A radiátor legfontosabb tartozéka
2008/7-8. lapszám | Doholuczki Tibor | 53 490 |
Figylem! Ez a cikk 16 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A radiátor hőleadása a változó felületi hőmérséklettől függ, amelyet az átfolyó vízárammal, illetve a vízhőmérséklet változtatásával tudjuk módosítani. Jelen írásban a vízáram változtatásának lehetőségeit, pontosabban a radiátor legfontosabb „tartozékát”, a radiátorszelepeket, kialakításuk változatosságát, felhasználásuk körét és néhány gyakorlati megoldást ismerhetünk meg.
Az 1. és 2. ábrákon láthatók az egy-, illetve a kétcsöves fűtési rendszerek rendszerelemei. A felsorolás után külön ki lesz hangsúlyozva a termosztatikus szelep kiválasztásának módja és szerepe. Az ábrákon látható megoldások a lehetőségeknek csak egy szűk, de legtöbbször alkalmazott típusai.
 |
 |
Első ábra: (1. Termosztatikus fej távérzékelővel, 2. Kisellenállású termosztatikus szelep (nagy kvs-érték), 3. Kisellenállású radiátor visszatérő csavarzat, 4. Termosztatikus fej távérzékelővel, 5. Háromjáratú termosztatikus szelep, 6. Háromjáratú visszatérő csavarzat, 7. Termosztatikus fej (normál), 8. Termosztatikus szelep, 9. Radiátor visszatérő csavarzat, 10. Háromjáratú 3D termosztatikus szelep, 11. Visszatérő csavarzat, 12. Termosztatikus fej beépített szelepes radiátornál, 13. H-idom beépített szelepes radiátornál, 14. Beszabályozó szelep, 15. Beszabályozó szelep, 16. Szennyfogó-szűrő, 17. Elzáró, 18. Töltő-ürítő, 19. Beszabályozó szelep, 20. Elzáró, 21. Termosztatikus fej távérzékelővel, távállítóval, 22. Egypont-csatlakozású termosztatikus szelep, alsó csatlakozással, 23. Összekötőcsöves szerelvényezés, termosztatikus szeleppel, 24. Összekötőcsöves szerelvényezés, by-pass-test, 25. Egypont-csatlakozású termosztatikus szelep, oldalsó csatlakozással)
Második ábra: (1. Termosztatikus fej, 2. Termosztatikus szelep, 3. Radiátor visszatérő csavarzat, 4. Termosztatikus fej beépített szelepes radiátornál, 5. Kereszteződés-mentes csatlakozási rendszer beépített szelepes radiátoroknál, 6. Osztó-gyűjtő, 7. Termosztatikus fej beépített szelepes radiátornál, 8. H-idom beépített szelepes radiátornál, 9. Beszabályozó szelep, 10. Nyomáskülönbség szabályozó, 11. Elzáró, 12. Szennyfogó-szűrő, 13. Beszabályozó szelep, 14. Elzáró, 15. Töltő-űrítő)
A teljesség igénye nélkül a kézi-, termosztatikus szelepek, visszatérő csavarzatok lehetnek: – fix kvs-értékűek,
– állítható kvs-értékűek (előbeállíthatóak),
– korlátozhatóak,
– töltési-űrítési lehetőséggel ellátottak.
Egycsöves fűtési rendszer radiátorszelepei, tartozékai
Egycsöves fűtési rendszernek nevezzük azt, amikor a fűtőtestek előremenő és visszatérő vezetékei ugyanahhoz a csővezetékhez csatlakoznak. By-passal ellátott rendszerben egy részáram a fűtőtesten nem áramlik keresztül. Átfolyós rendszernél a fűtőköri víz 100%-a átáramlik a fűtőfelületeken. Az egycsöves fűtési rendszer kialakítását, szerelvényezési lehetőségeit az 1. ábra mutatja be.
Kétcsöves fűtési rendszer radiátorszelepei, tartozékai
Kétcsöves fűtési rendszernél a fűtőtesthez két önálló vezeték kapcsolódik – előremenő vezeték, visszatérő vezeték -, a vízáram by-pass nélkül megy át a radiátoron. A kétcsöves fűtési rendszer kialakítását, szerelvényezési lehetőségeit a 2. ábra mutatja be.
