Az Oventrop fűtőtest szerelvények alacsony üzemköltség mellett magas szintű komfortérzetet nyújtanak
Az épületekben található épületgépészeti csővezetékrendszerek hidraulikai beszabályozása mind ökológiai, mind pedig ökonómiai szempontból feltétlenül szükséges. A hidraulikai beszabályozáson azt értjük, hogy az épületek fűtéséhez-hűtéséhez szükséges közeg - többnyire víz vagy valamilyen meghatározott arányú víz-glikol keverék - térfogatáramát behatároljuk a berendezés hőigényének kielégítéséhez szükséges értékre.
Magyarországon a 40/2012. (VIII. 13.) BM számú rendelettel módosított, az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról szóló 7/2006. (V. 24.) TNM-rendelet R.1. mellékletének 4.2. pontja írja elő a hidraulikai beszabályozást.
Minden fűtési rendszernél, ahol a hőtermelés és a hőleadás helyileg egymástól elkülönül, szembe kell nézni az igény szerinti hőelosztás valamennyi nehézségével. Ez ugyanúgy igaz a hűtési rendszerekre is.
Nagyszüleink idejében a cserépkályhás fűtésnél a hőmérséklet-eloszlás egyenetlensége jelentett problémát. A kályha közelében túl meleg volt, a fal közelében pedig túl hideg.
A jelenleg Magyarországon is széles körben elterjedt szivattyús, melegvíz-fűtéses rendszereknél alapvető feladat a hőt a fűtendő helyiségek hőszükségletének megfelelő arányban elosztani. Ez a hőelosztási feladat feltételez egy víztérfogatáramot, amelyet a csővezetékhálózat a hőleadó szerkezetek között a hőszükségleteknek megfelelő arányban oszt szét.
A hőszükségleteknek megfelelő arányban történő fűtőközeg-elosztás a gyakorlatban a legritkább esetben valósul meg. A legkisebb ellenállás elve alapján a fűtőközeg igyekszik a legrövidebb úton visszajutni a kazánba. Ez az út rendszerint a csőhálózatban a keringtető szivattyúhoz legközelebb eső fűtőtesten keresztül vezet. Ebből egyenesen következik, hogy egy fűtési rendszerben a távoli és hidraulikailag kedvezőtlen helyzetben lévő fűtőtest fűtővízzel történő ellátása nem lesz megfelelő.
A következmény: lesznek helyiségek, ahol a fűtés nem lesz kielégítő, illetve lesznek olyan helyiségek, ahol túlfűtés fog jelentkezni, függően attól, hogy az adott fűtőtest a csőrendszert tekintve milyen távol esik a hőközponttól.
A gyakorlatban a fenti problémát igen gyakran nem megfelelően értékelik. Az esetek nagy részében a fűtőközeg nem megfelelő elosztásának jelenségét alulméretezett keringtető szivattyúval, túl alacsony előremenő hőmérséklettel vagy alulméretezett kazánnal magyarázzák, ennek megfelelően a szivattyút nagyobbra cserélik, megemelik az előremenő hőmérsékletet, vagy módosítják a fűtési szabályozást.
Az előbbiek kihatásaként a fűtési rendszerben áramlási eredetű zajok fognak jelentkezni, valamint a helyiségek jelentős része alul-, illetve túlfűtött lesz. További problémaként jelentkezik egy megnövekedett energiafelhasználás a hőtermeléssel és a hőelosztással kapcsolatosan.
Az előbbiekben vázolt gondokra csak egy olyan hidraulikai beszabályozás jelent megoldást, ahol egy adott hőelosztó hálózat valamennyi fűtőtestjén azonos ellenállások lépnek fel, valamint ezzel együtt az energiafelhasználás is egy optimális értékre csökken. Ezzel az igényes tevékenységgel a kivitelező szakemberek a megrendelők számára komfortos és gazdaságosan üzemelő fűtési rendszereket építhetnek.
A hidraulikai beszabályozás előnyei:
- energiamegtakarítás
- környezetkímélő üzem
- komfort (nincs sem alul-, sem túlfűtés, nem keletkeznek zajok)
- a vonatkozó előírásoknak megfelelő rendszer, ennek ellenőrzése a dokumentáció felhasználásával (pl. jegyzőkönyvek stb.)
