Tichelmann rendszerű csőhálózatok hidraulikája!

Átírás

1 Tichelmann rendszerű csőhálózatok hidraulikája! 1 Tichelmann (fordított visszatérőjű) rendszer rövid története A korabeli fűtési rendszerek kialakításánál hagyományos (közvetlen visszatérőjű) rendszereket alkalmaztak Mind gyakrabban jelentkeztek vízelosztási problémák, hiszen a fogyasztókhoz vezető csővezetékek hossza rendre eltértek egymástól Albert Tichelmann jelentkezet először az az azóta is is elsősorban Európában nevét viselő speciális megoldással, minek segítségével a fogyasztók egyforma távol kerültek a hőtermelőtől A megoldást kizárólag u.n. u.n. állandó térfogatáramú rendszerekre alkalmazták Az Az energiaárak drámai emelkedése miatt egyre gazdaságosabb rendszereket kezdtek tervezni, az az állandó térfogatáram helyett a változó térfogatáram került előtérbe Eleinte néhány majd egyre több tervező alkalmazta a Tichelmann csővezetést változó térfogatáram esetén is is A változó üzemviszonyok (nyomás, térfogatáram) miatt a stabilitási problémák ismét megjelentek. Sok Sok mérnök mind a mai mai napig varázsszerként említi és és használja a Tichelmann rendszerkialakítást Az Az utóbbi évek technikai fejlődése tette lehetővé hogy dinamikus térfogatáram szabályzók segítségével a Tichelmann rendszerek ma ma már már valóban probléma nélkül üzemelnek Albert Tichelmann német mérnök századforduló a fűtés, klíma, vízellátás tervezés egyik alapítója Tichelmann rendszer publikálása 1911 áprilisa Díjat neveztek el el róla róla (2003), napjainkban minden évben odaítélik Németországban 2 1

2 Hagyományos rendszer csővezeték kialakítás A hagyományos rendszereknél mindig van olyan vízcsepp amelyik nagyon rövid idő alatt megfordul és olyan is amelyik nagyon lassan! Ez nagyban befolyásolja a kialakuló nyomáskülönbségeket! 3 A Tichelmann rendszerek csővezetési technikák Részben Tichelmann kötés: Teljes Tichelmann kapcsolás: A Tichelmann kötés esetén minden vízmolekula ugyanannyi idő alatt fordul meg a rendszerben. (Részleges esetben ez csak a Tichelmann körre igaz.) Ügyes csővezetéssel a szükséges nyomásigény csökkenthető! 4 2

3 A Tichelmann rendszerek nyomásviszonyai Hagyományos és Tichelmann rendszerek összehasonlítása 100% terhelésnél Hagyományos rendszernél: Tichelmann rendszernél: Minden fogyasztón azonos a térfogatáram (azonos a hidraulikai ellenállása) Különböző FC-ket használva (eltérő az az ellenállásuk, víz víz igényük )) strangszabályozózótkell alkalmazni minden ágban, a megfelelő térfogatáramok beállításához igé- A hagyományos rendszereknél minden fogyasztónál más-más a renedelke-zésre álló nyomáskülönbség, Tichelmann rendszernél ez a probléma megoldott! Azonos üzemi feltételek mellett ez egy önszabályozó rendszer! 5 Tichelmann rendszer statikus beszabályozása egy vagy két szelep szükséges? Q1 Q2 Q3 Q4 => p1 coil p1 coil p2 coil p3 coil p1 coil MBV 1 MBV 1a COIL 1 MCV 3 COIL 2 COIL 3 Be kell építeni a MBV1a statikus szelepet a by-pass ágba, hogy azonos nyomásesést hozzunk létre mint a FC-n keresztül! Ellenkező esetben túl sok víz kering le, vízhiányos lesz a rendszer! COIL 4 MBV1 szelep nem nem lesz lesz hatással a MCV3 szelep autoritásra mivel állandó térfogatáramról beszélünk és és ebben az az esetben a szelepen eső eső nyomás nem nem változik részterhelés függvényében A A rendszer beszabályozásához segéd szelepekre is is szükség lesz lesz 6 3