Fűtőtest-szabályozó szelepek beállítása
Minden fűtőtestet az átlagos fűtőtest hőmérséklet szerint méretezik, ezért a gyakorlatban is meg kell oldani, hogy valóban ez a hőmérséklet (pl. 80 °C) jelentkezzen valamennyi fűtőtestnél. Mivel gyakorlati tapasztalatok szerint a beépített szabályozószelepek nagy része még mindig nincs előre beállítva, ezért az első fűtőtesten több víz áramlik keresztül, mint az utolsón. Az első helyiség tehát túlfűtött lesz, az utolsóban viszont hideg lesz. Az 3-6. ábrákon a csíkozott terület ábrázolja a hőleadást. A nagy és kis rendszerek ugyanolyan elvek szerint működnek, ezért a példákban négy azonos hőigényű helyiséget veszünk alapul, amelyekben az azonos hőigény miatt azonos méretű és csatlakozású fűtőtestek vannak. A szivattyúval létrehozott nyomás felhasználásra kerül a csővezetékben. Az utolsó helyiség hőmérséklete tehát nem éri el a kívánt szintet. Az első két fűtőtesten keresztül túl sok víz áramlik (3. ábra).
Ha az utolsó helyiségben is létrejön a kívánt hőmérséklet, a többi helyiség túlfűtött lesz és az értékes fűtési energiát a legdrágább szabályozási módszerrel, az ablakok kinyitásával vezetik el (4. ábra). Ebből is látszik, mennyire fontos, hogy mindegyik fűtőtest a megfelelő mennyiségű hőhordozót kapja (5. ábra).
Ez azt jelenti, hogy ahol túl sok a víz, ott egy mesterséges ellenállással csökkenteni kell a túl magas szivattyúnyomást, hogy a távolabbi és alacsonyabb szivattyúnyomású fűtőtestek nagyobb vízmennyiséghez juthassanak. Ezzel elérhetjük, hogy a hőleadás a kívánt szintre kerüljön (6. ábra).
 |
 |
 |
 |
A gyakorlatban a mesterséges ellenállást a fűtőtestszelep előzetes beállításával lehet létrehozni. Ehhez igen sokféle módszer áll rendelkezésre. Ezek közül az egyik leghatékonyabb a kettős orsóval végzett beállítás. Ennek során a szelep átfolyási keresztmetszetét úgy csökkenthetjük, hogy az előkefuratba egy előszabályozó kúpot tolnak be. Ez igen pontos, biztonságos és gyors beállítást tesz lehetővé. Ez a módszer azzal az előnnyel is jár, hogy a beállítás nem befolyásolja a kézikerék működését. A kúp segítségével történő beállítás révén változik a kúp formája, és ezzel a „szelep jelleggörbéje”. Ez nem érvényes a korlátozott emelkedésű szelepekre.
A következőkben a termosztatikus szelepet és fejet, mint egységet vizsgáljuk, de előtte, ha röviden is említsük meg a kézi szelepek két típusát:
– korlátozható, de nem előbeállítható (7. ábra),
– előbeállítható (8. ábra).
 |
 |
Arányos szabályozó
A termosztatikus szelep egy segédenergia nélküli arányos szabályozóval szerelt csőszerelvény; alapos megfontolás alapján kell kiválasztani és beszerelni. Az arányos szabályozó esetében a kimeneti jel a bemeneti változóval arányos, azaz a termosztatikus esetében a helységhőmérséklet (a szabályozott jellemző xs) minden változásához a szelepemelkedés (módosított jellemző xm) arányos megváltozása van rendelve. Ez a változás közvetlenül befolyásolja a fűtővízáramot és ez a fűtőtest fojtásos szabályozásával valósul meg. A 9. ábra ennek egyszerűsített működési elvét mutatja be (9., 10. ábra). Ha az alapjelet 20 °C-ra állítottuk be, és a léghőmérséklet 23 °C. a szelep teljesen zárva van (szelepemelkedés=0%), míg ha a léghőmérséklet 17 °C, a szelep teljesen nyitott (szelepemelkedés=100%) Az érzékelő (1) folyadékkal, gázzal vagy más táguló közeggel van feltöltve. Hőmérsékletnövekedés esetén a folyadék vagy a táguló közeg térfogata megnő, illetve megemelkedik a gáz nyomása, ami a szelepkúpot a zárt helyzet felé mozdítja el. Hőmérsékletcsökkenés esetén épp az ellenkezője történik, a szelepkúp a nyitott helyzet felé mozdul el.
 |
 |
Az alábbi kiviteli változatban gyártanak termosztatikus fejeket: beépített érzékelővel szerelt termosztatikus szelep, beépített alapérték állítóval és távérzékelővel szerelt termosztatikus szelep, valamint kombinált távoli alapérték állítóval és távérzékelővel szerelt termosztatikus szelep. A termosztatikus fejek érzékelője általában folyadékkal van töltve, de alkalmaznak gázzal, telített gőzzel, vagy szilárd anyaggal töltött érzékelőket is.