A hidraulikai beszabályozás története
Korábban a gravitációs fűtéseknél a víz termikus felhajtóerejének köszönhetően a megfelelő csőkeresztmetszeteken keresztül elegendő mennyiségben jutott el a víz a fűtőtestekhez. A következő lépés a vízmennyiségek illesztésében az állandó ellenállások bevitele volt csővezetéki- és fűtőtest-csatlakozó szerelvényeken keresztül.
A 70-es évek elején az energiahordozók mennyiségi beszűkülése és ennek következtében jelentős megdrágulásuk (olajválság) hatására 1978-ban megszületett Németországban az első "Rendelet fűtőberendezések üzemeltetésére" (HeizBetrV).
Németországban ez a rendelet, és az ezt követő rendelet fűtőberendezések telepítésére (HeizAnlV), valamint az ezekből eredő fogyasztásarányos fűtési költség elszámolás vezetett a mind újabb és újabb követelményekhez, hogy a hidraulikai beszabályozás eredményeként a fűtőberendezések egyre gazdaságosabbak és komfortosabbak legyenek.
Következményként újfajta szabályozók és szerelvények készültek, melyek lehetővé tették és teszik mind a mai napig a fűtőberendezésekben a térfogatáramoknak a tényleges fogyasztáshoz igazodó beállítását.
Németországban a HeizAnlV 7. §-a előírja a fűtőberendezéseknél az önműködő, helyiségenkénti hőmérséklet-szabályozást. Ezt a követelményt termosztatikus radiátorszelepek felszerelésével lehet teljesíteni.
Ezt a fejlődést a rohamléptekkel haladó informatika egyre jobb, sokrétű, felhasználóbarát csőhálózat-méretező szoftverekkel támogatja.
Hidraulikai beszabályozás fűtőtestszelepekkel
Egy hőelosztó rendszer hidraulikai egyensúlya nagyon sok, nehezen áttekinthető tényezőtől függ. Ebből következően egy elegendő pontosságú, csak számításon alapuló beszabályozáshoz egy hőszükséglet-számítás és egy csőhálózat-méretezés szükséges.
A hidraulikai beszabályozáshoz az alábbi méretezési lépésekre van szükség:
- a helyiségenkénti hőszükséglet megállapítása
- a fűtőfelület és a hozzá tartozó térfogatáram kiszámítása, figyelembe véve a visszatérő hőmérséklet ténylegesen beálló értékét
- a csőhálózat méretezése a fűtőtestek számított térfogatáram-értékeivel
Magyarországon a 40/2012. (VIII. 13.) BM számú rendelettel módosított, az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról szóló 7/2006. (V. 24.) TNM-rendelet R.1. mellékletének 4.2. pontja írja elő a hidraulikai beszabályozást.
Minden fűtési rendszernél, ahol a hőtermelés és a hőleadás helyileg egymástól elkülönül, szembe kell nézni az igény szerinti hőelosztás valamennyi nehézségével. Ez ugyanúgy igaz a hűtési rendszerekre is.
Nagyszüleink idejében a cserépkályhás fűtésnél a hőmérséklet-eloszlás egyenetlensége jelentett problémát. A kályha közelében túl meleg volt, a fal közelében pedig túl hideg.
A jelenleg Magyarországon is széles körben elterjedt szivattyús, melegvíz-fűtéses rendszereknél alapvető feladat a hőt a fűtendő helyiségek hőszükségletének megfelelő arányban elosztani. Ez a hőelosztási feladat feltételez egy víztérfogatáramot, amelyet a csővezetékhálózat a hőleadó szerkezetek között a hőszükségleteknek megfelelő arányban oszt szét.
A hőszükségleteknek megfelelő arányban történő fűtőközeg-elosztás a gyakorlatban a legritkább esetben valósul meg. A legkisebb ellenállás elve alapján a fűtőközeg igyekszik a legrövidebb úton visszajutni a kazánba. Ez az út rendszerint a csőhálózatban a keringtető szivattyúhoz legközelebb eső fűtőtesten keresztül vezet. Ebből egyenesen következik, hogy egy fűtési rendszerben a távoli és hidraulikailag kedvezőtlen helyzetben lévő fűtőtest fűtővízzel történő ellátása nem lesz megfelelő.
