ECHIPAMENTE SI SOLUTII PENTRU ECHILIBRAREA HIDRAULICA A

INSTALATIILOR

Definiţii

• Autoritatea: Vezi Anexa A pentru vane cu 2 căi şi Anexa B pentru vane cu 3 căi din acest manual.

• Automatic: Orice echipament care execută operaţii specifice fără intervenţia omului.

• Echilibrare: Procesul de măsurare şi control pentru a obţine debitele necesare în circuitele de echilibrare.

• Circuit: Un număr de componente hidraulice conectate prin conducte şi care formează un traseu continuu închis prin care poate circula un fluid, transportând în mod normal, energie.

2• Compatibilitate: Două circuite sunt compatibile

din punct de vedere hidraulic dacă debitele din fiecare circuit sunt potrivite pentru a obţine temperaturile necesare.

• Buclă de reglaj: O buclă închisă, incluzând un senzor, un regulator, un servomotor şi un sistem care trebuie reglat cu rol de a menţine variabila fizică reglată la valoare setată.

• Valoare de proiect: Instalaţia este calculată în anumite condiţii cu valori specifice pentru variabilele de reglat, condiţiile exterioare, temperaturile de ducere şi întoarcere. Aceste valori utilizate la calculul instalaţiei, sunt valorile de proiect; ele sunt identificate cu un indice "c" (valori utilizate pentru calcule).

• 3• Presiune diferenţială: Diferenţa de presiune măsurată

între două puncte.• EQM: Caracteristica vanei cu procentaj egal modificată

pentru a evita discontinuitatea debitului în apropiere de poziţia închis.

• Climat interior: Climatul interior dintr-o cameră este definit de un set de valori fizice (temperatura interioară, temperaturile suprafeţelor radiante, vitezele de circulaţie a aerului, umiditatea relativă), care combinate, oferă o senzaţie de confort sau disconfort.

• Instabilitate: Se spune că o buclă de reglaj este instabilă atunci când variabila care trebuie reglată, oscilează permanent fără să-şi găsească o poziţie de echilibru. Cu excepţia sarcinilor extreme (zero sau maxim), un regulator închis-deschis este instabil.

4• Interactivitate: Două circuite sunt interactive

când variaţia debitului într-unui modifică debitul în celălalt.

• Interfaţă: Punctul în care se întâlnesc două circuite şi în care există, în general, un schimb energetic. Cele două sunt diferenţiate prin denumirea de circuit primar, respectiv circuit secundar. în principiu, energia este transferată de la circuitul primar la cel secundar în condiţii normale de funcţionare.

• Căderea de presiune: Pierderea de sarcină determinată de frecarea în conducte sau în oricare alt element prin

4• Inălţime de pompare: Presiunea diferenţială

generată de o pompă şi aplicată unui circuit pentru a crea o circulaţie forţată a apei sau a unui alt fluid. în mod normal, este exprimată ca înălţimea coloanei de lichid.

• Vană de siguranţă: O vană automată de descărcare a presiunii care se deschide proporţional cu creşterea presiunii peste valoarea de presetare. Ea poate îndeplini una, două sau trei din funcţiile următoare: (1) stabilizează presiunea diferenţială la vanele de reglaj; (2) asigură un debit minim care să protejeze pompa şi (3) limitează căderea sau creşterea temperaturii în conducte.

5

• Valoarea de setare: Utilizată într-o buclă de reglaj şi aleasă, în mod normal de utilizator, pentru a îndeplini scopul propus. Regulatorului i se solicită să menţină această variabilă fizică cât mai aproape de valoarea setată, în ciuda diferitelor perturbaţii, care pot influenţa sistemul care se reglează.

• Căderea sau creşterea de temperatură: Diferenţa de temperatură a fluidului, măsurabilă, între conducta de ducere şi cea de întoarcere pentru un terminal sau unitate de producere, sau mai general orice diferenţă de temperatură între două puncte din instalaţie.

• 6• Terminal (unitate terminală): Orice dispozitiv care transmite direct

sau indirect căldura sau• frig într-o cameră (radiator, serpentină de încălzire sau răcire).• Echilibrare totală: Un concept general creat pentru a produce

condiţii climatice interioare optime prin aplicarea unei proceduri dinamice, care este unul din factorii de optimizare; această procedură include 5 paşi:

• 1. Ne asigurăm că reglajul este compatibil cu proiectul hidraulic.• 2. Se aleg vanele de reglaj şi regulatoarele potrivite cu caracteristici

corecte.

• 3. Ne asigurăm că vanele de reglaj funcţionează în condiţii rezonabile.

• 4. Se obţin debitele necesare în unităţile terminale în condiţii de proiect şi cel puţin aceste debite în alte condiţii.

• 5. Garantarea compatibilităţii debitelor pentru toate interfeţele.

7

• Presiunea totală: Suma dintre presiunea statică şi cea dinamică în punctul considerat.

• Caracteristica vanei: Aceasta este relaţia stabilită între debitul prin vană şi cursa vanei, presupunând că presiunea diferenţială prin vană rămâne constantă, debitul şi cursa sunt exprimate ca un procent din valoarea lor maximă.

