Mire is jó a hidraulikus váltó?
2012/3. lapszám | Gróman Attila | 98 987 |
Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Napjainkban már nem csak a nagy épületek fűtési rendszereinél találkozhatunk a hidraulikus váltó fogalmával, hanem akár a családi házak esetében is. Gyakran felmerül azonban a kérdés, hogy adott esetben szükséges-e, és ha igen, akkor milyen kialakítású legyen az a bizonyos hidraulikus váltó? Egyáltalán mire jó egy üres csődarab az előremenő és a visszatérő vezeték között?
Ez azt eredményezi, hogy több szivattyú dolgozik a fűtési rendszerben egyidejűleg, annak érdekében, hogy az önálló körök működési időben és vízhőmérsékletben is függetlenek tudjanak lenni egymástól. Mivel saját szivattyúval rendelkező fali kazánt alkalmaznak leggyakrabban hőtermelőként, meg kell oldani azt, hogy a fűtési rendszerben lévő szivattyúk ne zavarják egymás működését.
A hőtermelő oldal minél jobb teljesítmény-szabályozásának és üzembiztonságának érdekében nagyobb hőteljesítményű rendszerekben egy-re inkább beépítenek több kazánból álló, ún. kaszkád kazántelepeket. Itt az egyes kazánok önálló keringtető szivattyúval rendelkeznek, amiknek szintén függetlennek kell lenniük egymástól. A fali kazánok elterjedésével fel kell hívni a figyelmet egy lényeges különbségre a régi fűtési rendszerekben alkalmazott nagy vízterű kazánokkal szemben.
A fali kazánok kis vízterűek, illetve a hőátadás és ezáltal a hatásfok javítása érdekében szűkebb vízjáratokat alakítanak ki a hőcserélőben. A túlzottan nagy áramlási ellenállás elkerülése miatt korlátozott a hőcserélő fűtővíz-térfogatárama.
Mivel a korszerű fűtési rendszerek egyre inkább alacsony hőfoklépcsővel működnek, mint például a sugárzó fűtések, így előfordulhat, hogy a fűtési rendszer nagyobb térfogatáramot igényel, mint ami a kazánon megengedett.
Ez viszont szintén a kazán- és a fűtési kör szétválasztását igényli. A hidraulikus váltó vagy más néven hidraulikus kuplung egy olyan eszköz a fűtési rendszerben, amely biztosítja a különböző szivattyúk egymástól független működését azáltal, hogy az előremenő és visszatérő csővezeték között egy rövidzárat hoz létre.
Ez a hidraulikus rövidzár biztosítja azt, hogy a szivattyúk az adott fűtési kör számára szükséges tömegáramot egymás zavarása nélkül tudják keringtetni. A hidraulikus váltót megfelelő módon kell kialakítani, ami a hidraulikus váltó két oldalán (primer és szekunder) kialakuló tömegáramok ismeretében történik.
A méretezés során figyelembe kell venni azt, hogy a hidraulikus váltó „törzsében” kialakuló maximális áramlási sebesség egy adott határsebességet ne haladjon meg, mivel az kedvezőtlenül befolyásolná a hidraulikus váltóban történő áramlásokat. A gyakorlatban ajánlott határsebesség 0,2 m/s. A primer és szekunder oldali csatlakozások helyét úgy kell kialakítani, hogy azok ne legyenek egymással szemben, mert akkor kevésbé érvényesülne a rövidzárhatás.
A csonkokat vagy eltolással alakítják ki, vagy terelőlemezt alkalmaznak a szemben lévő csatlakozások között. A hidraulikus váltók egyik speciális kialakítása az ún. hidraulikusan kiegyenlített osztó-gyűjtő. Ekkor az osztót és a gyűjtőt kötik össze egy megfelelő keresztmetszetű csőszakasszal, ami biztosítja a rövidzárat. A hidraulikus váltó kialakításakor biztosítani kell még légtelenítési és ürítési lehetőséget, valamint egy szekunder oldali előremenő hőmérséklet mérésére alkalmas mérőpont kialakítását. Ez utóbbi lehet egy merülő hüvely vagy tapintó érzékelő fogadására alkalmas hely. Erre azért van szükség, mert a hidraulikus váltóban esetlegesen kialakuló keveredés miatt a kazánköri előremenőtől eltérő fűtés- oldali előremenő hőmérséklet alakul ki, viszont a fűtésszabályozásban ennek a kevert hőmérsékletnek van jelentősége. További kiegészítő tartozék a tartóbilincs vagy -konzol és a hőszigetelés (1. ábra).