A segédenergia nélküli arányos szabályozók, tehát a termosztatikus szelepek arányos működési tartománya (xp) nem változtatható. Pl.: xp=2 K.
A túl szűk xp arányos működési-tartomány ingadozásokhoz – túl nagymértékű és elfogadhatatlan szabályozási – eltérésekhez vezet. Fűtőtestek termosztatikus szelepeit gyárilag állítják be a zárópontra, általában Δxp=2 K arányos eltérést figyelembe véve. 20 °C-os előírt érték mellett a szelepen a névleges vízáram folyik keresztül, míg 22 °C-os helyiséghőmérséklet esetén a szelep zár.
Az állandó helyiséghőmérsékletet befolyásoló és ezért automatikus vezérlést szükségessé tevő tényező az alábbiak:
– a külsőhőmérséklet, mint a legjelentősebb tényező,
– a napsugárzás és a szél,
– egyéb hőforrások (elektromos berendezések, emberek, világítás, melegvíz-vezetékek stb.).
Amennyiben a változó külső hőmérsékletet egy időjárás vezérelt előremenő hőmérséklet-szabályozás kompenzálja, akkor a termosztatikus szelepeknek gyakorlatilag már csak a helyiség hőnyereségeit kell szabályozniuk. Feladatuk, hogy a helyiségben ne legyen magasabb hőmérséklet az előírt hőmérsékletnél. Tehát csupán a fűtővízáramot kell szabályozniuk, így csak 50% és 0% között nyitják meg a szelepeket. Ennek következtében az arányos eltérés mindig pozitív. A példánkban szereplő szelep a külső vezérlés optimálisan megválasztott fűtési jelleggörbe és további zavaró tényezők (szél, nap stb.) hiánya esetén minden külső hőmérséklet mellett mindig félig nyitva lenne (középállásban), és a névleges átfolyó vízáramot engedné át.
Kettős beállítású termosztatikus szelepek
A fűtési rendszerekben a termosztatikus szelepeknek egyre jelentősebb szerep jut. A következő feladatokat látja el:
– méri a helyiség hőmérsékletét,
– összehasonlítja azt a beállított értékkel,
– a szelep állásával kompenzálja az esetleges eltérést, így a kívánt helyiséghőmérséklet állandó marad.
Érthető, hogy e feladatok ellátása minőségi szabályozót igényel, nem csupán egy egyszerű szerelvényt. Mivel a folyamat során a szelep vezérlőelemként szolgál, a méretezés igen nagy figyelmet követel meg, nemcsak a csatlakozási méretet, hanem a katalógusban szereplő adatokat is figyelembe kell venni.
Legfőképp arra kell ügyelni, hogy a termosztatikus szelep és az érzékelő (termosztatikus fej) egy egységet alkosson. Az egy ágon található fűtőtestek beszabályozásának biztosítása érdekében a termosztatikus szelepeket előre be kell állítani. Ha ez nem történik meg, akkor a kevesebb teljesítményt igénylő, illetve a kedvezőbb fekvésű fűtőtestek túl sok vizet kapnak. Emiatt a termosztatikus szelepeknek állandóan zárniuk kell, ami csökkenti a szabályozási tartományt. Az előbeállítással megadhatjuk a maximális térfogatáramot, így akadályozva meg, hogy túl sok vagy túl kevés víz áramoljon a fűtőtestekbe. A szelepek így a teljes szabályozási tartományban működnek.
Termosztatikus szelepek kiválasztása
Új rendszerek
A fűtőtestszelepek kiválasztásánál a műszaki (térfogatáram, nyomáskülönbség) és az építészeti adottságokat (falmélyedések, mellvédek, távolságok) kell figyelembe venni. A szelepméretezése mindig a fűtőtest által igényelt vízáram alapján történik. Ezen érték (l/h vagy m³/h) ismeretében kell tanulmányozni az érvényes méretezési diagramot, amelynek másik tengelyén a nyomáscsökkenés van feltüntetve. A nyomásesés 4-10 kPa legyen. Kevert rendszerek (termosztatikus és kézi szelepek) esetében a méretezést a minimális nyomáscsökkenés alapján kell végezni, vagy megfelelően be kell állítani a kézi szelepeket. Célszerű beépíteni egy nyomáskülönbséget szabályozó túláramszelepes by-passt és lehetőség szerint fordulatszám-szabályozott szivattyút választani, amely megakadályozza, hogy túl kevés vagy túl sok víz áramoljon a fűtőtestekbe, így a szelepek a teljes szabályozási tartományban üzemelhetnek.
