A hidraulikai rendszerek térfogatáram-ellátása II.
2004/1-2. lapszám | VGF&HKL online | 5512 |
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 növekvő műszaki követelményeket egyre bővülő termékkínálat kíséri. Sokakban talán fel sem merül, hogy mi az egyik alapfeltétele annak, hogy ezek megfelelő összhangban működjenek. Lényeges, hogy a költséges alkotóelemek – kazánok, hűtőgépek, szivattyúk, FC-k és hozzá tartozó szerelvények – előzetesen kialakított, megfelelő hidraulikai, áramlástani koncepció és annak megvalósítása nélkül alkalmatlanok az elvárások teljesítésére. Ezt az állapotot leegyszerűsítve – hogy neve legyen a gyereknek – térfogatáram-egyensúlynak is nevezhetjük. A kérdés az, hogyan lehet ezt létrehozni. A cikk ennek megvalósítására keres választ.
Előző cikkünket ide kattintva érheti el.
Mi a feladat pl. a kisebb fűtőberendezéseknél?
Az alkalmazott megoldásokat a berendezések nagysága is befolyásolja. Már kisebb központi fűtéseknél is szem előtt kell tartani a termosztatikus szelepek zárásánál jelentkező, p=0,2 bar nagyságrendű megengedhető nyomáskülönbséget. Ezt egy biztonsági szelep jellegű, megfelelő nyomás tartására alkalmas, beállítható, kereskedelemben kapható, ún. túlömlés-szabályozóval lehet megoldani. Kisebb központi fűtéshálózatnál a helyiségtermosztát elhelyezésére kijelölt térben levő fűtőtestekre nem szabad termosztatikus szelepet szerelni. Így ezeken a bármely üzemállapotban átáramló közeg mintegy bypass hatásként esetleg elegendő a nyomástartáshoz. Jobb megoldás, ha az említett túlömlés-szabályozót is alkalmazzák. Ezzel a fűtések keringtető szivattyúit is védjük arra az esetre, ha üzemben levő berendezésnél valaki tévedésből lezárná az összes radiátorszelepet. Sajnos ilyesmi könnyen előfordulhat, ami a szivattyút az elektromos oldali védelem ellenére néhány óra alatt tönkreteheti. Jobb a biztonság. Az elmondottakat egy mindennapos szerelői rutinfeladatnak lehet tekinteni.
Differenciál- nyomásszabályozók
Elsősorban ott kell ilyeneket alkalmazni, ahol a megemelkedett nyomás működési zavarokat idézhet elő. Ennek tipikus esete a termosztatikus radiátorszelepekkel felszerelt központi fűtés. A termosztatikus szelepek nyomásérzékenysége miatt a dinamikus, ill. differenciálnyomás-szabályozók prioritása egyértelmű. A differenciálszabályozók, amelyek a hazai épületgépészetben „dinamikus” néven terjedtek el a köztudatban, a termosztatikus szelepek megjelenése óta váltak kiemelt jelentőségűvé. Ezekkel a termosztatikus szelepek fojtásának hatására a szivatytyú-jelleggörbén balra elmozduló munkapont által megemelt nyomáskülönbség optimális értéken tartható. A dinamikus szabályozók elnevezés alatt, mint említettük, a kapillárcsöves differenciálszabályozókat (ezek egyszerűbb vagy segédfunkcióval kiegészített, továbbfejlesztett változatát) értik. Ilyen szerelvényeket az iparban, pl. a távfűtéseknél régen alkalmaznak. A létesítmények egyre növekvő mérete miatt, és a távfűtéses elvek szerinti központi keringtetésnél jó szolgálatot tehetnek az épületrészek, rendszerrészek különválasztására alkalmazott dinamikus szabályozók, különösen akkor, ha nyomásváltozásra érzékeny fogyasztók vannak jelen. Ha a klímarendszereknél fordulatszám-szabályozós szivattyút és készülékenkénti automatikus szabályozót alkalmaznak, akkor a dinamikus szabályozó jelentősége elhanyagolható.
Általános megállapítások
Az épületgépészetben előforduló lehetséges változatok felsorolása szinte lehetetlen. A rendszert úgy kell megválasztani, hogy a jelentkező feladat a rendelkezésre álló szerelvényekkel megoldható legyen. Feladathoz szerelvényt és nem a szerelvényhez kell feladatot választani. Ügyelni kell, hogy ne tévesszük el a sorrendet.
A differenciálnyomás-szabályozó konstans dP-t biztosít, míg az automatikus térfogatáram-korlátozó a dP-változásra konstans Q (m³/h)-val reagál. Az utóbbinak ez a jellemzője biztosítja a csőhálóza- tokban való alkalmazásnál az önbeálló működést.
A működési nyomástartományhoz azonos mennyiség tartozik.
Az előzőekben említett a szabályozások-beszabályozások által elérhető kedvező eredmények különféle szabályozókkal realizálhatók. Ugyanarra a feladatra többféle megoldás lehetséges, amit különféle rendszerű szabályozókkal lehet megvalósítani. A folyamatok működésének követése, áramlástani ismeretekkel és gyakorlati meglátással rendelkező, érdeklődő, nyitott szemléletű szerelők számára is nyitva áll. Úgy érezzük, hogy aki megérteni, ill. alkalmazni szeretné a hidraulikai rendszerek kézben tartását, annak sikerül megközelíteni ezt a problémakört. Ehhez szeretnénk segítséget adni. Bármilyen rendszerű hidraulikai beavatkozásról beszélhetünk, de a szabályozás alapját kizárólag csak valamely korrekt módon, a helyszínen vagy a gyártóműben elvégzett mérés-kalibrálás képezheti. A különböző módon megvalósított térfogatáram-szabályozások eltérhetnek egymástól, ez azonban a sikeres végeredményt, a jó működést nem befolyásolhatja.