1. De ce trebuie realizată echilibrarea?

• Când debitele incorecte împiedică funcţionarea corespunzătoare a regulatoarelor.

• Acestea pot regla eficient numai dacă în instalaţie predomină debitele de proiect când acesta funcţionează în condiţii de proiect. Singurul mod de a obţine debitele de proiect este echilibrarea instalaţiei.

• Acest lucru înseamnă ajustarea debitului cu ajutorul vanelor de echilibrare.

Aceasta trebuie realizată din cinci puncte de vedere:

• 1. Unităţile de producere trebuie echilibrate pentru a se obţine debitul de proiect în fiecare cazan sau chiller. Mai mult, de cele mai multe ori, debitul din fiecare unitate trebuie să fie menţinut constant. Fluctuaţiile reduc eficienţa producerii, scurtează viaţa unităţii de producere şi fac dificil reglajul efectiv.

• 2. Sistemul de diştribuţie. trebuie echilibrat pentru a asigura cel puţin debitul de proiect în toate terminalele, indiferent de sarcina totală a instalaţiei.

• 3. Buclele reglate trebuie echilibrate pentru a asigura condiţiile de funcţionare corespunzătoare pentru vanele de reglaj şi pentru a realiza compatibilitatea debitelor de primar_şi secundar.

2• 4. Echilibrarea cu vane_de echilibrare manuală

oferă posibilitatea detectării majorităţii anormalităţilor hidraulice şi determinării supradimensionării pompei. Inălţimea de pompare poate fi ajustată la valoarea corectă, optimizând costurile de pompare.

• 5. Când instalaţia este echilibrată se poate utiliza un regulator central ca şi când toate camerele ar reacţiona în acelaşi mod. Mai mult, când temperatura medie din cameră se abate de la valoarea de proiect, datorită absenţei echilibrării, se obţine o stare de inconfort cu un cost ridicat.

• Un grad în plus sau în minus într-o cameră nu are mare influenţă asupra confortului uman sau a costului energiei. Dar când temperatura medie în clădire este necorespunzătoare, costurile cresc.

• Un grad peste 20°C creşte costurile încălzirii cu cel puţin 8% în centrul Europei (12% în sudul Europei).

• Un grad sub 23°C creşte costurile răcirii cu 15% în Europa.

• Sunt necesare trei lucruri:

• 1- echipamente de reglare şi măsurare a debitului

• 2- instrument de măsură

• 3- o procedură de echilibrare.

2. Echipamente de reglare şi măsurare a debitului.

• Vane de echilibrare care sunt atât vane cu orificiu variabil cât şi vane de reglaj Dispozitive cu orificiu cu o vană de reglaj independentă.

• Există o mare diferenţă între vanele de echilibrare produse de fabricanţi diferiţi. Aceasta se transpune în diferenţe privind precizia reglajului climei interioare, privind economiile energetice şi privind timpul, costul şi efortul cerut pentru o echilibrare adecvată.

2

• TA, a cărui produse sunt utilizate în întreaga lume, furnizează echipamente pentru toate cerinţele pieţii şi oferă atât echipamente de măsură a debitului fix sau variabil cât şi vane de reglaj.

• Acestea sunt unele din caracteristicile distinctive ale produselor TA:

• Vane de echilibrare şi diafragme• • Precizia debitului pentru vane mai bună de

±5% iar pentru diafragme de ±3%.• • Mărimile de până la 50 mm au 4 rotaţii

complete de la poziţia deschis la închis. Mărimile mari au 8, 12 sau 16 rotaţii complete.

• • Vanele sunt disponibile cu filete interioare, cu flanşe, cu capete de vană sudate, lipite, cu caneluri şi cu fitinguri de compresie.

• • Mărimile de până la 50 mm sunt realizate din Ametal®, probabil singurul aliaj turnat de presiune care îndeplineşte cele mai dure cerinţe privind rezistenţa la dezincare.

Regulatorul de presiune diferenţială

• • Valoare de presetare ajustabilă: 5-60 kPa

• • Stabilizează presiunea diferenţială în vane de reglaj şi/sau circuite.

Instrumentul de măsură• Măsurarea este necesară pentru a şti dacă într-adevăr sunt

obţinute debitele de proiect şi de a afla ce presiuni diferenţiale sunt aplicate în diferite zone ale instalaţiei. Este de asemenea o unealtă bună în depistarea defecţiunilor şi analiza sistemului.

• Instrumentul de măsură CBIn al firmei TA Hydronics are toate caracteristicile necesare pentru îndeplinirea acestor cerinţe, cum ar fi:

• 1• Măsoară şi înregistrează presiunea diferenţială, debitul şi temperatura la STAD, STAF, STAP/STAM sau alte vane ale TA Hydronics.

• 2• Programat să calculeze valorile de prestare pentru• echilibrare şi de asemenea pentru Metoda TA şi Echilibrarea

TA.• 3• Comunicare cu două căi cu un PC• 4• Corectează calculele pentru agenţii antigel• 5• Capacitate mare de memorare - poate lucra cu 1000 de

vane şi 24000 valori• 6• Afişajul grafic permite acordarea de nume pentru instalaţii

şi vane.

