dynamic.danfoss.com

Novi načini ujednačenja sustava s dvije cijeviPostupak za postizanje naprednog hidroničkog ujednačenja sustava grijanja pomoću ventila Danfoss Dynamic Valve™ vrste RA-DV i pumpe Grundfos MAGNA3 s mogućnošću regulacije brzine

Tehnički članak – hidrauličko balansiranje

2

Prvo ćemo pogledati kako djelomično kompenzirati promjene te zašto zahtjev za ujednačenjem sustava grijanja znači da moramo upravljati protokom. A da bi se to postiglo, potrebno je regulirati i diferencijalni tlak na ventilima.

Pokazat ćemo kako je to moguće postići pomoću ventila Danfoss Dynamic Valve™ vrste RA-DV u kombinaciji s pumpom Grundfos MAGNA3 s mogućnošću regulacije brzine i to na primjeru instalacije u gradu Fredericia u Danskoj. U zgradi od 10 katova 60 stanova grije se pomoću sustava koji se sastoji od dvije pumpe Grundfos MAGNA3 koje opslužuju dvije miješalice, a svaka od njih opslužuje 10 dizalica topline na koje su postavljeni ventili tvrtke Danfoss vrste MSV za ručno ujednačenje. Ta je instalacija pokazala da upotreba pumpe Grundfos MAGNA3 s mogućnošću regulacije brzine u kombinaciji s ventilom Danfoss Dynamic Valve™ jamči stabilan rad sustava grijanja.

Sustavi grijanja moraju se na ispravan način pustiti u pogon da bi se zajamčila udobnost i što je moguće niži trošak rada sustava. Ispravno puštanje sustava u pogon nekad je bio zahtjevan posao za koji su se upotrebljavali razni ventili i mjerni uređaji.

Danas se željeni protok može jednostavno postaviti na svakom radijatoru, a granična vrijednost pumpe može se postaviti pomoću alata Danfoss dP tool™ (za mjerenje diferencijalnog tlaka) i alata Grundfos GO (omogućuje mobilni pristup Grundfos mrežnim alatima). To ne samo da jamči optimalan rad pumpe i najnižu moguću potrošnju energije, već značajno skraćuje vrijeme potrebno za puštanje sustava u pogon.

Uvod

U zgradama ponekad nije jednostavno postići nisku potrošnju energije. Da bi računi za grijanje bili niski, sve komponente sustava grijanja moraju zajedno dobro funkcionirati. Niska potrošnja energije može se postići ispravnim ujednačenjem sustava grijanja, a u ovom je članku objašnjeno kako novi ventil Danfoss Dynamic Valve™ vrste RA-DV i nova pumpa Grundfos MAGNA3 s mogućnošću regulacije brzine zajedno izvrsno funkcioniraju i postižu upravo to.

3

Izazov: ujednačenje sustava s dvije cijevi

Da bismo kompenzirali promjene opterećenja, u našim sustavima svaki je radijator opremljen termostatskim ventilom. Termostat smanjuje protok kroz određeni radijator da bi se zajamčilo održavanje postavljene temperature u prostoriji.

Budući da gubitak tlaka raste s kvadratom protoka, diferencijalni je tlak na prvim radijatorskim ventilima značajno viši od onog na posljednjem potrošaču, kao što je prikazano na slici u nastavku.

1 32

a.∆p b.∆p c.

c.b.a.

H

Q

∆p

RAD RAD RAD

OPTEREĆENJE

SATI

100 %

75 %

50 %

25 %

428 1050 2450 30806 % 15 % 35 % 44 %

Problemom ujednačenja nazivamo neravnomjernu distribuciju topline između jedinica, bilo radijatora ili stanova, u sustavu grijanja. Sustav grijanja ujednačen je kada je zajamčena ravnomjerna distribucija tople vode, što jamči najveću moguću razinu udobnosti uz najniži mogući trošak rada sustava.

To možemo reći i ovako: sustav grijanja ujednačen je kada protok u cijelom sustavu odgovara brzini protoka zadanoj za projektiranje tog sustava. To je glavni problem većine sustava s dvije cijevi.

Pogledajmo najprije glavni problem upravljanja sustavima grijanja s dvije cijevi. Profil opterećenja u nastavku prikazuje promjenu opterećenja tijekom sezone grijanja u Europi. Sustav grijanja mora raditi kapacitetom od 100 % samo 420 sati od 7.000 sati grijanja.