A kereskedelemben több gyártó is kínál hidraulikus váltót, de bizonyos kazángyártó cégek komplett egységként árulják. A csomagok tartalmazzák például a tartón és hőszigetelő burkolaton kívül az időjáráskövető szabályozó előremenő vízhőmérséklet- érzékelőjét, de akár térfogatáram-mérő és -beállító eszközt is, amellyel a kazánköri térfogatáram pontosan beállítható. Ez utóbbira a már fentebb említett térfogatáram-korlátozás miatt van szükség, elsősorban kondenzációs kazánok esetén.
A beállítást a gyártói adatok alapján kell elvégezni. A hidraulikus váltót lehetőleg álló helyzetben kell beépíteni a jobb hőmérsékletrétegződés miatt. Ha helyhiány miatt ez nem lehetséges, akkor elhelyezhető vízszintesen is, úgy, hogy a kazánköri csatlakozások legyenek felül, és külön kell megoldani a légtelenítés és ürítés lehetőségét. Mivel a hidraulikus váltó fizikailag nem választja szét a hőtermelő és hőleadó oldalt, ezért a fűtővíztartalom a két körben összeadódik, és ennek ismeretében kell meghatározni a szükséges tágulási tartály-térfogatot is. A fali kazánok gyakran tartalmaznak beépített tágulási tartályt, így annak figyelembe vételével kiegészítő tartályra lehet szükség. A hidraulikus váltóban a fent leírtak alapján különböző áramlási viszonyok alakulnak ki a két oldalon lévő tömegáramoktól függően. Ezek alapján három jellemző üzemállapotot különböztetünk meg: 1. A primer és szekunder tömegáramok azonosak: A gyakorlatban viszonylag ritkán fordul elő. Ekkor a kazánköri és a fűtésköri előremenő hőmérsékletek kiegyenlítettek, nincs keveredés (2. ábra). 2. A kazánköri tömegáram nagyobb, mint a fűtésoldali.
5. ábra: Összetett fűtési rendszer több fűtőkörrel
Ez az eset előfordulhat, ha például zárnak a termosztatikus radiátorszelepek, vagy a kevert fűtési körök szabályoznak le, és ennek következtében változik a tömegáram. Ekkor a fordulatszám-szabályozás nélküli kazánköri szivattyú többlet tömegárama a hidraulikus váltón visszafordul a kazán felé, ami a visszatérő hőmérséklet emelkedéséhez vezet. Ez a jelenség visszahat a kazán teljesítményszabályozására is, azaz csökkenti az égőteljesítményt a fűtőkészülék (3. ábra). 3. A kazánköri tömegáram kisebb, mint a fűtésoldali. A nagy tömegáramú, alacsony hőfoklépcsőjű rendszerekre jellemző (pl. sugárzó fűtések), de a kaszkádrendszereknél is előfordul, ha a teljesítményigény csökkenése miatt nem működik az összes kazán (4. ábra). A hidraulikus váltó használata a fentiekben részletezett esetekben tehát nem lehetőség, hanem szükségszerű. Figyelni kell azonban a megfelelő méret kiválasztására, hogy a beépített eszköz valóban betöltse funkcióját, mert csak így biztosítható az elképzelések szerinti működés. A hidraulikus váltó tehát már nem csak a nagy, több száz kW-os fűtési rendszerekben fordulhat elő, hanem családi házaknál, a kisebb teljesítményű, korszerű fűtési rendszereknél is. Erre mutat példát az 5. ábra.
