Kvalitní a efektivní vyvážení systémů osazených tlakově nezávislými regulačními ventily

Na trhu je mnoho různých typů tlakově nezávislých regulačních ventilů. Tyto ventily zkvalitnily systémy vyvažování a lze sledovat další vývoj této technologie.

Kvalita topných a klimatizačních sy­stémů je vedle architektury významným faktorem úspory energie. Vysoké náklady na energie mají vliv na snahu zpřesnit distribuci energie u nově stavěných nebo rekonstruovaných budov. Poten­ciální opatření k omezení spotřeby energie v budovách přivádí do hledáčku pozornosti zákonodárců vyvažovací ventily a způsob uvádění systémů do provozu. Zavedení povinných systémů vyvažování s povinným prohlášením o dosažení požadovaných průtoků v koncových jednotkách je diskutováno v mnoha zemích a v některých je již zavedeno. Jaké nové právní předpisy budou zavedeny, a jestli nějaké, to bude známo časem. Na čem záleží, je skutečnost, že správně vyvážený systém má zásadní vliv na efektivní využití energie.

Aplikace tlakově nezávislých regulačních ventilů

Hlavní oblast pro aplikaci tlakově nezávislých regulačních ventilů jsou systémy vytápění a chlazení s proměnnými průtoky (obr. 1). S těmito ventily každá koncová jednotka dostává požadovaný průtok kapaliny, a to navzdory kolísání tlaku, který způsobují měnící se průtoky jednotlivých částí systému.

Tlakově nezávislé regulační ventily jsou instalovány jen na koncových jednotkách, není třeba dalších regulačních ventilů na jednotlivých stoupacích potrubích či sekcích. Ve srovnání se statickým vyvažováním systému, uspoříme náklady na nákup a instalaci vyvažovacích ventilů s velkými průměry, které lze vynechat. Kromě toho méně ventilů znamená menší počet chyb, které mohou případně nastat během instalace systému a jeho uvádění do provozu.

Ballorex Dynamic – nové konstrukční řešení

Jednotka pro přednastavení průtoku se používá k nastavení navrhovaného průtoku. Pohon ovládá dvoucestný ventil Ballorexu Dynamic. Připojuje se na termostat nebo systém automatizace budov (SAB) a reguluje průtok na základě prostorové teploty (obr. 3).

Nastavení průtoku a funkce dvoucestného ventilu jsou na sobě nezávislé

Přednastavení průtoku se nastavuje radiálním pohybem a funkce dvoucestného ventilu je řešena axiálním pohybem jiné části v té samé jednotce, proto pohon vždy využívá plného zdvihu, bez ohledu na přednastavení (obr. 2). Je to nezbytné při použití pohonu s modulační regulací 0–10 V. Tzn., pokud přednastavením průtoku je řešeno změnou zdvihu ventilu, tak při přednastavení průtoku se zdvih změní z 3,5 mm na 1,0 mm. Modulační schopnost dvoucestného ventilu se sníží o 70 %, protože ventil moduluje pouze v rozsahu 0–3 V.

Integrovaný regulátor tlakové diference udržuje konstantní tlakový rozdíl na části přednastavení a dvoucestném ventilu. Požadovaný průtok je tak udržován konstantní bez ohledu na kolísání tlaku v systému. Zajišťuje to vysoká autorita regulačního členu ve všech situacích. Výsledkem je, že regulace průtoku, stejně jako regulace v závislosti na teplotě, není ovlivněna kontinuálním kolísáním tlaku v systému.

Nutné podmínky pro správnou funkci systému

Systém vybavený tlakově nezávislým regulačním ventilem musí být navržen a realizován tak, aby byla zajištěna minimální tlaková ztráta na těchto ventilech. Jinak by systém mohl být osazen statickými ventily.

Průtok ventilem je udržován konstantní v rozsahu diferenčních tlaků od P_min do P_max (obr. 4). V rozsahu 0 až P_min zvýšení tlaku způsobuje zvýšení průtoku, tím vlastnosti ventilu odpovídají statickému vyvažovacímu ventilu. Tento ventil se nedá používat jako statický ventil s ohledem na nemožnost určit kv hodnotu ventilu.

Měření průtoku nebo diferenčního tlaku?

Za účelem zjištění požadovaného tepelného výkonu, se navržený průtok vypočítává pro každou koncovou jednotku. Optimální distribuce kapaliny (energie) systémem vyžaduje, aby průtok nebyl překročen, bez ohledu na kolísání tlaku. Jak již bylo uvedeno, tlakově nezávislé regulační ventily vyžadují minimální diferenční tlak, který je nezbytný pro správnou funkci integrovaného regulátoru tlakové diference. V mnoha případech se měří tento diferenční tlak při vyvažování systému. Ale je to správný způsob, jak zajistit správné nastavení průtoku pro optimalizaci energetické účinnosti?