4 Tichelmann rendszer statikus beszabályozása két szelep szükséges! A 3 járatú szelep autoritása: A csonk: szabályozás B csonk: megkerülés p a = MVC 0,5 p + p coil3 MVC Nyomás eltérés arány: p R = H coil3 [%] Kialakuló túláramok a rendszerben ha ha nem nem szabályozzuk a by-pass ágat: Túláram Q max [%] By-pass szelep az az FC FC készülékeknélszinte megoldhatatlan nél A szabályozó szelep a 0,5 értéken való tartásához a szelep ellenállása ( P MCV ) legalább akkora kell legyen mint az FC ellenállása ( P Coil )! Ha a tervezet p coil a teljes nyomásesés mindössze 40%-a lesz, akkor a by-pass ágban lévő (MBV1a) szelep elhagyása 29% többlet térfogatáramot Danfoss fog nap, okozni Október-November a by-pass ágban zártelep esetén 7! H p coil 3 [%] A Tichelmann rendszerek elemei Tichelmann rendszer mint önszabályozó rendszer : állandó térfogatáram & eltérő vízmennyiségek Tichelmann rendszer: Tichelmann rendszer: MCV3 3-pontos szab. szelep MBV1 - statikus strang szab. MBV1a statikus strang szab a by-passban Strangszabályzó szükséges, hogy beállíthassuk a szükséges vízmennyiséget minden FC-nél Két Két fajta strangszabályzást használhatunk :: --statikust --két két szelepre van van szükség minden fogyasztónál --automatikust --mint pl. pl. az azab-qm Ha a fogyasztóknak (fan-coil) eltérő a térfogatáram igénye, a Tichelmann rendszer már nem önszabályozó! 8 4

5 Tichelmann rendszer automatikus szabályozással hány szelep szükséges? Q1 Q2 Q3 Q4 => p1 coil p1 coil p2 coil p3 coil p1 coil ABV 1 COIL 1 MCV 3 COIL 2 COIL 3 Automatikus térfogatáram szabályozás esetén mindegy melyik ág van nyitva (by-pass vagy COIL) a térfogatáram nem változik! Nincs több szelepre szükség, a vízelosztás mindig ideális lesz! COIL 4 A fan-coil szabályozást továbbra is is a három járatú szelep végzi A rendszer beszabályozása és és újra újra szabályozása rendkívül egyszerű nincs műszer, szerszám igény Nincs szükség továbbbiszelepekre, azok beszerelésére és és mérésérsérea rendszerben mű- 9 A Tichelmann rendszer alkalmazása változó térfogatáramban - MCV cserével Tichelmann rendszer átalakítása: a háromjáratú szelep egyutúra cserélése, elmarad a by-pass Kétutú szelep helyettesítése egyutúval Az Az ágak beszabályozására itt itt is is szükség van van Normál üzemi viszonyok között, mikor a szelepek, nyitnak-zárnak a Tichelmann rendszereknélis is jelentkeznek a zavaró hatások nél Tichelmann Tichelmann rendszer: MCV3 3-pontos szab. szelep rendszer: MBV1 - statikus strang szab. MBV1a statikus strang szab a by-passban Az állandó térfogatáram rossz költséghatékonysága miatt terjedt el a változó térf. rendszer ahol a Tichelmann megoldást adaptálták! Az új megoldás meggyőzőnek tűnik de nézzünk a színfalak mögé! 10 5

6 Hagyományos és Tichelmann rendszerek összehasonlítása nyomásábrák felvétele Hagyományos rendszer: Tichelmann rendszer: A változó térfogatáram hatására a vezetékek ellenállása mindkét rendszerben egyformán változik => => zavart okoz Túláram problémák a megnövekvő nyomáskülönbségek miatt mindkét rendszerben jelentkeznek A nyomáskülönbség arány :: P1/ Ppump határozza meg meg a túláramot az az egyes ágakban. Általános ajánlás: legyen ez ez az az arány a lehető legnagyobb A nyomás változása mindkét esetben jelentkezik ha kicsit eltérően is A túláram probléma tehát általános változó térf. rendszerekben! 11 Tichelmann rendszerpélda kiterjedt épületnél p igény a legtávolabbi strangnál 12 6

7 Tichelmann rendszerpélda kiterjedt épületnél, szivattyú kiválasztása Az Az egyes egységeket mindig a legnagyobb ellenállásra kell beállítani A szivattyú méretezésénél is is ezt ezt kell kell figyelembe venni!! 13 Hagyományos és Tichelmann rendszerek összehasonlítása mintaépület 15 fogyasztó 8 szint 15 fogyasztó Tervezési paraméterek: S S = max Pa/m. v = max. 1 m/s m/s t t = 6/12 6/12 C C Q = 1800 W/FC p p FC = FC kpa kpa 14 7