A következmény: lesznek helyiségek, ahol a fűtés nem lesz kielégítő, illetve lesznek olyan helyiségek, ahol túlfűtés fog jelentkezni, függően attól, hogy az adott fűtőtest a csőrendszert tekintve milyen távol esik a hőközponttól.
A gyakorlatban a fenti problémát igen gyakran nem megfelelően értékelik. Az esetek nagy részében a fűtőközeg nem megfelelő elosztásának jelenségét alulméretezett keringtető szivattyúval, túl alacsony előremenő hőmérséklettel vagy alulméretezett kazánnal magyarázzák, ennek megfelelően a szivattyút nagyobbra cserélik, megemelik az előremenő hőmérsékletet, vagy módosítják a fűtési szabályozást.
Az előbbiek kihatásaként a fűtési rendszerben áramlási eredetű zajok fognak jelentkezni, valamint a helyiségek jelentős része alul-, illetve túlfűtött lesz. További problémaként jelentkezik egy megnövekedett energiafelhasználás a hőtermeléssel és a hőelosztással kapcsolatosan.
Az előbbiekben vázolt gondokra csak egy olyan hidraulikai beszabályozás jelent megoldást, ahol egy adott hőelosztó hálózat valamennyi fűtőtestjén azonos ellenállások lépnek fel, valamint ezzel együtt az energiafelhasználás is egy optimális értékre csökken. Ezzel az igényes tevékenységgel a kivitelező szakemberek a megrendelők számára komfortos és gazdaságosan üzemelő fűtési rendszereket építhetnek.
A hidraulikai beszabályozás előnyei:
- energiamegtakarítás
- környezetkímélő üzem
- komfort (nincs sem alul-, sem túlfűtés, nem keletkeznek zajok)
- a vonatkozó előírásoknak megfelelő rendszer, ennek ellenőrzése a dokumentáció felhasználásával (pl. jegyzőkönyvek stb.)
A hidraulikai beszabályozás története
Korábban a gravitációs fűtéseknél a víz termikus felhajtóerejének köszönhetően a megfelelő csőkeresztmetszeteken keresztül elegendő mennyiségben jutott el a víz a fűtőtestekhez. A következő lépés a vízmennyiségek illesztésében az állandó ellenállások bevitele volt csővezetéki- és fűtőtest-csatlakozó szerelvényeken keresztül.
A 70-es évek elején az energiahordozók mennyiségi beszűkülése és ennek következtében jelentős megdrágulásuk (olajválság) hatására 1978-ban megszületett Németországban az első "Rendelet fűtőberendezések üzemeltetésére" (HeizBetrV).
Németországban ez a rendelet, és az ezt követő rendelet fűtőberendezések telepítésére (HeizAnlV), valamint az ezekből eredő fogyasztásarányos fűtési költség elszámolás vezetett a mind újabb és újabb követelményekhez, hogy a hidraulikai beszabályozás eredményeként a fűtőberendezések egyre gazdaságosabbak és komfortosabbak legyenek.
Következményként újfajta szabályozók és szerelvények készültek, melyek lehetővé tették és teszik mind a mai napig a fűtőberendezésekben a térfogatáramoknak a tényleges fogyasztáshoz igazodó beállítását.
Németországban a HeizAnlV 7. §-a előírja a fűtőberendezéseknél az önműködő, helyiségenkénti hőmérséklet-szabályozást. Ezt a követelményt termosztatikus radiátorszelepek felszerelésével lehet teljesíteni.
Ezt a fejlődést a rohamléptekkel haladó informatika egyre jobb, sokrétű, felhasználóbarát csőhálózat-méretező szoftverekkel támogatja.
Hidraulikai beszabályozás fűtőtestszelepekkel
Egy hőelosztó rendszer hidraulikai egyensúlya nagyon sok, nehezen áttekinthető tényezőtől függ. Ebből következően egy elegendő pontosságú, csak számításon alapuló beszabályozáshoz egy hőszükséglet-számítás és egy csőhálózat-méretezés szükséges.
