Znajomość teoretyczna definicji współczynnika przepustowości, autorytetu regulacyjnego oraz pozostałych pojęć związanych z zaworem regulacyjnym jest bardzo istotna. Codzienność pokazuje jednak, że od torii do praktyki wiedzie czasem długa i trudna droga.

Poniższy artykuł ma na celu, niczym kompas, poprowadzić krok po kroku przez drogę doboru zaworu regulacyjnego, pokazując jak teorię selekcji armatury regulacyjnej przełożyć na praktykę.

Badania pokazują, że ponad 50% zaworów regulacyjnych jest błędnie dobrane [1]. Dowodzi to, że tematyka doboru zaworów regulacyjnych nie należy do najprostszych. W ramach szeroko pojętego wsparcia oraz doradztwa technicznego, firma inżynierska jaką jest TA Hydronics, opublikowała szereg poradników oraz książek odnoszących się do zagadnienia regulacji, mających na celu poprawę w/w stanu rzeczy. Jedną z form edukacji jest także cykl 6 artykułów zamieszczony na łamach pisma Chłodnictwo & Klimatyzacja. Aby w jeszcze większym stopniu przybliżyć zasadę doboru armatury regulacyjnej, postanowiono zobrazować ją na konkretnym przykładzie, co ma miejsce w niniejszym artykule.

Powtórka z teorii

We wspomnianym wyżej cyklu artykułów oraz literaturze branżowej opisane są dokładnie parametry, wielkości i wzory związane z procedurą doboru zaworu regulacyjnego. W celu przypomnienia ich treści autor zachęca do zajrzenia do poszczególnych numerów. Na potrzeby obecnego materiału w ramach skompensowanej ściągawki utworzona zastała tabela (tabela 1.), która zbiera najistotniejsze wielkości oraz wzory wraz z krótkim opisem.

Kompas graficzny

Dobór zaworów regulacyjnych to sekwencja kolejnych działań w postaci obliczeń, bądź wyboru określonej cechy produktu, wynikających z przyjętych założeń. Procedurę tę można w prosty sposób przedstawić w postaci graficznego schematu. Przykład diagramu, umownie nazwanego w artykule kompasem, przedstawia rysunek 1. Dobór zaworu prowadzony w ślad za wskazanymi na grafice krokami nie powinien stwarzać większych kłopotów, a co najważniejsze przyczyni się do poprawnego doboru armatury, optymalnej w stosunku do stawianych w danym projekcie oczekiwań.

Rys. 1. Kompas – diagram sekwencji kroków przy doborze zaworu regulacyjnego

Założenia przykładu obliczeniowego

Jak zostało wspomniane na wstępie, sednem artykułu jest prezentacja doboru na konkretnym przykładzie obliczeniowym. Przedstawiony przykład bazuje na określonej mocy chłodnicy o znanych oporach dla przepływu obliczeniowego.

Wybór zaworu obejmować będzie trzy różne typoszeregi zaworów regulacyjnych:

1. Pierwszy z nich to zawory regulacyjne o standardowych wielkościach współczynników kvs uszeregowanych wg ciągu Reynarda (rys. 2A.). Zawory tego typu spotykane są w katalogach bardzo wielu producentów. Przyrost każdej kolejnej wartości współczynnika przepływu kvs wynosi o około 60%;
2. Kolejną grupę stanowić będą zawory o zagęszczonej skali Kvs. (rys. 2B.). Seria tego typu produktów poza ogólnie przyjętym ciągiem, oferuje dodatkowe wartości pośrednie, pozwalające poprawić precyzję doboru oraz regulacji;
3. Ostatnią grupę reprezentują zawory o całkowicie dowolnym, nastawialnym współczynniku kvs. Tego typu zestaw unikalnych zaworów regulacyjnych jest dostępny w ofercie firmy TA Hydronics pod nazwą TA-Fusion (rys. 2C.).

Istotnym punktem wyjścia przy doborze armatury jest rodzaj dystrybucji czynnika w instalacji. W niniejszym artykule przykład obejmować będzie zarówno układ zmienno przepływowy, jak i obliczenia dla systemu stałoprzepływowego. Warto w tym miejscu nadmienić, że obecne uwarunkowania prawne (dyrektywa ErP) oraz wyraźny trend w branży HVAC dążący do obniżania kosztów eksploatacji, sugeruje, a wręcz determinuje rozwiązanie pierwsze – tzn. projekty realizujące zmienną dystrybucję czynnika. Oznacza to, że dobierany zawór regulacyjny to dziś w znacznej mierze zawór dwudrogowy, jako ten, który kształtuje dystrybucję zmienno przepływową. To w konsekwencji prowadzi do pożądanych następstw typu:

• wykorzystanie potencjału oszczędnościowego ƒƒ pomp elektronicznych; ƒƒ
• optymalizacja temperatury powrotu czynnika eliminując syndrom niskiego ΔT; ƒƒ
• spadek strat energii na przesyle czynnika.

Powyższe cechy stanowią silną argumentację dla promowania oraz stosowania instalacji zmiennoprzepływowych. Bywają jednak układy, w których koszty eksploatacji muszą zejść na drugi plan, ustępując wymaganiom technicznym. Przykładem może być instalacja chłodnicza, w której przepływ uzyskiwany jest na skutek pracy pompy zabudowanej w agregacie chłodniczym (brak rozdzielnia hydraulicznego). Rozwiązanie narzuca stały przepływ na instalacji, ponieważ tego wymaga parowacz w obiegu chłodniczym agregatu. Skutkiem jest konieczność wyboru i montażu przy odbiornikach zaworów regulacyjnych 3-drogowych, których dobór także został zobrazowany, w niżej zamieszonych przykładach.

Rys. 2. Skala Kvs trzech różnych typoszeregów zaworów regulacyjnych: A – ciąg Reynarda, B – ciąg zagęszczony, C – zawory z nastawialnym Kvs

Schematy regulacyjne

(...)

Dobór siłownika

(...)

Analiza obliczeń

(...)

Podsumowanie

Stare przysłowie głosi, iż trening czyni mistrza. Dobór zaworów regulacyjnych z każdym kolejnym projektem staje się łatwiejszy. Sama kalkulacja po pewnym czasie nie powinna przysparzać większych kłopotów. Istotne jest, aby tylko wybrać właściwy tok postępowania, zależny od stawianych oczekiwań i założeń projektowych. Bardzo ważną lekcją jest świadomość wielkiej wagi współczynnika przepływu kvs – ten parametr jest bowiem fundamentem dla późniejszych zadawalających efektów procesu regulacji.

Konrad KARGUL, Sławomir ŚWIĄTECKI

LITERATURA
[1] Badanie klientów w latach 2009 – 2011.
[2] Total Hydronic Balancing, Robert Petitjean, TA Hydronics.
[3] Hans Roos: Zagadnienia hydrauliczne w instalacjach ogrzewania wodnego.
[4] Seria artykułów na temat doboru zaworów regulacyjnych: Chłodnictwo&Klimatyzacja
[5] Materiały szkoleniowe TA Hydronics.