Εξισορρόπηση υδραυλικού δικτύου θέρμανσης / ψύξης

[tankerman]

Εξισσορόπηση υδραυλικού δικτύου θέρμανσης / ψύξης

 

Η αναφορά μου πάνω σε αυτό το θέμα γίνεται λόγω της παρεξηγημένης αντίληψης που υπάρχει για τα υδραυλικά δίκτυα απο τους εγκαταστάτες-τοποθετητές ενός υδραυλικού δικτύου θέρμανσης, ψύξης και γενικός δικτύου που μεταφέρεται κάπιο υγρό.

 

Θα μου πείτε οτι έχει ξανασυζητηθέι το θέμα αλλά μην ξεχνάμε οτι η επανάλυψη είναι μητήρ της μαθησης.

 

Στην δουλεία μου αντιμετοπίζω δίκτυα με πίεση λειτουργίας 200 με 300 Bar και κάθε δίκτυο εχει περίπου 200 βρόχους.

 

Αναγκαστικά χρησιμοποιούμε βαλβίδες ρύθμισης πίεσης και παροχής για την σωστή λειτουργία και την αποφυγή προβλημάτων οπως το φαινώμενο της υδραυλικής σφύρας και της διαβροσης λόγω μεγάλων ταχυτήτων.

 

Απο την άλλη έχωντας συζητήση το θέμα αυτο με αντιπροσώπους – εγκαταστάτες θέρμανσης μου έλεγαν οτι τα δίκτυα του σπιτιού είναιμικρά και δεν χρειάζονται αυτά.

 

Αυτό το λένε γιατί ολα τα μονοσωλήνια δίκτυα κατα την λειτουργία τους βρίσκουν το σημείο λειτουργία τους, δηλαδη το ΔΤ του καθε βρόχου.

Μπορεί αυτά που γράφω να μην αρέσουν σε καποιους υδραυλικούς-τοποθετητές αλλα παιδια μην φοβάστε γιατι με την βοηθεια ενός μελετητή μπορείτε να κάνετε σωστή δουλεία.

 

Μερικά πράγματα που είναι βασικές αρχές για την εξισορρόπηση του δικτύου τα αναφέρω παρακάτω.

 

1.Ρύθμιση της παροχής του νερού που θα καταλήξει σε κάθε βρόχο τού

δικτύου.

2.Εξοικονόμηση ενέργειας απο σωστή και οικονομική λειτουργία λέβητα σε

συνδιασμό με αντιστάθμιση εξωτερικής θερμοκρασίας.

3.Με την σωστή παροχή του νερού στο βρόχο, δεν χρειάζονται τα

υπερδιαστασιολογημένα σώματα.

4.Στα απομακρυσμένα θερμαντικά σώματα η παροχή του νερού είναι

μικρότερη απο αυτή που βρίσκονται κοντά στον κυκλοφορητή . Με αλλα

λόγια σε ένα δίκτυο με πάνω απο ένα βροχο, οι πιο κοντινοί στον

κυκλοφορητή ‘’κλέβουν’’ το νερό.

5.Με την εξισορρόπηση δηλαδή την την ρυθμιστική βαλβίδα σε κάθε βρόχο

προσθέτουμε πτώση πίεσης στον βρόχο τοσο ώστε ολοι οι βρόχοι του

δικτύου να παρουσιάζουν την ίδια πτώση πίεσης.

6.Η επιλογή του κυκλοφορητή –αντλίας (ακόμη και σήμερα) γίνεται με τον

τρόπο του δυσμενέστερου κλάδου χωρίς να λαμβάνει ο μελετητής υπόψιν

του τις αντιστάσεις για την εξισορρόπηση.

7.Θα ξαναπώ οτι στην ουσία η εξισορρόπηση δεν ειναι τίποτε άλλο απο την

πρόσθεση μιας επιπλέον αντίστασης στουε κλάδους (βρόχους) μέσω μιας

ειδικής ρυθμιστικής βαλβίδας όπου αναγκάζει τον κλάδο να λειτουργίσει με

συγκεκριμένη πίεση και συγκεκριμένη παροχη.

8.Ο αριθμος Κν ή Cv της βαλβίδας εξισορρόπησης συνδέει την παροχή νερού

που περνά απο την βαλβίδα με την πτώση πίεσης του βρόχου.

 

Δεν περνάω σε τυπολόγια και μεθόδους γιατι θα ηθελα να τα συζητησω με τους συνφορουμιτες του κλάδου.