A hidraulikai beszabályozáshoz az alábbi méretezési lépésekre van szükség:
- a helyiségenkénti hőszükséglet megállapítása
- a fűtőfelület és a hozzá tartozó térfogatáram kiszámítása, figyelembe véve a visszatérő hőmérséklet ténylegesen beálló értékét
- a csőhálózat méretezése a fűtőtestek számított térfogatáram-értékeivel
Igen lényeges feladat a berendezés üzembe helyezése során a beszabályozás elvégzése. Ennek során célszerű a termosztatikus szelepeknél az előbeállítást végrehajtani, és a térfogatáramokat beszabályozni. Az ipar ehhez a feladathoz kiforrott fűtőtestszerelvény rendszereket kínál. Különösképpen termosztatikus szelepek, illetve állítható visszatérő-csavarzatok teszik lehetővé a térfogatáramok beszabályozását a fűtőtesteknél végrehajtott előbeállításokon keresztül. (1. ábra)
A szeleptesten található skálaosztás lehetővé teszi a méretezéssel meghatározott előbeállítási értékek gyors és egyszerű beállítását. Ez garantálja a fűtőtest által leadott, a hőszükséglet-számításnak megfelelően illesztett hőteljesítményt.
A termosztatikus szelepek kiválasztásánál magasabb értékű szelepautoritással kell számolni. Ez a termosztatikus szelepen keresztül javítja a helyiséghőmérséklet-szabályozás szabályozási tulajdonságait (pl. finomszabályozó szelepnél).
A szeleptesten található skálaosztás lehetővé teszi a méretezéssel meghatározott előbeállítási értékek gyors és egyszerű beállítását. Ez garantálja a fűtőtest által leadott, a hőszükséglet-számításnak megfelelően illesztett hőteljesítményt.
A termosztatikus szelepek kiválasztásánál magasabb értékű szelepautoritással kell számolni. Ez a termosztatikus szelepen keresztül javítja a helyiséghőmérséklet-szabályozás szabályozási tulajdonságait (pl. finomszabályozó szelepnél).
1. ábra: Termosztatikus szelep + fej
Hidraulikai beszabályozás a csővezetéki hálózaton
A megengedett méretezési tartományon kívülre eső térfogatáram- és nyomáskülönbség értékek bizonyos körülmények között a fűtőtesteknél zajt okozhatnak. Ezért ezeket a térfogatáram- és nyomáskülönbség-feleslegeket a csővezetékben arra alkalmas kézi beszabályozó szelepek, illetve membrános szabályozóval szerelt szabályozószerelvények alkalmazásával le kell fojtani.
Az ipar itt is kiforrott beszabályozó rendszereket kínál, ahol egyes esetekben külön szakmai döntést igényel, milyen csővezetéki szabályozó szerelvények beépítése gazdaságos.
A beszabályozó szelepeket a víz hőhordozós központi fűtőberendezésekben és klímaberendezésekben alkalmazzák. Ezek a szerkezetek lehetővé teszik az áramkörökben kialakuló tömegáramok összehangolását. (2. ábra)
A megengedett méretezési tartományon kívülre eső térfogatáram- és nyomáskülönbség értékek bizonyos körülmények között a fűtőtesteknél zajt okozhatnak. Ezért ezeket a térfogatáram- és nyomáskülönbség-feleslegeket a csővezetékben arra alkalmas kézi beszabályozó szelepek, illetve membrános szabályozóval szerelt szabályozószerelvények alkalmazásával le kell fojtani.
Az ipar itt is kiforrott beszabályozó rendszereket kínál, ahol egyes esetekben külön szakmai döntést igényel, milyen csővezetéki szabályozó szerelvények beépítése gazdaságos.
A beszabályozó szelepeket a víz hőhordozós központi fűtőberendezésekben és klímaberendezésekben alkalmazzák. Ezek a szerkezetek lehetővé teszik az áramkörökben kialakuló tömegáramok összehangolását. (2. ábra)
2. ábra: Hydrocontrol strangszabályozó szelep
A beszabályozó szelepeket üzem közben is lehetséges állítani, így a berendezés teljes terheléséhez, illetve a méretezési tartományhoz illeszkedő, ténylegesen átáramló közegmennyiségek állíthatók be. (3. ábra)
3. ábra: Beszabályozás az OV DMC2 műszerrel
Nyomáskülönbség-szabályozó szelepek
A nyomáskülönbség-szabályozó szelepek segédenergia nélkül működő arányos szabályozó szelepek. Ezeket a szerkezeteket a beállított nyomáskülönbség érték állandóan tartásához használják.