Přesnost nastavení průtoku je dána přesností mechanizmu nastavení, přesností obráběných částí, které udržují konstantní průtok, a co by nemělo být opomíjeno, kvalita provedení systému, která má přímý vliv na čistotu média cirkulujícího všemi ventily. Pokud není systém vytvořen pečlivě, například okraje plastových trubek jsou špatně vyčištěny před připojením, pak kusy materiálu potrubí, i přes proplachování instalace, mohou uvíznout v regulačních ventilech. Za provozu systému může měření diferenčního tlaku ucpaným ventilem zobrazit uspokojivý výsledek, protože minimální diferenční tlak je k dispozici, ale bohužel není k dispozici navržený průtok (obr. 5).

Jak se ukázalo, měření pouze diferenčního tlaku může být nedostatečné. Paradoxně, někdy bude nezbytné instalovat měřicí clony pro ověření průtoků v systému. To znamená vytvoření další tlakové ztráty, která vyžaduje navýšení výtlaku čerpadla (obr. 6). Tlakově nezávislé regulační ventily odstranily nutnost ručního vyvážení systému. Nicméně odstranění měření průtoku není krok správným směrem!

Měření průtoku zjednodušuje uvádění systému do provozu

Přímé měření průtoku místo měření minimálního diferenčního tlaku je jednou z nejzajímavějších výhod Ballorexu Dynamic

Ballorex Dynamic udržuje nastavený průtok bez ohledu na kolísání tlaku v systému. Nelze změřit minimální požadovaný diferenční tlak, ale je k dispozici vlastní měření průtoku (obr. 7).

Unikátní vlastností Ballorexu ­Dynamic je integrovaná Venturiho trubice s konstantní hodnotou Kv (obr. 9), která umožňuje přímé měření průtoku. To umožňuje rychlé a přesné (tolerance ± 3%) nastavení průtoku ventilem a kdykoliv také ověření požadovaného průtoku pro dokumentaci měření. Nastavení průtoku se může provádět také bez průtokoměru, nicméně měření průtoku je důležité pro správné ověření distribuce kapaliny do koncových zařízení. Řešení problémů sy­stému je tak značně snazší, což šetří čas a související náklady.

Průtokoměr je připojen k měřicím bodům ventilu Ballorex Dynamic pro ověření průtoku. Pevná hodnota Kv integrované Venturiho trubice se zadá do průtokoměru a ten zobrazuje skutečný průtok, který nastavujeme otáčením nasazeného červeného víčka. Toto jednoduché a efektní řešení pomáhá nastavit průtok koncovými jednotkami, oproti měření pouze diferenčního tlaku. Venturiho trubice je komponent s největším průřezem ventilu Ballorex Dynamic (obr. 9). Možné nečistoty obsažené ve vodě by neměli mít vliv na měření průtoku. Nečistoty buďto projdou ventilem nebo se zablokují v jiné části ventilu. V druhém případě bude známo, že došlo k nějakému problému a je třeba kazetu vyjmout a propláchnout. Je všeobecně známo, že v průběhu uvádění systému do provozu se nejvíce času tráví při identifikaci a řešení problémů, týkajících se jeho fungování, tedy možnost měřit průtok se stane neocenitelnou výhodou.

Jednoduché čistění a proplachování systému

Ballorex Dynamic se skládá z těla ventilu, demontovatelné kazety a pohonu (obr. 11). Kazeta může být demontována pro propláchnutí systému. V tom případě se červené víčko pro přednastavení použije jako zátka těla ventilu (obr. 12). Jestli se kazeta během provozu ucpe nečistotami, může být vyndána z těla ventilu a propláchnuta.

Další vlastnosti ventilu Ballorex Dynamic

Nezávislý výzkum prováděný BSRIA (Britský nezávislý zkušební, výzkumný a poradenský institut) potvrdil, že přesnost měření průtoku na Venturiho trubici u ventilů Ballorex činní ±3 %. Ventil nevyžaduje uklidňující délky potrubí – může být naistalován přímo za koleny, redukcemi či flexibilními připojeními.

Díky konstrukci ventilu, který v jedné kazetě obsahuje všechny zmiňované prvky, je necitlivý na napětí přenášená z potrubní sítě, a tím je zaručena jeho 100% těsnost.

Myšlenkou Ballorex Dynamic bylo držet požadované průtoky a eliminovat potenciální problémy, které mohou nastat v průběhu vyvažovaní soustavy. Možností ověření průtoku se uvádění systému do provozu stává jednodušší a rychlejší. Oceňuje to stále rostoucí počet zákazníků využívající Ballorex Dynamic.