 

Ευχαριστω

Tankerman

[emm6818]

Με το θέμα αυτό έχει ασχοληθεί εκτενώς, ο Αριστείδης Αφεντουλίδης Διπλ. Ναυπηγός Μηχ/γος Μηχ/κός ΕΜΠ

 

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗ ΚΛΕΙΣΤΩΝ ΥΔΡΑΥΛΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΝΟΜΙΑΣ

 

Κλάδοι εφαρμογής

Οι τομείς εφαρμογής στους οποίους η παρούσα ανάλυση και εισήγηση έχει εφαρμογή είναι οι κατασκευές αυτονομιών κεντρικής θέρμανσης, κεντρικού κλιματισμού (συστήματα αέρα – νερού ή νερού – νερού), κατασκευές τηλεθέρμανσης, όπως και βιομηχανικές εγκαταστάσεις διανομής υγρών σε κλειστά υδραυλικά συστήματα.

 

Η έννοια της αυτονομίας

Αυτονομία είναι κλειστό υδραυλικό κύκλωμα πολλαπλών κλάδων, όπου σε κάθε κλάδο απαιτείται να υπάρχει υδραυλικός και θερμικός έλεγχος.

Η έννοια της υδραυλικής εξισορρόπησης

Η έννοια και ο σκοπός της υδραυλικής είναι ο έλεγχος και η διατήρηση των παροχών τροφοδοσίας ανά κλάδο. Εδώ διαχωρίζουμε δύο πιθανές καταστάσεις και συνθήκες ρύθμισης, την στατική και την δυναμική εξισορρόπηση. Η στατική ρύθμιση γίνεται κατά την έναρξη λειτουργίας της εγκατάστασης και προκύπτει βάσει θεωρητικών αρχικών υπολογισμών. Η διαδικασία στραγγαλισμού για την επίτευξη των ονομαστικών ανά κλάδο παροχών είναι επαναληπτική διαδικασία. Και αυτό γιατί η ρύθμιση ενός κλάδου επιφέρει υδραυλικές αλλαγές στους υπολοίπους, επομένως απαιτείται επαναληπτικός κυκλικός στραγγαλισμός στους κλάδους εωσότου επιτευχθούν τα ζητούμενα.

Διατήρηση των παροχών και λοιπών υδραυλικών χαρακτηριστικών ανά κλάδο μπορεί να υπάρξει μόνον εάν δεν επέρχονται αλλαγές στις συνθήκες λειτουργίας ανά κλάδο. Εάν όμως επέρχονται, πράγμα που είναι το σύνηθες, τότε απαιτείται δυναμική ρύθμιση, ρύθμιση δηλαδή προσαρμοζόμενη συνεχώς στις συνθήκες ροής. Τότε οι πιθανότητες ανταπόκρισης του συστήματος είναι μικρές και αυτό θα γίνει φανερό στην συνέχεια.

 

Χρησιμοποιούμενα μέσα

Τα υδραυλικά στοιχεία που χρησιμοποιούμε για την υδραυλική εξισορρόπηση είναι οι στραγγαλιστικές βαλβίδες ελεγχόμενου ΔΡ, οι αναλογικές ηλεκτροβάνες και οι διαφορικοί υδραυλικοί ελεγκτές. Τα πρώτο στοιχείο απαιτεί χειροκίνητο έλεγχο και είναι κατάλληλο μόνο για στατική ρύθμιση. Τα υπόλοιπα δύο στοιχεία είτε είναι ηλεκτροκίνητα είτε κινούμενα μέσω σερβομηχανισμών (ελατήριο – μεμβράνη). Είναι δε κατάλληλα και για στατική και για δυναμική ρύθμιση. Στην περίπτωση της στατικής ρύθμισης θα ακολουθήσουν αυτόνομα μία επαναληπτική διαδικασία στραγγαλισμού εωσότου επιτύχουν τις ζητούμενες παροχές.

Στην περίπτωση της δυναμικής ρύθμισης δηλαδή της απαίτησης να προσαρμόζουν στραγγαλισμούς τους στα μεταβαλλόμενα υδραυλικά χαρακτηριστικά του δικτύου, ακολουθούν μεν μία αυτόνομη διαδικασία συνεχούς στραγγαλισμού, αλλά είναι πλέον σχετικό εάν θα επιτευχθούν ποτέ οι ζητούμενες παροχές. Και αυτό γιατί τα στραγγαλιστικά στοιχεία έχουν ένα εύρος ΔΡ, στο οποίο συμπεριφέρονται αναλογικά και ουσιαστικά λειτουργούν. Εκτός αυτού του ορίου δεν μπορούν να ανταποκριθούν. Τελικά παρουσιάζεται το φαινόμενο, όλα τα δυναμικά ρυθμιστικά στοιχεία να βρίσκονται σε συνεχή επαναληπτική διαδικασία στραγγαλισμού.