Meglévő rendszerek átalakítása termosztatikus szelepekkel
Ha a szelepeket termosztatikus fejekkel szereljük fel, akkor ügyelni kell arra, hogy azok csak akkor működnek megfelelően, ha a működési tartománya több mint 2 K. Tehát, 18 °C-nál a szelep teljesen nyitva van, 22 °C-nál pedig teljesen zárva. A szelepemelkedés kb. 2 mm, amit a táguló közeg (pl. alkohol) valósít meg. E szerint 20 °C helyiség hőmérséklet esetén a szelep a névleges térfogatáram mellett félig nyitott. A megfelelő szabályozás biztosításához viszonylag magas ellenállási értékekre van szükség. A fűtőkört olyan szeleptényezőjű szeleppel kell szerelni, tervezni, hogy xp=2 K legyen, így a termosztatikus fejek alkalmazása esetén nem kell szabályozni az ági ellenállásokat. Ha ezt figyelmen kívül hagyjuk, akkor az arányos működési tartomány nagyobb lesz, és még a legjobb termosztatikus fej sem lesz képes megfelelően ellátni szabályozási funkcióját. Csupán a termosztatikus fejek alkalmazásával nem lehet javítani egy fűtési rendszer hidraulikus egyensúlyát. Adott esetben túláramszelepek illetve nyomáskülönbség-szabályozók felszerelése is szükségessé válik.
Ezért javasolt:
– valamennyi termosztatikus fejjel felszerelhető szelepet a kv 2 K értékre méretezni,
– a többletnyomást a beállítható visszatérő szelepen vagy kettős beállítású termosztatikus szelepen keresztül kiegyenlíteni,
– túláramszelepet a szivattyú után beszerelni, hogy a részben zárt fűtőtestszelepek nyomáskülönbsége ne nőjön meg üzem közben. Ezzel a termosztatikus szelepen keresztülhaladó áramlás által keltett zaj is alacsony marad (kb. 20kPa).
Meglévő rendszerek átszerelése
Kézi szelepek termosztatikus szelepekre való cseréjekor figyelembe kell venni, hogy a kézi szelepek maximális myomásvesztesége kb. 1 kPa. Alacsony szivattyúnyomású kisebb rendszereknél tehát alacsony nyomásveszteségű, illetve nagyobb kvs-értékű szelepet kell választani. Ugyanez vonatkozik a klasszikus alsó csatlakozású egycsöves rendszerekre, amelyekhez speciális szelepek lettek kifejlesztve. Nagyobb és főként újabb rendszerek esetében a termosztatikus szelepek kb. 30%-kal csökkentik a keringtetett vízmennyiséget, így kockázat nélkül kb. 4 kPa szelep miatti nyomásveszteséggel lehet számolni. A kiegészítő 3-4 kPa nyomáskülönbséget a szivattyú állítja elő azáltal, hogy kevesebb vizet áramoltat. Részleges átalakításnál (termosztatikus szelepek és kézi szelepek) a minimális nyomáscsökkenéssel kell számolni, vagy a kézi szelepeket a rendszerhez igazítva kell beállítani.
Hiszterézis
Hiszterézisnek nevezik azt a hőmérsékletkülönbséget, amely a termosztatikus szelep belső tehetetlenségének leküzdéséhez szükséges. A belső tehetetlenség elsősorban a súrlódásra vezethető vissza. A hiszterézis mérhető, az EN 215 szabvány szerint nem haladhatja meg az 1 °C-ot. Minél kisebb ez az érték, a szabályozószelep annál pontosabban működik. Fontos: kizárólag az EN 215 szabványnak megfelelő termosztatikus szelepeket alkalmazzon (11. ábra). Ha fűtőtest felső része meleg, alsó része hideg, akkor a termosztatikus szelep megfelelően szabályoz (12. ábra).
Megjegyzés
Természetesen még lehetne beszélni a különféle radiátor visszatérő csavarzatokról, beépített radiátorokhoz való H-idomokról (jó-e a golyóscsap-blokk vagy használjunk szelepes idomot?), szelepekről, de ezek egy külön fejezetet is megérdemelnének.
