Zawory w instalacjach grzewczych i chłodniczych. Jak dobrać zawory mieszające?

2019-09-02 15:15 Materiał sponsorowany
zawór hydrauliczny
Autor: ESBE Gwint wewnętrzny

Zawory obrotowe, mieszające i przełączające, wraz z siłownikami znajdują zastosowanie w wielu typach instalacji grzewczych i chłodniczych. W celu właściwego doboru zaworu mieszającego dla danej instalacji, należy wziąć pod uwagę szereg czynników.

 

  • w jaki sposób dobiera się zawory mieszające,
  • jakie właściwości i zastosowanie mają zawory obrotowe z siłownikami,
  • jak właściwie zamontować siłownik na zaworze,

 

Kryteria doboru zaworów

Aby dobrać zawór należy:
1. Określić przeznaczenie zaworu:
a) mieszanie
b) c.w.u.
c) przełączanie
d) regulacja temperatury powrotu kotła
2. Znać moc grzewczą obiegu grzewczego lub strumień objętości czynnika.
3. Znać rodzaj odbiornika ciepła:
a) grzejniki
b) ogrzewanie podłogowe
c) ciepła woda użytkowa
- od rodzaju odbiornika zależą parametry pracy danego obiegu grzewczego, np. grzejniki 70/55°C czyli praca obiegu grzewczego z ΔT = 15 K.
4. Niezbędne będą też materiały firmy ESBE, jak karty katalogowe zaworów, suwak do doboru zaworów, program doborowy ESBE HYDRONIC SELECTION.

Przeznaczenie zaworu - mieszanie

Przykład 1

Dobór zaworu trójdrogowego z siłownikiem do mieszania na obiegu grzewczym, grzejnikowym w celu zapewnienia właściwej temperatury zasilania.
Moc obiegu grzewczego:
a) Należy odszukać wartość w projekcie instalacji ogrzewczej.
b) W razie braku informacji w projekcie należy oszacować moc grzewczą:
- orientacyjnie przyjmuje się, że wskaźnik zapotrzebowania ciepła ma zakres od 15 W/m² do 100 W/m²* dla pomieszczeń o wys. 2,5-2,7 m (15 W/m² oznacza dom energooszczędny o bardzo dobrej izolacji cieplnej i małych stratach do otoczenia, 100 W/m² można odnieść do starego typu budownictwa).
Standardowy nowo budowany obiekt charakteryzuje się wskaźnikiem ok. 55 W/m²

W przykładzie przyjęto brak projektu, więc założono współczynnik 55 W/m².
Wielkość budynku to 200 m², z czego obieg grzewczy grzejnikowy ogrzewa 150 m².

W przypadku ogrzewania grzejnikowego można również zsumować ich moce dla pożądanych parametrów pracy, tu 70/55ºC.

UWAGA!
Obliczenia zapotrzebowania ciepła za pomocą wskaźnika mają charakter orientacyjny, należy mieć na uwadze, że otrzymane wyniki są przybliżone i mogą różnić się od rzeczywistych. Aby dobór urządzeń był poprawny i gwarantował poprawną oraz ekonomiczną pracę instalacji, zawsze należy dysponować projektem instalacji ogrzewczej.
 
* „Wskaźnik powierzchniowy jest zapotrzebowaniem na strumień ciepła (moc cieplną), w odniesieniu do 1m² powierzchni ogrzewanej [kW/m²]. Zapotrzebowanie, na którym opiera się wskaźnik powierzchniowy, określa jaką moc musi zapewnić system grzewczy do ogrzania budynku. W budynku z własnym systemem c.o. na podstawie wyliczonej ilości kW, dobiera się wielkość kotła grzewczego oraz grzejników. Jest oczywiste, że zaprojektowany system ogrzewania musi zawsze spełnić swoją funkcję i dlatego do obliczeń przyjmuje się warunki ekstremalne”.