 

Η έννοια του υδραυλικού διαχωρισμού

Η έννοια και ο σκοπός του υδραυλικού διαχωρισμού είναι όμοιος με εκείνον της υδραυλικής εξισορρόπησης, δηλαδή είναι ο έλεγχος και η διατήρηση των παροχών τροφοδότησης ανά κλάδο. Αλλά επίσης είναι και ο πλήρης υδραυλικός διαχωρισμός των κλάδων μεταξύ των, έτσι ώστε οι ρυθμίσεις σε έναν κλάδο να επιφέρουν αλλαγές μόνον στον κλάδο και όχι στο υπόλοιπο δίκτυο. Έτσι γίνεται φανερό πως υπό αυτές τις συνθήκες, και η στατική και η δυναμική ρύθμιση γίνονται με απόλυτη επιτυχία με τα ίδια υδραυλικά στοιχεία, χωρίς να απαιτείται επαναληπτική διαδικασία και χωρίς να υπάρχει πιθανότητα αποτυχίας.

 

Χρησιμοποιούμενα μέσα

Χρησιμοποιούνται τα ίδια υδραυλικά στοιχεία για τον έλεγχο των παροχών και ο συλλέκτης υδραυλικού διαχωρισμού για την επίτευξη του υδραυλικού διαχωρισμού.

Λειτουργική διαφοροποίηση

• Προκύπτει υδραυλικά εξισορροπημένο και αυτοελεγχόμενο σύστημα.

• Διαχωρίζονται υδραυλικά οι κλάδοι μεταξύ τους χωρίς χρήση διαφορικών ελεγκτών και χωρίς περιορισμούς στην πτώση πίεσης.

• Παρουσιάζεται απόλυτη σταθερότητα και ισορροπία στην υδραυλική συμπεριφορά του συστήματος. Παραμένει δε ανεπηρέαστο από στιγμιαίες υδραυλικές διεγέρσεις, όπως είναι η ρύθμιση διά στραγγαλισμού της παροχής κλάδου ή η εξ’ ολοκλήρου υδραυλική αποκοπή του κλάδου.

 

Διαδικασία σύγκρισης

Στην συνέχεια θα γίνει σύγκριση της υδραυλικής συμπεριφοράς του ιδίου δικτύου 7 κλάδων, δομημένου με 4 διαφορετικούς τρόπους ως εξής:

• Δομή αυτονομίας με ηλεκτροβάνα on-off ανά κλάδο και κεντρικό κυκλοφορητή

• Δομή αυτονομίας με ηλεκτροβάνα on-off ανά κλάδο και κεντρικό κυκλοφορητή σταθερού ΔΡ (ηλεκτρονικός)

• Δομή αυτονομίας με κυκλοφορητή ανά κλάδο και κλαπέ βαρύτητας

• Δομή αυτονομίας με τον συλλέκτη υδραυλικού διαχωρισμού.

 

Έστω εγκατάσταση αυτονομίας επτά κλάδων. Τα αναμενόμενα ΔΡ έστω ότι είναι από 2,0 έως 3,0 m ανά κλάδο και 1,5 m για τον κεντρικό κλάδο του εναλλάκτη θερμότητας (λέβητας ή ψυκτικό) – (πίνακας 1).

Οι παραπάνω τιμές αντιστοιχούν σε μία τυπική εγκατάσταση με χαλκοσωλήνα διατομών Φ28, Φ22, Φ18 και κατασκευή λεβητοστασίου διατομής τουλάχιστον 11/4’’.

