A három kulcs a tökéletes hidraulikai beszabályozáshoz

2011/10. lapszám | VGF&HKL online |  6690 |

Figylem! Ez a cikk 15 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Minden épületgépészeti rendszerrel szemben két alapvető célkitűzést fogalmazhatunk meg: biztosítaniuk kell az elvárt komfortszintet, éspedig a lehető legalacsonyabb energiafelhasználás mellett: maximalizálva a hatékonyságot, minimalizálva a költségeket. Elméletileg mindezt egy korszerű épületfelügyeleti rendszerrel is el lehet érni, gyakorlatilag viszont még a legkifinomultabb szabályozó rendszernek is vannak problémái, amik a komfort csökkenéséhez és magasabb üzemeltetési költségekhez vezetnek. A legtöbb esetben ezeket az okokat hidraulikai oldalon kell keresni.

A hidraulikailag beszabályozatlan rendszerek ismérvei Gyakran a hidraulikai problémák az épületben tartózkodók elmondásai alapján önmagukat tárják fel. A problémák általában hasonlók, lássuk őket:
■ Az épület egyes részein túlságosan meleg, míg más részein túlságosan hideg van.
■ Csökkentett üzemmód után egyes helyiségek hőmérséklete nehezen, ill. a többinél lényegesen lassabban közelíti meg a kívánt értéket (2. ábra).
■ A beépített teljesítmény nem elegendő teljes vagy már akár részterhelésnél sem.
■ Az energiaköltségek a vártnál jóval magasabbak.
■ Erőteljesen ingadozó helyiséghőmérséklet, illetve egyes helyiségekben az elvárt hőmérsékletet nem lehet elérni.
■ A szabályozó szelepek és meghajtóik gyakori meghibásodása.
■ Túl alacsony közvetítőközeg- hőmérsékletkülönbség.

1. ábra: A hidraulikai beszabályozás első kulcsa a közvetítőközeg-térfogat- áramok rendelkezésre állása.

A fenti problémákat az épületet használók gyakran helyi kiegészítő fűtés/hűtés alkalmazásával, ablaknyitással vagy a termosztátok szélsőséges állapotokba csavargatásával próbálják orvosolni. Ugyanezen panaszokat az épületet üzemeltetők „már” nagyobb szivatytyúk beépítésével, a beépített teljesítmények növelésével, a részterheléses üzemállapotok idejének csökkentésével, illetve egyes helyeken a közvetítőközeg-térfogatáramok növelésével próbálják megoldani. Ezen megoldások két közös jellemzője, hogy drágák, és nem oldják meg a problémákat: olyanok, mint egy takaró, amivel letakarják a bajokat, sőt a látszólagos megoldások később további gondokat okoznak; alkalmazásukkal sokszor olyan helyek válnak problémássá, amik azelőtt problémamentesek voltak. A tapasztalat azt mutatja, hogy a fűtési/hűtési rendszerek általában azért túlméretezettek, hogy maximálisan kielégíthetők legyenek a használói igények. Ezért az igazi kihívás az, hogy ezen beépített energiák felhasználása a lehető leghatékonyabb módon történjen. A kulcs a fűtési/hűtési rendszerek energiatakarékos üzemeltetéséhez megegyezik az előbbi problémák igazi megoldásával, és legtöbbször ez a kulcs a hidraulikában keresendő. Ez a cikk áttekintést ad a három kulcsfontosságú feltételről, melyek a tökéletes hidraulikai beszabályozás megvalósításához szükségesek:
■ a tervezett térfogatáramok az egyes fogyasztóknál,
■ nyomáskülönbség-változás a szabályozó szelepeken,
■ kompatibilitás.

2. ábra: Csökkentett üzemmód után egyes helyiségek hőmérséklete nehezen, illetve a többinél lényegesen lassabban közelíti meg a kívánt értéket.

Első kulcs: Tervezett közvetítőközeg-térfogat- áramok az egyes fogyasztóknál

A hidraulikai beszabályozás első kulcsa a közvetítőközeg-térfogatáramok rendelkezésre állása. A tervezett térfogatáramoknak a méretezési feltételek mellett az összes fogyasztónál biztosítottnak kell lenniük. Nem elegendő csupán a térfogatáramokat a tervrajzokon feltüntetni, azokat be kell mérni és állítani. Elméletileg megfelelően gondos tervezés mellett a közvetítőközeg-térfogatáramok biztosíthatók lesznek, azonban az elkészült rendszer a legritkább esetben egyezik meg teljes mértékben a tervekkel. Az egyes rendszerelemek eltérése, túlméretezése sokszor abból adódik, hogy azokat csak adott méretsorból lehet kiválasztani. Olyan szabályozó szelep, aminek a kvs-értéke pontosan megegyezik a szükségessel, jelenleg még nem érhető el a piacon. Ennek megfelelően a legtöbb szabályozó szelep kvs-értéke eltér az optimálistól. Ezen felül vannak olyan esetek, amikor egyes fogyasztók a tervezési fázisban még nem léteznek, mivel a megrendelő csak a kivitelezési fázisban igényli azokat. Ennek alapján az eredeti tervek módosításra kerülnek a kivitelezési fázisban, és a hidraulikai beszabályozás után a tervezett térfogatáramok elérhetővé válnak az adott rendszerben, a túlméretezések ellenére. Beszabályozás nélkül egyes, a szivattyúkhoz közel eső körökben a térfogatáramok megnőnek, térfogatáram-hiányt okozva a rendszer más részein. A felhasználók panaszai alapján ilyenkor legtöbbször növelik a szivattyú szállítómagasságát, megszüntetve így a térfogatáram-hiányokat, más helyeken viszont növelve a térfogatáram-többletet.