4

Budući da različiti radijatori zahtijevaju različit protok da bi mogli zagrijati prostoriju u kojoj se nalaze, na svakom je radijatorskom ventilu moguće unaprijed postaviti vrijednost najvećeg mogućeg protoka. Postavka za uobičajen radijatorski ventil prikazana je na grafikonu u nastavku. Postavku je moguće postaviti na vrijednost od 1 do 7 te u položaj „N” u kojem je ventil potpuno otvoren.

Kada je sustav grijanja opremljen pumpom stalne brzine, isporučeni diferencijalni tlak značajno se razlikuje, kao što je prikazano na slici u nastavku. Kada se protok smanji, na pojedinačnim se ventilima povećava vrijednost delta-P. U prethodnom je primjeru potreban protok pri maksimalnom opterećenju 37 l/h. No kada se diferencijalni tlak poveća (+0,2 bara), protok se povećava na 62 l/h = 67 %, kao što je prikazano.

Povećanje vrijednosti delta-P sa 0,1 bar

na 0,3 bara

100 % opterećenje tijekom 420 sati

PROTOK100 %

1

2

U pumpi stalne brzine diferencijalni se tlak povećava kada se protok smanji.

Dakle, da bi se ostvario potreban protok, potrebno je regulirati i diferencijalni tlak na svim ventilima. U nastavku ćemo objasniti kako se to postiže.

5

Usporedba statičkog i dinamičkog puštanja u pogon sustava grijanja s dvije cijevi

Sustavi za grijanje obično se izrađuju i projektiraju tako da zadovolje zahtjeve za grijanjem u lošim uvjetima, primjerice pri iznimno niskim vanjskim temperaturama, što predstavlja velik izazov. Budući da se to događa samo nekoliko puta godišnje (ako se dogodi), sustav je ostatak vremena predimenzioniran. To obično dovodi do prevelike potrošnje energije.

Slijedi primjer statičkog puštanja u pogon sustava grijanja sa dinamičkim zahtjevima. Riječ je o instalaciji u grafu Fredericia u Danskoj.

U zgradi od 10 katova 60 stanova grije se pomoću sustava koji se sastoji od dvije pumpe Grundfos MAGNA3 s mogućnošću promjene brzine koje opslužuju dvije miješalice, a svaka od njih opslužuje 10 dizalica topline uz ukupno postavljenih 273 radijatorskih ventila vrste RA-N DN 10 i statičkih ventila za ujednačenje vrste MSV tvrtke Danfoss. Zgrada je sagrađena 1972. i obnovljena je 1985., uključujući prozore i fasadu.

Svaka od dvije miješalice opskrbljuje 10 dizalica topline u zgradi od 10 katova u gradu Fredericia u Danskoj.

6

U nastavku ćemo objasniti kako sustav funkcionira sa statičkim ventilima za ujednačenje i statičkim radijatorskim ventilima uz unaprijed postavljene postavke. Kasnije ćemo testirati sustav, ali uz dinamičke ventile. Sustav nećemo testirati samo pod maksimalnim, već, što je važno, i pod djelomičnim opterećenjem.

Istodobno se mjeri diferencijalni tlak na najudaljenijem radijatoru da bi se provjerilo je li tlak na njemu dovoljno visok za postizanje željenog protoka, a u ovom je slučaju to 10 kPa, a željeni protok je 30 l/h pa postavke radijatorskog ventila iznose 2,5.

U testu smo način upravljanja pumpom najprije postavili na način rada proporcionalnog tlaka, a nakon toga na način rada sa stalnim tlakom.

Zatim smo dodali novi ventil Danfoss Dynamic Valve™ vrste RA-DV u kombinaciji s novom pumpom Grundfos MAGNA3 s mogućnošću regulacije brzine.

Pumpu MAGNA3 moguće je postaviti u način rada proporcionalnog tlaka koji pumpi omogućuje smanjivanje isporučenog diferencijalnog tlaka kada se protok smanjuje. Pogledajte grafikon lijevo u nastavku.

Iako pumpa MAGNA3 smanjuje isporučeni diferencijalni tlak, pri djelomičnom opterećenju na svim radijatorskim ventilima* i dalje će postojati višak vrijednosti delta-P, kao što je prikazano u tablici u nastavku.

Ključan je problem u tome što, iako puma s mogućnošću regulacije brzine pomaže, ne može održavati diferencijalni tlak stabilnim. Taj se problem rješava dinamičkim ventilima koji ne ovise o tlaku.