Θεωρώντας πως ο κεντρικός κλάδος στον συλλέκτη προσαγωγής και στον συλλέκτη επιστροφής βρίσκεται μεταξύ του 3ου και 4ου καταναλωτή και ότι οι απώλειες ροής μέσα στον συλλέκτη είναι αμελητέες, εφόσον αυτός διαθέτει διατομή τουλάχιστον 3’’, επιλύουμε υδραυλικά το σύστημα ως εξής :

Για κάθε τεχνοτροπία κατασκευής αυτονομίας, όπως αυτές αναφέρθηκαν παραπάνω, και για τα υδροδυναμικά χαρακτηριστικά των κλάδων του πίνακα, θα υπολογιστούν τα υδροδυναμικά μεγέθη για σύγκριση και εποπτεία ως εξής: Για κάθε είδος αυτονομίας θα υπολογιστούν τα υδροδυναμικά μεγέθη του δικτύου όταν όλοι οι καταναλωτές είναι ενεργοί και στην συνέχεια όταν είναι ενεργός ένας καταναλωτής κάθε φορά.

 

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΑΥΤΟΝΟΜΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΒΑΝΩΝ ΚΑΙ ΚΕΝΤΡΙΚΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗ

 

 

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΑΥΤΟΝΟΜΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΒΑΝΩΝ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΚΕΝΤΡΙΚΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗ

 

Συνεχίζετε στο δεύτερο μέρος.

[emm6818]

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΗΣΗ ΚΛΕΙΣΤΩΝ ΥΔΡΑΥΛΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΝΟΜΙΑΣ - Μέρος 2

 

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΑΥΤΟΝΟΜΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΠΙΚΩΝ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΩΝ

 

 

Οι καταναλωτές 1, 4, 5, 6, 7 καλύπτονται με τον WILO 25/60, ο οποίος έχει καμπύλη H=38000-6553*V-473*V2.

Οι καταναλωτές 2, 3 θα χρησιμοποιήσουν τον WILO 25/70, ο οποίος έχει καμπύλη H=55000-5867*V-1093*V2.

Προσθέτοντας τις παροχές των καταναλωτών, υπολογίζουμε την παροχή του κεντρικού κυκλοφορητή, η οποία είναι 10000 lt/h. Το απαιτούμενο ΔΡ για τον κεντρικό κυκλοφορητή είναι 15000 Pa. Ο κατάλληλος κεντρικός κυκλοφορητής είναι ο WILO TOP-S 40/4, ο οποίος έχει καμπύλη H=38000-743*V-110*V2.

 

 

Λειτουργικά χαρακτηριστικά

Παρακάτω παρατίθενται τα βασικά χαρακτηριστικά του συλλέκτη υδραυλικού διαχωρισμού.

 

Γενικά.

Η παροχή που λαμβάνει ο κάθε καταναλωτής και η πτώση πίεσης του κλάδου του, παραμένουν σταθερά ανεξαρτήτως του συνολικού αριθμού των υπολοίπων καταναλωτών, ανεξαρτήτως του εκάστοτε αριθμού των ενεργών καταναλωτών, και ανεξαρτήτως τυχόν υδραυλικών ρυθμίσεων και επεμβάσεων που γίνονται σε άλλους καταναλωτές.

Ο κάθε κλάδος καταναλωτή αντιλαμβάνεται την πτώση πίεσης μόνο του δικού του κλάδου, η οποία και δεν επηρεάζεται από παράγοντες εκτός του κλάδου.

Ο κάθε κυκλοφορητής εργάζεται σε σταθερό σημείο λειτουργίας, όπως αυτό τίθεται στο στάδιο της μελέτης.

Με δεδομένο τον σωστό υπολογισμό της απαιτούμενης παροχής ανά καταναλωτή, υπάρχει απόλυτη ασφάλεια πως όλοι καταναλωτές τροφοδοτούνται ομαλά με ακριβώς την απαιτούμενη παροχή κλάδο.

 

Σε εγκαταστάσεις θέρμανσης

Εφόσον ο κάθε καταναλωτής εργάζεται σε σταθερή και χαμηλή πτώση πίεσης, είναι δυνατή η χρήση θερμοστατικών βαλβίδων στα θερμαντικά σώματα και η ομαλή λειτουργία τους. Η επίτευξη οικονομίας είναι τότε σημαντική.

Δεν υπάρχει κίνδυνος εμφανίσεως χαμηλών θερμοκρασιών νερού στην κεντρική επιστροφή. Ο συλλέκτης λόγω σχεδιασμού ανεβάζει την θερμοκρασία επιστροφής του νερού στον λέβητα, οπότε δεν υπάρχει λόγος χρήσης τετράοδης ή τρίοδης βάνας για την ανύψωση της θερμοκρασίας επιστροφής.

Λόγω της σταθερής παροχής ανά καταναλωτή επιτυγχάνεται βέλτιστη λειτουργία ενδοδαπέδιου συστήματος θέρμανσης εφόσον διατηρείται πάντα σταθερή η σχέση μίξης και η θερμοκρασία προσαγωγής.