Fűtő- és hűtőberendezéseknél alkalmazhatók, amelyek az adott áramkörben egy szabályozástechnikailag meghatározott arányossági tartományon belül a nyomáskülönbséget állandó értéken tartják. (4. ábra)
A nyomáskülönbség-szabályozó szelepek segédenergia nélkül működő arányos szabályozó szelepek. Ezeket a szerkezeteket a beállított nyomáskülönbség érték állandóan tartásához használják.
Fűtő- és hűtőberendezéseknél alkalmazhatók, amelyek az adott áramkörben egy szabályozástechnikailag meghatározott arányossági tartományon belül a nyomáskülönbséget állandó értéken tartják. (4. ábra)
4. ábra: Hydromat DP nyomáskülönbség szabályozó szelep
Térfogatáram szabályozó szelepek
A térfogatáram szabályozó szelepek segédenergia nélküli, arányos szabályozó szelepek.
Fűtő- és hűtőberendezéseknél használhatók, ezek az adott áramkörben egy szabályozástechnikailag meghatározott arányossági tartományon belül a térfogatáramot állandó értéken tartják. (5. ábra)
A térfogatáram szabályozó szelepek segédenergia nélküli, arányos szabályozó szelepek.
Fűtő- és hűtőberendezéseknél használhatók, ezek az adott áramkörben egy szabályozástechnikailag meghatározott arányossági tartományon belül a térfogatáramot állandó értéken tartják. (5. ábra)
5. ábra: Cocon QTZ térfogatáram szabályozó szelep
Méretezési eljárások
A méretezés alapelvét Németországban a VOB/C - DIN 18380 jelű szabvány rögzíti, miszerint a csőhálózat méretezése a hőszükségleti értékek figyelembevételével meghatározott fűtővíz mennyiségek alapján történik. Megfelelő számítógépes szoftverek alkalmazásával ez a munka jelentősen megkönnyíthető. A szoftverek a méretezés során, a csővezetékek névleges átmérőit, valamint a csővezetéki- és fűtőtestszerelvények előbeállítási értékeit automatikusan kiválasztják.
A CAD-támogatású szoftverek a méretezésen túlmenően lehetővé teszik, hogy a csőhálózat és az egyéb rendszer-összetevők rajzi ábrázolása is könnyen elkészüljön. Valamennyi szerelvény és előbeállítási érték kiválasztása megtörténik, és ezeket egy anyagjegyzékben foglalja össze a program.
Abban az esetben, ha egy teljes hálózatméretezésre nincs lehetőség (pl. csak részleges felújítás), úgy hozzávetőleges értékekkel is lehet dolgozni.
Kisebb berendezéseknél, ahol a szivattyú kb. 200 mbar (2,00 mvo) szállítómagasságú, és nagyobb berendezéseknél, ahol strangonkénti nyomáskülönbség-szabályozást alkalmazunk ugyanúgy kb. 200 mbar strangonkénti nyomáskülönbséggel, elfogadható beállítási érték a szelepnél a kb. 100 mbar nyomáskülönbség.
Ismert hőszükségletnél és egy meghatározott hőfokesés esetén kiadódik a fűtőtestenkénti térfogatáram és ezzel együtt a fűtőtestszelep előbeállítási értéke is.
A szelep méretezési diagramjában az 57 l/h térfogatáramhoz és a 100 mbar értékhez a 4 előbeállítási érték tartozik (6., 7. ábra).
Az 1994-ben hatályba lépett HeizAnlV 4.§ 2.bek.-e kimondja, hogy az 1-2 lakásos családi házak fajlagos hőszükséglete a 100 W/m², többlakásos házak fajlagos hőszükséglete a 70 W/m2 értéket nem haladhatja meg (8., 9. ábra).