3. ábra: A hidraulikai problémák egyik jelensége, hogy az épület egyes részein túlságosan meleg, míg más részein túlságosan hideg van.

A nagyobb közvetítőközeg-térfogatáram azonban adott teljesítmény mellett kisebb közvetítőközeg-hőmérsékletkülönbséget eredményez. A szivattyú szállítómagasságának növelése a térfogatáram-hiányok megszüntetésére energiapazarláshoz vezet, rontja a hatékonyságot, és növeli az üzemeltetési költségeket. A megnövekedett térfogatáramoknak köszönhetően a sebesség is magasabb lesz a csővezetéki hálózatban, mint a tervezett. A nagyobb sebesség zajproblémákhoz, sőt egyes elemekben erózióhoz vezethet. Azok a szabályozó szelepek, amelyek jelentős térfogatáram-többlettel rendelkező körökben vannak beépítve, gyors nyitásokkal és zárásokkal fognak üzemelni, ami csökkenti a meghajtók élettartamát. A fűtési rendszerben az előremenő közvetítőközeg-hőmérséklet növelése esetén, mire a szivattyútól távoli helyiségekben is elkezdik komfortosan érezni magukat az ott tartózkodók, addigra a szivattyúhoz közeli helyiségekben már túlfűtés jelentkezik. Ez a megoldás nem csak energiapazarló, de alkalmazásával a CO2-kibocsátás is fölöslegesen megnő. A helyes megoldás: a rendszer hidraulikai beszabályozása tervezési állapot mellett, ami garantálja, hogy minden egyes fogyasztóhoz eljusson a tervezett térfogatáram. A lehető legalacsonyabb szivattyú szállítómagasságra történő beszabályozáshoz a rendszert hidraulikai modulokra kell bontani. Egy hidraulikai modul párhuzamosan kapcsolt fogyasztók egységét jelenti. Minden egyes fogyasztónak saját beszabályozó szelepe van, és modulonként található még egy közös beszabályozó szelep, amit partner beszabályozó szelepnek nevezünk. A hidraulikai modulokat a három beszabályozási módszer egyikével tudjuk beszabályozni, melyek a következők: arányos módszer, kompenzációs módszer (először 1983-ban publikálva), számítógépes módszer (először 1991-ben publikálva). A légtechnikai beszabályozásból átvett arányos módszer nem biztosítja a legkisebb szivattyú szállítómagasság elérését a beszabályozás során. A kompenzációs módszer kifejezetten kézi beszabályozó szelepekkel ellátott modulok beszabályozására lett kifejlesztve. A számítógépes módszer a kompenzációs módszeren alapul, felhasználva a beszabályozó mérőkomputeren lévő speciális szimulációs szoftvert. A számítógépes módszerrel egy ember egyetlen műszerrel be tud szabályozni egy teljes hidraulikai hálózatot. Ha a hidraulikai rendszerben az összes beszabályozó szelepen megmérjük a rendelkezésre álló nyomáskülönbséget – zárt beszabályozó szelep mellett –, a számítógép automatikusan kiszámítja az egyes beszabályozó szelepeken beállítandó előbeállítás-értékeket. A mérőkomputer automatikusan megállapítja, melyik a mértékadó áramkör, és annak beszabályozó szelepéhez a minimálisan szükséges 3 kPa-os nyomásesést rendel. A modulban lévő többi beszabályozó szelep előbeállításának meghatározása mindig a mértékadó áramkörhöz képest történik. A kiszámolt előbeállítási értékeket ezután be kell állítani az egyes beszabályozó szelepeken. A modulban lévő összes beszabályozó szelep egyenkénti beállítása után következhet a következő modul, ahol ugyanezt a folyamatot kell végrehajtani. Természetesen a partner szelepek előbeállításának meghatározására is sor kerül. Utolsó lépésként a teljes tervezett térfogatáram beállítása történik a fő partner szelepen, ahol az összes „felesleges” nyomáskülönbség fojtásra kerül. Ha ez a nyomásesés vagy „fojtás” nagymértékű, a szivattyú fordulatszámát csökkenthetjük, sőt akár kisebb szivattyút is be lehet építeni, ezzel jelentős szivattyúzási munkát megtakarítva. Amikor a beszabályozás befejeződik, a tervezett térfogatáram az összes fogyasztónál rendelkezésre áll. A beszabályozó mérőkomputer az összes beszabályozó szelephez tartozó térfogatáramot, nyomáskülönbséget és előbeállítási értéket tárolja, és táblázatban megjeleníti. Természetesen ezek az adatok számítógépre is áttölthetők. A beszabályozás kiváló eszköz a hibadiagnosztikára, hiszen a folyamat során sok, a rendszerben lévő problémára is fény derül.

A beszabályozás fázisában, amikor az épületek műszakilag még nincsenek átadva, ezek a problémák egy üzemelő rendszerhez képest még alacsony költségek mellett javíthatók.

leggyakoribb problémák ■ eltömődött szűrők, hőcserélők vagy egyéb szerelvények, ■ helytelenül bekötött fogyasztók vagy hőcserélők, ■ sérült vagy helytelenül bekötött csővezetékszakaszok, ■ rosszul beépített visszacsapó szelepek, illetve elektromosan helytelenül bekötött szivattyúk.

Kepka György

---