A puffertárolótól a hidraulikus váltóig
2010/3. lapszám | Meyer József | 9384 |
Figylem! Ez a cikk 15 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
egy hasonló méretű felfutásban söpört végig az országon a gázprogram. A lakosság számára a szerényebb anyagi áldozattal járó parapet gázkonvektorok, illetve a „cirkók” nemes versengésével vált népszerűvé a 12-40 kW-os követelményhatárok közötti szivattyús melegvízfűtés. Nagyobb teljesítményű fűtési/hűtési rendszerekben mostanra elterjedt a hidraulikai váltó (vagy szeparátor? – még mindig vannak kollégák, akik a definíciót pontosítják), melynek segítségével a hőtermelő/hőelvonó egységek magas színvonalú – primer oldali – üzeme és az egymástól független paraméterű rendszerek – szekunder oldali – együttműködése közös, változatlan mennyiségű vízen valósul meg.
Nem sokkal a panelprogram beindulását követően
Voltak és lesznek olyan rendszerek, melyekben a hőtermelés vagy hőelvonás reaktorainak működtetése időben-időnként szükségszerűen eltér a csúcsfogyasztásoktól. Ilyenkor pufferkapacitással kell megnövelni a hálózatok vízmennyiségét, energiatartalékolás céljából.
Amikor a két funkció éppen fedi egymást
Egy készülő létesítmény épületgépészeti feladatainak számbavétele során a hűtési rendszer terv szerinti kialakítása mutatott egy rokonszenves, praktikus, ámbár ritkábban kínálkozó működtetési elképzelést. Sajátosságokból fakadóan az épület tetőszintjén elhelyezett hűtőgép hűtési előremenő és visszatérő alapvezetékét ugyancsak ott, a szabadban kellett vezetni (a megfelelő fagyvédelmi megfontolások szerint).
Az egyértelműség érdekében folytassuk az ide tartozó műleírás gondolataival: „…meglévő épületről lévén szó, annak adottságaihoz kell igazodnunk. Korábbi – vagyis hűtés nélküli – építészeti formájában nem teszi lehetővé az újólag felmerült hűtési igények kiszolgálását egy hűtőgépház kialakításával, mert annak nincsenek meg a feltételei.
A most tervezett hűtési energiával a tetőfödémen podesztre telepített szellőzőgépeket, valamint az épületen belül szerelt fan-coilos rendszereket látjuk el. Az új teljesítményigény kielégítésében mellőzzük a hűtőgépházat (a nagyteljesítményű szivattyúival), a puffertartályt, mégis biztosítani tudjuk a biztonságos és takarékos üzemvitelt.
Az épületek gépészeti rendszereinek (légkezelők, FC-rendszerek) ellátására közös alapvezetékkel kiépítendő, változó tömegáramú hűtési rendszert terveztünk… ez a közös alapvezeték a tetőn halad, és onnan csatlakoznak le az egyes önálló szivattyúzású fogyasztói alrendszerek.
A hűtővíz keringtetése az egyes szabályozott ágakba telepített viszonylag kis teljesítményű fordulatszám-szabályozott szivattyúkkal történik, melyek komoly előnye a hidraulikailag nagy variálhatóság mellett a gyártó által garantált kültéri elhelyezhetőségük is.
A hűtőgép üzemszerű működéséhez szükséges minimális keringtetett térfogatáramot a rendszer végpontjának hidraulikai rövidre zárásával és az ide telepítendő biztonsági keringtető szivattyúval kívánjuk megoldani; a felügyeleti rendszer ennek a szivattyúnak a szívó-nyomóoldali csonkjain mért mindenkori nyomáskülönbség figyelésével, valamint az így regulázott áramoltatással – a hűtővíz alkalmanként szükséges mennyiségével – segíti ezt a folyamatot.
A hűtőgép leállásával vagy a rendszer fogyasztóinak hűtési igénye által fellépő minimális keringtetett vízmennyiség meghaladtával a biztonsági keringtető szivattyú is leáll.
A tetőfödémen szerelt hosszú alapvezeték átmérője DN 200-as, űrtartalma pedig jóval meghaladja a szükséges puffertérfogatot, illetve az a tervezői döntés, miszerint a biztonsági keringtető szivattyú az alapvezeték végén, az utolsó alrendszert követően zárja rövidre a rendszert… nyilvánvalóvá teszi, hogy külön puffertartályra nincs szükség.”
A hidraulikus váltó is hamisítható?
Lépjünk egyet vissza a szakmai történetiségben, és nézzük a fűtési feladatokat, a hidraulikus váltó szükségessége szempontjából. A vegyes (konvekciós/radiátoros és felületi, mint fal, padló) fűtési rendszerek egyidejű működtetése egy kazánról vagy hőközpontról… számos fűtőkészülék rendelkezik saját keringtető szivattyúval, melynek munkapontját például egy tisztán radiátoros körön a tervezés során figyelembe vehetjük. Viszont, ha több – egymástól függetlenül működő – fűtési kört kell kialakítanunk, akkor ezek időben, hőmérsékletben, jelleggörbében teljesen eltérő keringtetést kívánnak.