A méretezés alapelvét Németországban a VOB/C - DIN 18380 jelű szabvány rögzíti, miszerint a csőhálózat méretezése a hőszükségleti értékek figyelembevételével meghatározott fűtővíz mennyiségek alapján történik. Megfelelő számítógépes szoftverek alkalmazásával ez a munka jelentősen megkönnyíthető. A szoftverek a méretezés során, a csővezetékek névleges átmérőit, valamint a csővezetéki- és fűtőtestszerelvények előbeállítási értékeit automatikusan kiválasztják.
A CAD-támogatású szoftverek a méretezésen túlmenően lehetővé teszik, hogy a csőhálózat és az egyéb rendszer-összetevők rajzi ábrázolása is könnyen elkészüljön. Valamennyi szerelvény és előbeállítási érték kiválasztása megtörténik, és ezeket egy anyagjegyzékben foglalja össze a program.
Abban az esetben, ha egy teljes hálózatméretezésre nincs lehetőség (pl. csak részleges felújítás), úgy hozzávetőleges értékekkel is lehet dolgozni.
Kisebb berendezéseknél, ahol a szivattyú kb. 200 mbar (2,00 mvo) szállítómagasságú, és nagyobb berendezéseknél, ahol strangonkénti nyomáskülönbség-szabályozást alkalmazunk ugyanúgy kb. 200 mbar strangonkénti nyomáskülönbséggel, elfogadható beállítási érték a szelepnél a kb. 100 mbar nyomáskülönbség.
Ismert hőszükségletnél és egy meghatározott hőfokesés esetén kiadódik a fűtőtestenkénti térfogatáram és ezzel együtt a fűtőtestszelep előbeállítási értéke is.
A szelep méretezési diagramjában az 57 l/h térfogatáramhoz és a 100 mbar értékhez a 4 előbeállítási érték tartozik (6., 7. ábra).
Az 1994-ben hatályba lépett HeizAnlV 4.§ 2.bek.-e kimondja, hogy az 1-2 lakásos családi házak fajlagos hőszükséglete a 100 W/m², többlakásos házak fajlagos hőszükséglete a 70 W/m2 értéket nem haladhatja meg (8., 9. ábra).
6. ábra: AV 9 típusú termosztatikus szelep méretező diagramja
7. ábra: AV 9 típusú termosztatikus szelep
8. ábra: A hidraulika - a fűtőberendezések ismeretlen eleme
9. ábra: A fűtőtest hozzávetőlegesen meghatározott térfogatárama a helyiség alapterületére vonatkoztatva
Az 1. számú méretezésnél az AV 9 típusú termosztatikus szelep előbeállítási értéke EB = 4 értékre adódott. (10. ábra)
10. ábra: Az Oventrop AV 9 típusú termosztatikus szelep előbeállításának kiindulási alapja, hogy kb. 100 mbar nyomásveszteség legyen a szelepen
A 2. számú méretezésnél az F típusú termosztatikus szelep előbeállítási értéke EB = 5,7 értékre adódott. (11. ábra)
11. ábra: Az Oventrop F típusú termosztatikus szelep előbeállításának kiindulási alapja, hogy kb. 100 mbar nyomásveszteség legyen a szelepen
A méretezés során minél több becsült értékkel helyettesítjük a konkrét számításokat, természetszerűleg annál nagyobbak lesznek az eltérések. Azonban reális eredmények elfogadására törekedve a berendezések hidraulikailag is messzemenően ellenőrzés alatt tarthatók. Így lehetséges a keringtetett vízmennyiséget részlegesen több mint 50%-kal csökkenteni.
Ehhez még hozzáadódik, hogy a térfogatáram pl. 30% vagy csak 20%-os eltérése a tervezetthez képest a berendezésekben nem fordul elő. A térfogatáram eltérése 90-120% között mozog átlagosan. (12. ábra)
12. ábra: Hőteljesítmény a térfogatáram függvényében
Magas színvonalú komfortérzet és a minimális üzemköltségek igazolják a minőségben értékesebb alkatrészek felhasználását a kivitelezés során. Ezek a ráfordítások néhány éven belül megtérülnek.
Az AV 9 típusú termosztátszelepekkel kapcsolatban részletes termékismertetőért kattintson a hír alatti termékképre, ha árajánlatot, bővebb információt vagy katalógust szeretne kérni az Oventrop GmbH & Co. KG magyarországi értékesítési irodájának munkatársától, használja a megfelelő gombot.