Mnożąc powierzchnię ogrzewaną obiegiem grzewczy przez współczynnik zapotrzebowania, otrzymamy:

Q = 150 m² · 55 W/m² = 8250 W = 8,25 kW
 
Gdy potrzebujemy obliczyć ilość przepływającego czynnika wystarczy zastosować wzór:
V=  Q/(cw  ∙ V =  Q/(cw  ∙ ΔT)[dm³⁄s]ΔT)[dm³⁄s]
gdzie:
V – strumień objętościowy [dm³/s]
Q – moc grzewcza [kW], wyliczyliśmy Q = 8,25 kW
cw – ciepło właściwe, stała wartość równa 4,19 kJ/kgK
ΔT – różnica temperatur [K], założone parametry pracy ΔT = 15 K

V = 8, 25/4,19 · 15 = 0,13 dm³/s = 0,13 · 3.6 = 0,47 m³/h

Mając dane: Q = 8,25 kW lub V = 0,46 m³/h, ΔT = 15 K

Korzystając z materiałów firmy ESBE, możemy dobrać zawór:
- katalog 2012/2013 firmy ESBE
- suwak
- program doborowy - dobór za pomocą programu ESBE

Korzystając z katalogu 2012/2013 firmy ESBE, odczytujemy ze strony 33 dla wielkości Q lub V i ΔT wartość kvs zaworu:

zawory mieszające
Autor: brak danych

Zgodnie z przedstawionym powyżej rysunkiem należy wykonać trzy kroki:
Krok 1 – odszukujemy na wykresie wartość Q lub V i przechodzimy na linię wartości ΔT
Krok 2 – z linii ΔT przechodzimy na drugi wykres i odnajdujemy punkty przecięcia z liniami kvs.
Tu interesują nas linie wartości kvs, które znajdują się w zaciemnionym obszarze. Jest to zakres wartości pożądanego spadku ciśnienia na zaworze, od 3 kPa do 15 kPa.
Krok 3 – odczytujemy wartość kvs oraz spadek ciśnienia na zaworze.
W tym przypadku istnieje możliwość wyboru dwóch wartości kvs - należy zawsze wybrać tę mniejszą.
Z wykresu odczytano następujące wartości: kvs = 1,6 m³/h oraz Δp = 9 kPa.
Korzystając z katalogu urządzeń ESBE 2012/13, strona 35 dobrano zawór VRG131, DN15, kvs = 1,6, przyłącze Rp ½”, nr kat. 1160 04 00.
Do zaworu zastosowano siłownik serii ARA661, 230V AC, czas przebiegu 120 s (zasady doboru siłowników w drugiej części artykułu).
Postępując zgodnie z powyższymi wskazówkami, można dokonać doboru zaworu obrotowego, grzybkowego, czy termostatycznego mieszającego do każdego rodzaju obiegu grzewczego (wykresy doborowe odnoszące się do danej grypy zaworów znajdują się w katalogu technicznym urządzeń ESBE w rozdziałach opisujących odpowiednie zawory).

Przykład 2

Przeznaczenie zaworu - c.w.u.

A. Dobór termostatycznego zaworu trójdrogowego do utrzymania temperatury ciepłej wody użytkowej na poziomie 40°C. Zawór będzie zastosowany przy pojemnościowym podgrzewaczu c.w.u.
B. Do doboru niezbędna będzie chwilowa ilość zużywanej wody do celów c.w.u. (strumień przepływu).
a) Należy odszukać wartość w projekcie instalacji c.w.u.
b) W przypadku braku informacji należy określić ilość urządzeń sanitarnych i skorzystać z programu doborowego ESBE,
c) Oszacować chwilowe zużycie wody do celów c.w.u. (określić strumień objętości).

UWAGA! Obliczenia za pomocą wskaźnika mają charakter orientacyjny. Stosując tę ścieżkę doboru należy mieć na uwadze, że otrzymane wyniki są przybliżone i mogą w większej lub mniejszej mierze odstawać od rzeczywistych. Aby dobór urządzeń był poprawny i gwarantował ich poprawną oraz ekonomiczną pracę, zawsze należy dysponować projektem instalacji c.w.u.

Korzystając z katalogu urządzeń ESBE 2012/13, można odczytać wielkości kvs, a więc i wielkość zaworu, w zależności od ilości urządzeń lub osób w standardowym gospodarstwie domowym (strona 127). Tabelę doborową przedstawiono poniżej.

kvs [m³/h] Typowe gospodarstwo domowe1)
[os.]
Prysznice2)
[szt.]

Wylewka prysznica3)
[szt.]

