméretezés hatására a szivattyúhoz közel eső szakaszokba hidraulikai beszabályozás nélkül a tervezettnél nagyobb mennyiségű hőhordozó juthat, ami a távolabbi pontoknál hiányként jelentkezhet. Az előbbi példákból azt a következtetést vonhatjuk le, hogy akár a hőfejlesztés, akár a fogyasztói végpontok irányából vizsgáljuk, a háromjáratú hőfokszabályozókkal tömegáramszabályozók nélkül a korrekt beszabályozott állapotot nem lehet létrehozni. A tömegáramszabályozók elhagyásánál megosztás hiányában a fogyasztók egy részénél több, a másiknál kevesebb fűtőközeg állhat rendelkezésre. Emiatt néhol fázni fognak, míg máshol a túlfűtés rontja a komfortkörülményeket. Lényeges tanulság: a hőfokszabályozás sohasem pótolja a tömegáramszabályozót. Sajnos sokszor láthatunk olyasmit, hogy a fan-coilok on/off szelepeinél alkalmazott tömegáramszabályozót meggondolatlanul elhagyják.
Hova célszerű tömegáramszabályozókat beépíteni?
Oda, ahol ezzel a felosztással az egyes jelentősebb részek külön kézben tarthatók: szükségesek pl.: fűtéseknél a strangok aljára vagy a több radiátort ellátó vízszintes leágazásokba. Padlófűtéseknél a csőszálakat összesítő osztókba. Napkollektoroknál a kollektoronkénti csatlakozásokhoz. HMV készítésnél a tartály(ok) fűtőcső-kígyóihoz. Kazánoknál 2 db felett a főáramkörökben. Fan-coiloknál készülékenként, ill. készülékcsoportonként.
A szerelő és a tervező kapcsolata
A résztvevők között a megvalósítás munkafázisait fel kell osztani. Ha a tervezői feladatot elvégzik, akkor a szabályozóknak a tervek adatai szerinti előbeállítását előre is el lehet végezni. Ilyenkor a szerelőnek a helyszínen a beszabályozással kapcsolatban a feladata, bármilyen furcsának tűnik is, kizárólag csak a beszerelésre korlátozódik. Nem szerencsés, ha a beruházó tervezési kérdésekben egymaga dönt, mivel ilyenkor fennáll a veszélye annak, hogy pl. reklamációk esetén senkihez sem tud érdemben fordulni. Javasoljuk, hogy a létesítményekhez mindenképpen készüljön egy kapcsolási terv csődimenziókkal, tömegáramértékekkel, teljesítményadatokkal, amely aztán végigkísérheti a létesítményt a tervezéstől a megvalósulásig, sőt esetleg még utána is évekig, mint megvalósulási dokumentum.
Agonás Péter
