Változó térfogatáramú hálózatok hidraulikája
2010/9. lapszám | Vörös Szilárd | 6345 |
Figylem! Ez a cikk 16 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az energiaárak folyamatos drágulásával megnőtt az igény az olyan rendszerkialakítások iránt, amelyek alacsonyabb üzemeltetési költséget jelentenek tulajdonosnak, felhasználónak. A hidraulika területén a változó térfogatáramú hálózat kialakítása kínálja ezt a lehetőséget. Ez azt jelenti, hogy a fogyasztók egyutú szeleppel vannak ellátva (például radiátorok termosztatikus szeleppel, fan-coil készülékek nyit-zár termoelektromos szelepkészlettel), azaz ha nincs hűtési/fűtési igény, akkor az adott fogyasztó kizárja „magát” a hidraulikai hálózatból.
A változó térfogatáramú hálózat
alatt jelenleg Magyarországon csak a fogyasztói oldal változó térfogatáramát értjük. A hazai beruházói, tervezői és kivitelezési szokásokat figyelembe véve (a hűtéstechnika területén szinte biztosan) állandó térfogatáramú termelői oldal kerül tervezésre, kiépítésre. A hűtéstechnikában ezt azt jelenti, hogy az állandó térfogatáramú folyadékhűtő és a változó térfogatáramú fogyasztói hálózat hidraulikus váltóval van leválasztva egymástól. Azonban az üzemeltetési költségek területén az igazi megtakarítási lehetőség (kompresszorok, kondenzorotok ventilátorai, primer keringtető szivattyúk villamos fogyasztásának csökkentése) a termelői oldal megfelelő kialakításával lenne lehetséges (például több folyadékhűtő kaszkádkapcsolása, változó térfogatáramú elpárologtatók, megfelelő expanziós szelepek és automatika), ez azonban olyan többletköltségeket jelent szerelvényezettségben, szabályozásban, amit a beruházói kör egyelőre nem tud vagy akar elfogadni. A fűtéstechnika területén az állandó vagy változó térfogatáramú termelői oldal kérdésköre a kondenzációs kazánok alkalmazása esetén igen meghatározó. A kis vízterű kondenzációs kazánokat általában hidraulikus váltóval választják le a változó térfogatáramú fogyasztói oldalról. Amikor csökken a fogyasztói oldal igénye, a szelepek lezárnak, a fogyasztói oldal frekvenciaváltós szivattyúja visszaszabályoz, és kevesebb fűtővizet szállít. Mi történik eközben a termelői oldalon? Mivel a kondenzációs kazánok már önmagukban is drágábbak, mint hagyományos társaik, ezért a termelői oldalon a kondenzációs ka- zánok keringtető szivattyúi általában nem frekvenciaváltósak. Így amikor a fogyasztói oldal szivattyúi visszaszabályoznak, és ezt nem követik a termelői oldal szivattyúi (mert állandó fordulatszámúak), akkor a hidraulikus váltón keresztül a primer oldali előremenő fűtővíz elkezdi felmelegíteni a primer oldali visszatérő fűtővizet.
1. ábra: Amint a visszatérő fűtővíz- hőmérséklet elkezd emelkedni, a kondenzációs kazán hatásfoka romlik.
Ez természetesen nem javítja
a kondenzációs kazánok hatásfokát, ha még egyáltalán kondenzációs üzemben dolgoznak. Tehát hiába vásárolták meg a drágább, de energiatakarékosabb technológiát, a termelői oldal állandó térfogatárama miatt a fűtési szezon teljes egészében nem lesz kondenzációs üzem. Be kell látnunk, hogy a változó térfogatáramú hálózat kiépítése magasabb költségekkel jár (például frekvenciaváltós szivattyú, megfelelő szabályozó, beszabályozó szerelvények), azonban az üzemeltetési költségek jóval alacsonyabbak. Így a változó térfogatáramú hálózat inkább üzemeltetőbarát megoldás. A konkrét számítást mellőzve, csak azzal, hogy változó térfogatáramú fogyasztói hálózatot alakítunk ki (egyutú szabályozó szelepek), és a felszállók aljára ún. nyomáskülönbség-stabilizáló szeleppárt (lásd később) építünk be, továbbá a keringtető szivattyú nyomástávadóját a mértékadó áramkör felszállójának aljára helyezzük ki, a keringtető szivattyú villamosenergia-fogyasztását 40%-kal csökkenthetjük! Ezzel szemben az állandó térfogatáramú hálózat kivitelezési költsége alacsonyabb, míg az üzemeltetési költsége magasabb lesz, azaz az állandó térfogatáramú hálózat inkább beruházóbarát megoldás. Mivel igen gyakran a beruházói és üzemeltetői érdekkör nem esik egybe, annak eldöntésére, hogy állandó vagy változó hálózat kerüljön kialakításra, szinte kizárólag a beruházói költségvonzatot veszik figyelembe.
2. ábra: Változó térfogatáramú fan-coil-os fogyasztói hálózat, szintenkénti nyomáskülönbség-stabilizálással. Ezt a megoldást ott javasoljuk, ahol a fogyasztói hálózat egy ütemben kerül kialakításra (pl. bevásárló központ), ahol kevesebb a hely a szabályozó szerelvényeknek (pl. gyári burkolatos parapet fan-coil készülékek lesznek felszerelve), ahol nem követelmény a folyamatos szabályozás.