Ebben segít a témabeli váltónk, melynek számos definícióját ismerjük, idézzünk közülük egyet: a hidraulikus váltó egy jól kialakított és méretezett rövidzár az előremenő és a visszatérő között. A kialakítás a keresztmetszetre és a csonktávolságra értendő, a méretezés pedig a fűtési rendszer tömegárama, valamint a váltóban kialakuló határsebesség alapján történik.
1. Hidraulikus váltó,
2. hőszigetelés,
3. Töltő-ürítő csap,
4. Gyűjtő hőmérsékletérzékelő,
5. dugó,
6. merülőhely,
7. légtelenítő,
8. légtelenítő kulcs,
9. rögzítőbilincs,
10. felszerelő csomag (tipli, csavarok)
Belső áramlási viszonyok alapváltozatai
A névleges, méretezési állapotban a bevitt hőmennyiség (primer oldal) tömegárama megegyezik a felhasználó (szekunder) oldaléval. Ekkor nincsen keveredés a hidraulikus
Lecsökkent szekunder-oldali igények esetében – különösen akkor, amikor a hőtermelőnk szivattyúja nem frekvenciaváltós – megnő a primer oldali vízszállítás, a többlet visszafordul a készülék felé.
Különösen kaszkádkapcsolásnál gyakori olyan állapot, hogy a szekunder tömegáram meghaladja a primert.
(Mindezek fényében idéznünk kell olyan sarkított vélekedést, miszerint a hidraulikus váltó inkább egy szabályozott bypass…
A következő megfogalmazás: „kazánkör (primer) és a fűtési körök hidraulikus szétválasztása” vonatkozhat akár egy hőcserélőre is(?), finoman rámutat a két készülék kapcsolásában rokon vonások meglétére.)
Mára az ár, a minőség, a garancia szempontjait mérlegelve tanácsos késztermékként megvásárolni a hidraulikus váltót. Ha mégis mi készítjük el, ügyeljünk a következőkre: kerüljük az ún. papucsos elágazásokat, gondoskodjunk légtelenítő, iszapoló és ürítő csonkokról, ne engedjünk egyenáramú kötést(!), vagyis primer előremenő csonkkal szemben nem állhat a szekunder visszatérőé, miáltal a hurkok képződését az áramlások kereszteződése megakadályozhatná, konzultáljunk a gépésztervezővel stb.
Ha nincsen közelben szakmai segítség, a méretezés akkor is a tervezési adatokból merítsen! Idézzünk például egy prémium fútéstechnikai gyártó által javasolt lépésekből.
…Kazánoldali csőátmérők és a szekunder csonkméretek a hálózat méretezéséből kiadódnak, a primer és a szekunder oldali csonkok magassági kottái között ismétlődő, de lefelé történő eltolás mértéke nagyobb, mint 0,5×(Øprimer+Øszekunder) a szekunder oldal kárára, Øszekunder előremenő és Øprimer visszatérő egymáshoz viszonyított tengelytávja nagyobb, mint a váltó köpenyátmérőjének háromszorosa, a váltóban a maximális áramlási sebesség 0,2 m/sec legyen stb. (A sebességre vonatkozó ökölszabály a nyomás nélküli osztó-gyűjtő rendszerméretezéséből jött át.)
További előnyök az alkalmazásban
Ráadásul, ha elmetszünk egy nagyobb teljesítményű kazánhoz rendszeresített hidraulikus váltót, abban már jóval magasabb műszaki színvonallal szembesülünk: fölülről lefelé haladva először a csillapító kamrával találkozunk, majd az egyenirányítóval, az előremenő csonkok alatt és a visszatérők fölött egyaránt elhelyezett perforált lemezekkel, legalul pedig a függőleges elválasztó lemezek kamrájával, esetleg mágneses elven működő leválasztóval.
A gyakorlat az, hogy mára már valamennyi kazángyártó cég a saját készítésű hidraulikus váltóját ajánlja a primer kör kialakításához, az előzőek fényében – érthetően – szigorú beépítési megkötésekkel, például az oldalak felcserélésének tiltásával! Továbbá a kazánok indításánál nem elhanyagolható szempont a kazánvédelem sem, a visszatérő vízhőfok váltón keresztül történő emelésével.
Szekunder oldalon még a részterheléseknél sem fordul elő „kilengés”, az egyes fűtőkörök pedig nem hatnak egymásra.
Mindezekhez azonban – egy tanulmány konklúzióit megszívlelve – a rendszerek hidraulikai beszabályozásának három fontos feltételének is teljesülnie kell, úgymint:
- a tervezett térfogatáramnak minden berendezéshez el kell jutnia,
- a szabályozó szelepeken a nyomáskülönbségnek nem szabad jelentősen változnia,
- az egyes alrendszerek térfogatáramainak illeszkedniük kell egymáshoz.
Ezek a kritériumok vezetnek be minket a hálózatok hidraulikai beszabályozásának kimeríthetetlen témájába, ami már egy másik történet.