+4,0

+3,0+3,1

+4,4

ZAJEDNIČKI RAD PUMPE I VENTI-

TLAK

PROTOK20 % 40 % 50 % 70 % 100 %

KRIVULJE PUMPE

100 %

85 %

75 %

70 %

60 %

PROJEKTIRANA RADNA TOČKA

KONTROLNA KRIVULJA

RADIJATORSKI VENTIL

KRIVULJA SUSTAVA

DODANI DELTA-P

PODRUČJE OGRANIČENJA PROTOKA

+

*Uz pretpostavku da je sustav grijanja klasičan sustav u širokoj upotrebi. Ako to nije slučaj i sustav je ravnomjerno podijeljen u dva paralelna sustava, optimalan način regulacije je način sa stalnim tlakom.

Način regulacije, pumpa

Opterećenje sustava 100 %

Opterećenje sustava 50 %

Povećana vrijednost ΔP (za 50 % opterećenja)

Povećani protok

Proporcionalno 10,2 kPa 18,0 kPa 7,8 kPa Povećanje od 33 %

Konstantno 10,2 kPa 27,3 kPa 17,1 kPa Povećanje od 46 %

Način regulacije, pumpa

Opterećenje sustava 100 %

Opterećenje sustava 50 %

Povećana vrijednost ΔP (za 50 % opterećenja)

Povećani protok

Proporcionalno 9,8 kPa 10,5 kPa 0,7 kPa Povećanje manje od 1 %

Konstantno 9,9 kPa 10,6 kPa 0,7 kPa Povećanje manje od 1 %

Statički radijatorski ventil

Dinamički radijatorski ventil

Vrijednosti izmjerene na najudaljenijem radijatoru

Vrijednosti izmjerene na najudaljenijem radijatoru

Crvena crta prikazuje krivulju proporcionalnog upravljanja, a zelena crta najmanji potreban diferencijalni tlak u sustavu. Kao što plavi krugovi pokazuju, uvijek će postojati višak diferencijalnog tlaka. Zbog toga pumpa i dinamički radijatorski ventil moraju zajedno dobro funkcionirati.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

1

2

3

4

5

6

7[m]H

0

10

20

30

40

50

60

[kPa]p

MAX

MIN

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

40

80

120

160

200

240

280[W]P1

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

[hp]P1

0 1 2 3 4 5 6 Q [l/s]

MAX

MIN

2 m5 m

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

1

2

3

4

5

6

7[m]H

MAX

MIN

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

40

80

120

160

200

240

280[W]P1

0 1 2 3 4 5 6 Q [l/s]

MAX

MIN

1 m5 m

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

1

2

3

4

5

6

7[m]H

0

10

20

30

40

50

60

[kPa]p

MAX

MIN

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

40

80

120

160

200

240

280[W]P1

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

[hp]P1

0 1 2 3 4 5 6 Q [l/s]

MAX

MIN

2 m5 m

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

1

2

3

4

5

6

7[m]H

MAX

MIN

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q [m³/h]0

40

80

120

160

200

240

280[W]P1

0 1 2 3 4 5 6 Q [l/s]

MAX

MIN

1 m5 m

7

To znači da će uz statičke radijatorske ventile pri djelomičnom opterećenju od 50 % tlak u radijatorima porasti na

(17,1 – 7,8) = 9,3 kPa. Što to znači za rizik od prekoračenja pogledajte na slici u nastavku.

Kada se diferencijalni tlak poveća sa 7,8 kPa na 17,1 kPa, protok se povećava sa 80 na 132 l/h, a dinamički ventil održava stalan protok.

Povećana vrijednost delta-P pri djelomičnom opterećenju stvorila bi prekoračenje i uzrokovala veći račun za grijanje, što pokazuje da je svakako potrebno pravilno regulirati vrijednosti

delta-P. Danfoss Dynamic Valve™ vrste RA-DV održava stalan protok čak i kada se delta-P mijenja. Kontroler diferencijalnog tlaka u ventilu RA-DV zadržava pad tlaka u regulacijskom ventilu na stalnoj razini, što znači da se kroz ventil RA-DV održava stalan protok. To je prikazano na grafikonu u nastavku.