 

Σε εγκαταστάσεις κλιματισμού

Λόγω της αμετάβλητης παροχής ανά κλάδο, οι αναλογικές ηλεκτροβάνες ρυθμίσεως θερμοκρασίας νερού, δεν ασκούν συνεχή μεταβολή στραγγαλισμού και το σύστημα ισορροπεί αμέσως υδραυλικά και θερμικά.

 

Αρχή λειτουργίας

Ο συλλέκτης υδραυλικού διαχωρισμού προσομοιάζει ένα υδραυλικό δοχείο απείρου μάζας και θερμοχωρητικότητας, το οποίο δεν επηρεάζεται υδραυλικά και θερμικά από εξερχόμενα ή εισερχόμενα ρεύματα ρευστού.

 

Η διττή αξία

Ο συλλέκτης υδραυλικού διαχωρισμού επιτυγχάνει σημαντική εξοικονόμηση και ορθολογική χρήση θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας.

Επιτυγχάνει βέλτιστη λειτουργία χωρίς αυξημένο κόστος κτήσης.

 

Παρατηρήσεις του συγγραφέα επί του άρθρου.

Πράγματι όλα τα υποστηριζόμενα στο παρόν άρθρο ισχύουν αυτούσια. Ως πρόσθετες γνώσεις και για την πληρότητα και σφαιρική αντιμετώπιση του θέματος προστίθενται τα εξής :

1. Ο συλλέκτης υδραυλικού διαχωρισμού ή συλλέκτης χαμηλών απωλειών (κατά την Γερμανική ορολογία) αποτελεί κατά Recknagel γνωστή και δοκιμασμένη τεχνολογία. Αντ’ αυτού χρησιμοποιείται περισσότερο στην Γερμανία ο υδραυλικός διαχωριστήρας (hydraulischer Entkoppler, hydraulische Weiche), διατάξεις που δημιουργούν σημειακό υδραυλικό διαχωρισμό (π.χ. κύκλωμα παραγωγής με κύκλωμα διανομής).

2. Η αρχή λειτουργίας όλων των υδραυλικών διαχωριστών είναι η χρήση επαρκώς μεγάλης διατομής και όγκου ώστε να παρουσιάζονται αμελητέες αντιστάσεις κατά την ροή. Επομένως η χρήση συλλέκτη υδραυλικού διαχωρισμού είναι απαγορευτική σε εκτεταμένα δίκτυα λόγω απαίτησης χρήσης υπερβολικά μεγάλης διατομής.

3. Η χρήση συλλέκτη υδραυλικού διαχωρισμού αποτελεί μία άριστη επιλογή για εγκαταστάσεις αυτονομίας μεσαίου μεγέθους με χρήση συλλέκτη, όπου η απαιτούμενη διατομή αυτού δεν αποτελεί πρόβλημα.

4. Βέλτιστο θα ήταν από πλευράς ενεργειακής, να χρησιμοποιηθεί κεντρικός κυκλοφορητής μεταβλητών στροφών, έτσι ώστε να μειώνονται οι στροφές του κυκλοφορητού και η παροχή του καθώς απενεργοποιούνται καταναλωτές. Σ’ αυτή την περίπτωση δεν θα φορτωνόταν το buy pass με περιττή παροχή.

5. Το τρισωλήνιο σύστημα, το οποίο αποτελεί νέα συνδεσμολογία, αποκλειστικής επινόησης του συγγραφέα και άγνωστη εφαρμογή οπουδήποτε αλλού, προσφέρει υδραυλικό διαχωρισμό κλάδων και όχι σημειακό, και αυτό χωρίς απαίτηση μεγάλων διατομών. Έτσι είναι εφαρμόσιμο και σε δίκτυα με συλλέκτη αλλά και σε εκτεταμένα δίκτυα.

 

 

Για περισσότερα.

Δες στην ιστοσελίδα:http://www.hydronic.gr/hydronic-gr.html

[CostasV]

emm6818, καλώς ήρθες στο φόρουμ.

 

Δεν διάβασα όλο το κείμενο, αλλά με μια βιαστική ανάγνωση κράτησα μόνο δύο-τρία νούμερα. Συνολική ροή περίπου 9,5 m3/h σε 7 ορόφους και Δp κυκλοφορητή περίπου 0,5 bar . To λέω για τον tankerman !!!