8 Hagyományos és Tichelmann rendszerek összehasonlítása nyomásigények Hagyományos kapcsolás: Teljes Tichelmann kapcsolás: Fűtés - Statikus (USV-I, MSV-C/F) Hűtés statikua (USV-I, MSV-C/F) 100% load 100% load Hagyományos TichelmanHagyományo Tichelman p igény [Pa] Térf.áram [m 3 /h] 7,90 7,90 30,57 30,57 nyom.különbs.eltérés 10% 12% p Szivattyú Tervezési paraméterek: S S = max Pa/m. v = max. 1 m/s m/s t t = 6/12 6/12 C C Q = 1800 W/FC p p FC = FC kpa kpa 15 Hagyományos és Tichelmann rendszerek összehasonlítása részterhelés 50% (hűtés) Hagyományos kapcsolás: Teljes Tichelmann kapcsolás: Hűtés - statikus (USV-I, MSV-C/F) 100% load 50% load Hagyományos Tichelman Hagyományos Tichelman Πp igény [Pa] Térf.áram [m 3 /h] 30,57 30,57 23,08 25,40 Túláram %-ban 51% 66% Πp Szivattyú Tervezési paraméterek: S S = max Pa/m. v = max. 1 m/s m/s t t = 6/12 6/12 C C Q = 1800 W/FC p p FC = FC kpa kpa 16 8

9 Tichelmann rendszerpélda elektronikus szivattyú szabályozással (állandó p tartása) kpa 520 kpa kpa Szivattyú: 132 kpa 4 kpa 20 kpa 14 kpa kpa 14 kpa 132 kpa Félterhelésnél a legtávolabbi Tichelmann körhöz szüksége nyomáskülönbség igény 30 kpa de rendelkezésre áll = 111 kpa A probléma nem kezelhető! 51 kpa 50 % 17 Tichelmann rendszerek csővezetékei! Tervezés és és kivitelezés folyamán a csővezeték méret nagyon fontos - az az előremenő és és visszatérő nyomásesés kiegyenlítésére: Pl.: Pl.: 32m 32m 3 3 /h /h térf.áramnál, DN DN vezetéken, p=96 Pa Pa- DN DN mm mmvezetéken Pa Pa!! Vagyis 1 méteren kb. kb Pa Pa eltérés adódik. 18 9

10 Tichelmann rendszerek : ÖSSZEFOGLALVA! A Tichelmann rendszer állandó térfogatáramú rendszerekhez lett lett kifejlesztve Kiváló megoldás lenne abban az az esetben ha ha minden fogyasztó ellenállás elhanyagolható és és térfogatáram igénye egyforma önszabályozó rendszer!! Egy Egy rendszer fogyasztóinál mindig eltérőek az az igények => => így így különböző vízmennyiségek kellenek strangszabályzót kell kell beépíteni és és beszabályozás is is szükséges!! Eltérő FC FC és és by-pass ág ág nyomáskülönbség-igények miatt második strangszabályzót is is be be kell kell (kellene!!!) építeni!! A statikus strangszabályozással nem oldja meg a túláram kérdését változó térfogatáram esetén!! Ráadásul statikus beszabályozáshoz további szerelvények szükségesek Sokszor csővezeték beépítése is is szükséges, többlet nyomásesés, -szivattyúzás, -hőveszteség, többlet költség!! Tervezés és és kivitelezés folyamán a csővezeték méret nagyon fontos - az az előremenő és és visszatérő nyomásesés kiegyenlítésére 19 Megoldás Tichelmann rendszerekre automatikus térfogatáram-szabályozásé -AB-QM-el Q1 Q2 Q3 Q4 => p1 coil p1 coil p2 coil p3 coil p1 coil ABV 1 COIL 1 COIL 2 COIL 3 COIL 4 MCV 3 Automatikus térfogatáram szabályozás esetén mindegy melyik ág van nyitva (by-pass vagy COIL) a térfogatáram nem változik! Nincs több szelepre szükség, a vízelosztás mindig ideális lesz! 20 10

11 Megoldás Tichelmann rendszerekre automatikus térfogatáram-szabályozásé -AB-QM-el Q1 Q2 Q3 Q4 => p1 coil p1 coil p2 coil p3 coil p1 coil ABV 1 COIL 1 COIL 2 COIL 3 COIL 4 Automatikus térfogatáram szabályozás esetén mindegy melyik fogyasztó, mennyire van nyitva, a térfogatáram nem változik! Nincs több szelepre szükség, a vízelosztás mindig ideális lesz! 21 Köszönöm figyelmüket!? Kérdések? 22 11