Upotreba pumpe Grundfos MAGNA3 i ventila Danfoss Dynamic Valve™ vrste RA-DV, koji zajedno jamče da će sustav grijanja bez funkcionirati bez problema, odgovor je na problem povećanja vrijednosti delta-P kao što smo pokazali na prethodnom primjeru grada

Fredericia. Ta je instalacija u pogonu jednu godinu i troškovi rada pumpe smanjeni su za približno 57 %, odnosno 980 kWh na godinu.

Protok [l/h]160140120100

80604020

00 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]

maks. protok ventila RA-DV

Ujednačenje radijatora pomoću alata Danfoss dP tool™.

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

800 10 20 30 40 50 60 dP [kPa]

Dinamički ventil

Statički ventil

Prot

ok [l

/h]

Radijatorski ventili, usporedba statičkih i dinamičkih ventila.

VFGWK137 © Autorska prava Danfoss | ... | 2016.03

Danfoss A/S · Heating Segment · Ulvehavevej 61 · 7100 Vejle · Denmark Tel.: +45 7488 8500 · Email: heating@danfoss.com · www.heating.danfoss.com

Ako pumpa optimalno radi, zajamčena je najmanja moguća potrošnja energije. Optimizacija rada pumpe uz proporcionalnu regulaciju tlaka moguća je samo s automatskim ventilima za ujednačenje. Sustav se pušta u pogon pomoću novog alata Danfoss dP tool™, kojim se mjeri diferencijalni tlak, i alata Grundfos GO, koji omogućuje mobilni pristup mrežnim alatima Grundfos, a jamče optimizaciju rada pumpe i najmanju moguću potrošnju energije.

Danfoss dP tool™ izuzetno je koristan, jednostavan i jedinstven alat kojim se tijekom puštanja sustava u pogon mjeri dostupan diferencijalni tlak.

Postavlja se na najkritičniji ventil na kojem je diferencijalni tlak najniži. U načinu rada pod maksimalnim opterećenjem, delta-P mora biti 10 kPa. Ako je diferencijalni tlak viši ili niži od te vrijednosti, na pumpi MAGNA3 prilagođava se granična vrijednost. Granična je vrijednost vezana uz diferencijalni tlak koji isporučuje pumpa. Napominjemo da će ta vrijednost uvijek biti viša od vrijednosti izmjerene na najkritičnijem ventilu jer se diferencijalni tlak smanjuje dalje u sustavu.

Grundfos GO skup je mobilnih alata za stručnjake u pokretu. To je sveobuhvatna platforma za upravljanje

pumpama pomoću mobitela te odabir pumpi, što obuhvaća određivanje veličine, zamjenske dijelove i dokumentaciju, koju je moguće preuzeti na bilo koji uređaj sa sustavom iOS ili Android.

Kada poduzmete te korake, sigurni ste da je energetski sustav ispravno pušten u pogon i to ne samo u uvjetima maksimalnog protoka, već, što je važnije, i u uvjetima djelomičnog opterećenja. Rezultat toga najmanja je moguća potrošnja energije u cijelom sustavu grijanja.

Grundfos GO, za Android i iOS.

Optimizacija rada pumpe

Zaključak Napredni sustavi grijanja zahtijevaju pažljivo puštanje u pogon pri čemu je cilj najniži mogući račun za potrošnju energije. To sada možete postići pomoću novog i inovativnog ventila Danfoss Dynamic Valve™ ventila RA-DV u kombinaciji s novom pumpom s mogućnošću regulacije brzine Grundfos MAGNA3. U konkretnom slučaju u gradu Fredericia u Danskoj ukupna postignuta ušteda nije manja do 12 % računa za grijanje. To je moguće samo ako se upotrebljava dinamički ventil tvrtke Danfoss u kombinaciji s novom pumpom Grundfos MAGNA3.

Sustavi grijanja moraju se na ispravan način pustiti u pogon da bi se zajamčila udobnost i što je moguće niži trošak rada sustava. Ispravno puštanje sustava u pogon nekad je bio zahtjevan posao za koji su se upotrebljavali razni ventili i mjerni uređaji.

Danas se željeni protok može jednostavno postaviti na svakom radijatoru, a granična vrijednost pumpe može se postaviti pomoću alata Danfoss dP tool™ i alata Grundfos GO. Ne samo da to jamči optimizirani rad, već značajno skraćuje vrijeme potrebno za puštanje sustava u pogon.

To znači da kao samostalni stručnjak imate mnogo razloga krenuti u potragu za mogućom uštedom energije u raznim zgradama.

Rene Hansen, Anders Nielsen, Danfoss Grundfos

lipanj 2015.