1.2 – 1.3 1 2 3
1.5 – 1.6 2 3 2
2.2 – 2.5 4 5 3
3.0 – 3.2 5 6 4
3.4 – 3.6 6 7 5
Tab. 1 Zalecane wielkości kvs
1) Typowe gospodarstwo domowe: wanna, prysznic, zlew kuchenny i umywalka o nominalnym przepływie ocenianym na podstawie krzywej prawdopodobieństwa z ciśnieniem doprowadzanej wody > 3 bar

2) Doprowadzenie wody do mieszacza prysznica z zabezpieczeniem przed poparzeniem, ciśnieniem doprowadzanej wody > 3 bar
3) Doprowadzenie wody do wylewki prysznica z zabezpieczeniem przed poparzeniem, ciśnieniem doprowadzanej wody > 3 bar


Korzystając z powyższej tabeli, istnieje możliwość określenia wartości kvs zaworu dla liczby mieszkań o charakterze typowego gospodarstwa domowego1), np. 4 mieszkania o charakterze typowego gospodarstwa domowego, czyli wartość kvs powinna wynosić od 2.2 do 2.5. Na podstawie wartości kvs wiemy, że należy zastosować termostatyczny zawór mieszający VTA562 o kvs = 2,2 i zakresie temp. od 35ºC do 50ºC.

Jeśli znana jest wielkość strumienia objętości c.w.u., wystarczy ją zaznaczyć na wykresie (katalog 2012/13 strona 127), wybrać wartość kvs i odczytać stratę na zaworze. Np. dla wielkości przepływu 24 dm³/min, przy ciśnieniu doprowadzonej wody 4 bar, można zastosować zawór VTA322, DN15 o kvs = 1,2 i spadku ciśnienia na zaworze równym 144 kPa (1,44 bar).

Przykład 3
Przeznaczenie zaworu - przełączanie

A. Należy dobrać zawór trójdrogowy przełączający, zasilanie wężownicy podgrzewacza pojemnościowego c.w.u. lub obiegu grzewczego w zależności od zapotrzebowania ciepła.
B. Potrzebna będzie wartość przepływu wody grzewczej lub moc grzewcza urządzenia:
a) Należy odszukać wartości w projekcie.
b) Odczytać moc z urządzenia grzewczego (założona moc grzewcza urządzenia 24 kW)
Znając moc grzewczą w kW, można łatwo stosując poniższy wykres doborowy (lub inne z narzędzi doborowych firmy ESBE) określić zawór przełączający.
W przypadku doboru zaworu przełączającego nie stosuje się założenia spadku ciśnienia od 3kPa do 15kPa, ponieważ nie zachodzi proces mieszania, tyko cały strumień czynnika grzewczego kierowany jest na inny odbiornik ciepła. W tym przypadku należy wybrać taką wartość kvs, aby suma spadków ciśnienia całej instalacji odpowiadała wysokości ciśnienia tłoczenia pompy obiegowej.

zawory hydrauliczne dobór
Autor: brak danych

Zgodnie z przedstawionym powyżej rysunkiem należy wykonać trzy kroki:
Krok 1 – odszukujemy na wykresie wartość Q i przechodzimy na linię wartości ΔT
Krok 2 – z linii ΔT przechodzimy na drugi wykres i odnajdujemy punkty przecięcia z liniami kvs (wartość ΔT = 7,5 K wynika ze schłodzenia w wężownicy pojemnościowego podgrzewacza c.w.u.)
Krok 3 – odczytujemy wartość kvs oraz spadek ciśnienia na zaworze.
Z wykresu odczytano następujące wartości: kvs = 6,3 m³/h oraz Δp = 18 kPa.
Korzystając z katalogu urządzeń ESBE 2012/13, strona 38 dobrano zawór VRG231, DN20, kvs = 6,3 m³/h, przyłącze Rp ¾”, nr kat. 1162 01 00.
Do zaworu zastosowano siłownik serii ARA635, 230V AC, czas przebiegu 15 s.

Przykład 3
Przeznaczenie zaworu: regulacja temperatury powrotu do kotła

A. Należy dobrać zawór temperaturowy trójdrogowy do ochrony temperatury powrotu kotła.
B. Do doboru niezbędna jest moc grzewcza kotła:
a) należy odszukać wartości w projekcie,
b) odczytać wielkość z urządzenia grzewczego (założona moc grzewcza urządzenia 25 kW)
Znając moc grzewczą w kW, można łatwo określić wielkość zaworu, stosując poniższy wykres doborowy (lub inne z narzędzi doborowych firmy ESBE).

Korzystając z poniższego wykresu, zgodnie ze wskazaniem strzałek, wykonujemy dobór zaworu w oparciu o wartość kvs.
Pierwszym krokiem jest odnalezienie wartości mocy, kolejnym odniesienie jej na jednej z krzywych ΔT. Na koniec znajdujemy punktu przecięcia z krzywą wartości kvs i odczytujemy opór hydrauliczny na zaworze.