Változó térfogatáramú fogyasztói hálózatok
A változó térfogatáramú fogyasztói hálózatban (azaz a fogyasztók egyutú szabályozó szeleppel vannak szerelve) a változó nyomáskülönbség miatt az alábbi problémák jelentkezhetnek: a fogyasztók szelepei részterhelésen zajosak (tipikus példa rá a panelrekonstrukciók során beépített termosztatikus szelepeké), részterheléskor a még nyitott szabályozó szelepek nem tudnak lezárni a megnövekedő nyomáskülönbség hatására, rossz szelep-autoritás, instabil, „lengő” szabályozás, a kívánt belső hőmérséklet nem érhető el (vagy túl magas, vagy túl alacsony).
A változó térfogatáramú fogyasztói hálózat esetén szinte egészen bizonyos, hogy frekvenciaváltós szivattyút kell alkalmazni. Ez azonban gyakran nem elég, hiszen a frekvenciaváltós szivattyú a szívó/nyomócsonkján tartja állandó értéken a nyomáskülönbséget, és nem a fogyasztók szabályozó szelepeinél, ahol a változó nyomáskülönbség a problémát okozza. Mit lehet tenni? Ki kell helyezni a szivattyú nyomáskülönbség-távadóját az elosztóhálózat egy adott pontjára, felszállónként, szintenként nyomáskülönbség-stabilizáló szeleppárt kell alkalmazni, nyomásfüggetlen beszabályozó/szabályozó szelepet kell alkalmazni a fogyasztóknál. Hogy mikor melyik megoldás a megfelelő, azt a szivattyú emelőmagassága, a hálózat és a fogyasztók nyomásvesztesége, a szabályozó szelepek zárási nyomáskülönbsége és egyéb tervezési, kivitelezési szempontok (például szabályozás típusa, kivitelezés ütemezése) döntik el.
3. ábra: Változó térfogatáramú fan-coil-os fogyasztói hálózat, fogyasztónkénti nyomáskülönbség-stabilizálással.
Nyomáskülönbség-stabilizálás strangonként/szintenként
Ezt a megoldást ott javasoljuk, ahol a fogyasztói hálózat egy ütemben kerül kialakításra (például bevásárló központ), ahol kevesebb a hely a szabályozó szerelvényeknek (például gyári burkolatos parapet fan-coil készülékek lesznek felszerelve), ahol nem követelmény a folyamatos szabályozás. Szerelvények: frekvenciaváltós szivattyú, nyomáskülönbség-stabilizáló szeleppár a strangoknál, szinti kiállásoknál, kompakt beszabályozó és motoros szabályozó szelep a fan-coil készülékeknél vagy termosztatikus szeleptest és -fej a radiátoroknál. Előnye: kevesebb mozgó alkatrészt tartalmazó beszabályozó szelepek, eltömődésre nem érzékeny szelepek, kisebb helyigényű fan-coil szerelvények (például gyári burkolatos parapet fan-coil készüléknél is alkalmazható). Hátránya: kétpont (on/off) szabályozás, szintenként nem függetlenek a fogyasztók (például hőmennyiségmérés), a szintenkénti beszabályozás csak egyidejűleg nyitott szabályozó szelepek mellett lehetséges (például panelházak esetében az egy felszállón található összes termosztatikus szelepet egyidejűleg ki kell nyitni a beszabályozás idejére).
Nyomáskülönbség-stabilizálás készülékenként
Ezt a megoldást ott javasoljuk, ahol a hálózat több ütemben kerül kialakításra (például irodaházak), ahol nagyobb hely áll rendelkezésre a szabályozó szerelvényeknek (például mennyezeti, építészeti burkolatos, burkolat nélküli parapet fan-coil készülékek lesznek felszerelve), ahol követelmény a folyamatos szabályozás. Szerelvények: frekvenciaváltós szivattyú, nyomásfüggetlen beszabályozó és motoros szabályozó szelep a fan-coil készülékeknél. Ezt a megoldást radiátoros hálózatoknál nem szokás alkalmazni. Előnye: hidraulikailag teljesen független készülékek (például hőmennyiségmérés), egyszerű beszabályozhatóság (hálózat átalakításakor, bővítésekor nincs szükség utólagos beszabályozásra), folyamatos szabályozás, átöblíthető szelepek. Hátránya: eltömődésre érzékenyebb szelepek, nagyobb helyigény a szabályozó szerelvényeknek.
Összefoglalás
Az üzemeltetési költségek csökkentése érdekében gyakran át kell gondolnunk a változó térfogatáramú hálózat kialakításának lehetőségét, mind fogyasztói, mind termelői oldalon. Ügyeljünk azonban arra, hogy a változó térfogatáram (a változó nyomáskülönbség) speciális szerelvényeket és szabályozástechnikát kíván. Így biztosítható, hogy a változó térfogatáramú hálózat valóban az üzemeltetési költ- ségek csökkenését, ne pedig az üzemeltetési bosszúságok növekedését jelentse.