A keringtető szivattyúk folyamatos fejlődésükkel – régebben 1 db állandó jelleggörbe, majd fokozatváltós, valamint az utóbbi időben a fordulatszám-szabályozású kivitelek – a hidraulikai rendszerek fontos alkotóelemét képezik. Ezekkel a térfogatáram-szabályozás feladata még nem oldható meg, de helyes megválasztásuk nagyban elősegítheti a jó működést. A fordulatszám-szabályozós szivattyú munkapontját az ún. legkedvezőtlenebb mértékadó áramkörben (e szerint választják ki a szivattyúkat) általában a hidraulikailag legkedvezőtlenebb ponton mért auditáció alapján lehet beállítani. Így a működéshez szükséges nyomástöbblet a legkevesebb, és csak a szabályozó minimális fojtása szükséges.
A hidraulikai feladatok jelentőségének nem felismerése miatt néha feleslegesnek tartják a térfogatáram-szabályozókat. Így az egész létesítményhez viszonyítva csekély értékű megtakarítással csak nehezen jóvátehető károk keletkezhetnek.
Állandó vagy változó legyen a térfogatáram?
A hidraulikai rendszereknél állandó és változó tömegáramú hálózatokról beszélhetünk. Az állandó térfogatáramoknál minőségi, azaz hőfokszabályozást valósítanak meg, míg a változó tömegáramoknál a minőségi szabályozás mellett a térfogatáram változtatásával is be lehet avatkozni. Az automatikus térfogatáram-szabályozást az állandó és a változó térfogatáramoknál is lehet alkalmazni.
A változó térfogatáramú rendszerek megvalósítása elsősorban a keringtetési energia megtakarítására irányul. Ha figyelembe vesszük a szabályozástechnikai vonzatokat, akkor lehet, hogy ez nem mindig pozitív. Megvalósításával ugyanis drasztikusan jelentkezhetnek az átmeneti szelepek autoritási problémái is, amelyek megoldása gondosságot igényel. A szivattyúmunkából megtakarítható energiaköltségek nagyságrendjét és jelentőségét a folyamatos fejlesztések miatt csökkenő fogyasztások megkérdőjelezhetik. Felvetődhet a kérdés: célszerű-e változó térfogatáramot létesíteni, pl. autoritási kérdésekre érzékeny átmeneti szelepekkel, PID elektronikus szabályozókkal és további kiegyenlítőkkel, vagy meg lehet maradni az állandó tömegáram mellett, ahol csak egyszerűbb feladatokat kell megoldani? A változó tömegáramokat elsősorban ott érdemes alkalmazni, ahol nem kell komplikált, körülményes berendezést létesíteni. A választás körültekintést igényel, konkrét recept nincs.
A szivattyúk műszaki fejlesztésénél szinte elsődleges szempont az energiafelhasználás, továbbá a változó fordulatszámú szivattyúk egyre korszerűbb kialakításával a bekerülési ár csökkentése. A fordulatszám-szabályozós szivattyúkat nem csak változtatható térfogatáramnál, hanem valamennyi hidraulikai rendszerben a tényleges szivattyú-munkapontra való beállításnál a fokozatváltósoknál előnyösebben lehet alkalmazni.
A differenciálnyomás-szabályozók széleskörű alkalmazása feltehetően „egy nagyobb horderejű kérdést”, az automatikus szabályozókhoz hasonló működési filozófiát tűzte ki céljaként. Így az ún. dinamikus szabályozókat (differenciálszabályozókat) dinamikus-automatikus jelöléssel említik. A változó tömegáram következményeként átmeneti szelepek, és így a szelepautoritások optimális betartására differenciálnyomás-szabályozók alkalmazhatók. Jó, ha vannak korszerű, széles körben felhasználható szerelvények, amelyeket indokolt esetben alkalmazni lehet.
Átmeneti hőfokszabályozó és automatikus tömegáram-határoló együttes alkalmazása
Az előbbi szerelvényeknek egy hidraulikai körben való soros alkalmazása változó tömegáramú rendszerekben is gyakori. Felmerülhet, hogy ezek milyen hatással vannak egymásra. Térfogatáram-határoló nélkül az átmeneti hőfokszabályozó szelep a tervezési értéket nem határolja. Tervezői biztonsági előrelátással a szabályozó szelepeket sokszor (hibásan) túlméretezik. A szükségesnél nagyobb tömegáram megzavarhatja a hidraulikai rendszer egyensúlyát. A szabályozó szeleppel sorba kapcsolt automatikus térfogatáram-határoló kézi beavatkozás nélkül a tervezett tartományban üzemelhet. A szelep túlméretezésével és az úthossz csökkenésével a szabályozás minősége romlik. Optimális lenne, ha a szelepet működtető szabályozási jel hatására az ún. szelepút minél hoszszabb lenne. Az automatikus térfogatáram-szabályozó a működéshez szükséges nyomás mellett a feleslegeset lefojtja, a határolt mennyiség alatt viszont statikus jelleggel működik. A tervezési érték fölött a térfogatáram-szabályozó határol, alatta a szelep a vezérlőjel hatására végzi a hőfokszabályozást. A változó tömegáramú rendszereknél a fordulatszám-szabályozós szivattyút is alapkövetelménynek kell tekinteni. A sikeres megvalósítás egyik további alapfeltétele a megfelelő zárónyomással és állásszabályozóval rendelkező szabályozó szelep. Gyenge, bizonytalan működésű, „kiolcsósított” szeleppel jó minőségű szabályozás nem valósítható meg.
Agonás Péter