Dla mocy kotła 24 kW, ΔT = 20 K odczytano wartość kvs = 3,2 m³/h i Δp = 12 kPa. Dobrano temperaturowy zawór mieszający VTC311, DN20, Rp¾”, o temp. otwarcia 45ºC, nr kat. 5100 01 00 (Katalog ESBE 2012/13, rozdział 4, str. 106).

zawory w instalacjach
Autor: brak danych

Siłowniki ARA600  

Siłowniki ESBE z serii ARA600 przeznaczone są do zaworów obrotowych do DN50. Napędy dostępne są ze sterowaniem sygnałem trzypunktowym, dwupunktowym oraz proporcjonalnym.
Seria ARA600 o trzypunktowym sygnale sterującym to najczęściej wykorzystywane sterowanie. Służy głównie do regulacji zaworów mieszających. Na siłownik podawany jest sygnał obrotu w prawo lub w lewo. W taki sposób pracuje większość sterowników dołączanych do kotłów.
Dwupunktowe siłowniki serii ARA600 - siłowniki wykorzystywane głównie do funkcji przełączających. Na siłownik podawany jest najczęściej jeden sygnał powodujący przełączenie zaworu w drugą, skrajną pozycję. Siłowniki mogą być zasilane napięciem 230V lub 24V. Wybrać można także różne czasy obrotu siłownika od 15 s do 60 s. Szybsze przełączanie powoduje mniejsze mieszanie strumieni pomiędzy skrajnymi pozycjami zaworu.
Napędy ARA600 proporcjonalne - siłowniki najbardziej uniwersalne. Służą głównie do precyzyjnej regulacji zaworów mieszających. Mogą być sterowane sygnałami 2 i 3-punktowymi oraz najbardziej precyzyjnym sygnałem proporcjonalnym. Do obsługi sygnału proporcjonalnego potrzebne są bardziej zaawansowane sterowniki (np. systemy BMS), które podając sygnał ustawiają zawór w zadanej pozycji. Rodzaj sygnału sterującego ustawiany jest bezpośrednio na siłowniku i może być wybrany z zakresu 0-10V, 2-10V, 0-20mA oraz 4-20 mA. Zasilane są napięciem 24V.

Przykładowe zastosowania zaworów mieszających i siłowników ESBE

    • Ogrzewanie podłogowe - dobór produktu w zależności od powierzchni ogrzewanej podłogi

 

  Zawór trójdrogowy VRG131

Siłownik ARA661
50-100 m² VRG131 Nr art. 1160 05 00  DN 15 Kvs 2,5 Sygnał 3-punktowy, 230 V AC, 120 s, 6 Nm
Nr. art. 1210 13 00
100-150 m² VRG131 Nr art. 1160 08 00  DN 20 Kvs 4
150-250 m² VRG131 Nr art. 1160 11 00  DN 25 Kvs 10

 

  • Ogrzewanie grzejnikowe - dobór produktu w zależności od mocy grzejników 

 

  Zawór trójdrogowy VRG131 Siłownik ARA661
20-30 kW VRG131 Nr art. 1160 06 00  DN 15 Kvs 4 Sygnał 3-punktowy, 230 V AC, 120 s, 6 Nm
Nr. art. 1210 13 00
30-45 kW VRG131 Nr art. 1160 09 00  DN 20 Kvs 6,3
45-60 kW VRG131 Nr art. 1160 11 00  DN 25 Kvs 10


Na co zwrócić uwagę podczas montażu siłownika ARA na zaworze VRG trój- i czterodrogowym

Przed rozpoczęciem montażu siłownika na zaworze VRG  trój- i czterodrogowym należy sprawdzić, czy zawór jest w odpowiedniej pozycji. W tym celu należy posłużyć się nacięciem na trzpieniu (poniższy rysunek).

Kolejny krok to sprawdzenie siłownika ARA. Siłowniki firmy ESBE fabrycznie ustawione są w pozycji środkowej i w takiej pozycji powinny być montowane na zaworach trój- i czterodrogowych. Jeżeli siłownik obrócił się (obrót spowodowało elektryczne podłączenie), należy urządzenie doprowadzić do stanu pierwotnego (pozycja środkowa siłownika). Dopiero wtedy można przystąpić do montażu na zaworze i wykonać podłączenie elektryczne (poniższy rysunek).

zawory
Autor: brak danych
Partnerzy

Firma ESBE działa od ponad 100 lat w całej Europie. Specjalizacją firmy jest ogrzewanie i chłodzenie w systemach z obiegiem wymuszonym dla małych budynków, głównie zawory i siłowniki.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Czytaj więcej