Instrumentul de măsură

Vana TA BPV si Supapa de siguranţă proporţională

• In sisteme cu debit variabil, se poate folosi vană TA BPV care să îndeplinească trei funcţii:

• • să asigure debitul minim care să protejeze pompa

• • să reducă scăderile de temperatură în conducte

• • să limiteze presiunea diferenţială în circuitele de capăt.

• Supapa de siguranţă are funcţie de închidere şi punct de presetare 10-60 kPa 15 - 32 mm (1/2" - 1 1/4").

Supapă de siguranţă proporţională

Definiţia incompletă a autorităţii vanei • Caracteristica statică a vanei de reglaj este definită

pentru o presiune diferenţială constantă la vană. Dar această presiune rareori este constantă într-o instalaţie, de aceea, caracteristica reală a vanei de reglaj nu este identică cu cea teoretică.

• Când vana de reglaj este complet deschisă, presiunea diferenţială Δpmin este egală cu presiunea diferenţială disponibilă minus pierderile de sarcină în unitatea terminală, conducte şi accesorii.

• Când vana de reglaj este închisă, pierderile de sarcină în celelalte elemente dispar, debitul fiind zero. întreaga presiune diferenţială disponibilă Δ Hmax =

Δ pmax este aplicată pe vana de reglaj.• Dar vana de reglaj este dimensionată la Δpmin, aceasta

fiind pierderea de sarcină la care se obţine debitul de proiect (vana complet deschisă).

• Când vana este aproape închisă, debitul real este mai mare decât cel teoretic deoarece presiunea diferenţială este mai mare decât

Δpmin. Caracteristica teoretică este perturbată, gradul acesteia depinzând de raportul

• Δpmin/ Δpmax

• Acest raport este autoritatea vanei de reglaj:

max

min

p

p

• Cu cât autoritatea este mai mică, cu atât perturbarea caracteristicii teoretice a vanei este mai mare.

• Se consideră o vană cu o caracteristică liniară, proiectată să obţină debitul de proiect când este complet deschisă, dar cu o autoritate scăzută 0,1. La 10% din cursa vanei, debitul în circuit este de cea 30%.

• Să presupunem că unitatea terminală este o serpentină încălzitoare cu o cădere nominală de temperatură de 10K 30% din debit produce 80% din puterea nominală. Rezultatul final este că la o cursă a vanei de numai 10% puterea termică a serpentinei este 80% din valoarea de proiect. In aceste condiţii sunt puţine şanse să se obţină un reglaj stabil. Situaţia poate fi chiar mai dificilă dacă la aceeaşi autoritate vana a fost supradimensionată.

• O autoritate de 0,5 este acceptabilă dacă nu modifică semnificativ caracteristica vanei. Cu alte cuvenite, pierderea de sarcină la debitul de proiect într-o vană de reglaj complet deschisă trebuie să fie echivalentă cu cel puţin jumătate din presiunea diferenţială disponibilă.

• De notat că debitul de proiect nu apare în formula autorităţii. Curbele din figurile de mai sus sunt trasate presupunând că debitul are valoarea de proiect când vana de reglaj este complet deschisă. Dar acest caz este rar întâlnit în practică, deoarece este greu de evitat un anumit grad de supradimensionare.

• Când o vană de reglaj este supradimensionată, Δpmin scade, presupunând ca Δpmax este constant. Astfel, scade şi autoritatea vanei de reglaj. Caracteristica teoretică a vanei va fi puternic deformată, reglajul devenind dificil la sarcini reduse.

• Totuşi, o vană de reglaj supradimensionată poate avea o autoritate bună. Dacă presiunea diferenţială aplicată circuitului este dublată, Δpmin şi Δpmax cresc în aceeaşi proporţie, iar autoritatea rămâne neschimbată, deşi există un debit excedentar în circuit.

• Ce se va întâmpla cu autoritatea vanei într-un circuit expus unei presiuni diferenţiale variabile?

• Δpmin şi Δpmax vor varia simultan în aceeaşi proporţie. Autoritatea vanei β rămâne astfel constantă. Totuşi, caracteristica vanei este deformată în ciuda faptului că autoritatea β este aceeaşi.

• De aceea, autoritatea definită ca mai sus, nu oferă suficiente informaţii despre deformarea reală a caracteristicii vanei.

Definiţia corectă a autorităţii, vanei β

• Se obţine o definiţie mai coerentă a autorităţii dacă se raportează pierderea de sarcină în vana de reglaj la debitul de proiect la pierderea maximă de sarcină în vană.

inchisa in vana p

proiect de debitul la deschisacomplet reglaj de in vana p

• Din figură se observă că autoritatea β' ţine cont de deformarea caracteristicii vanei.

• Acest lucru nu este adevărat pentru autoritatea β conform definiţiei convenţionale, între cele două autorităţi există următoarea relaţie:

• β=(Sq)2β’ • unde Sq este debitul factorului în exces.• Sq > 1 pentru vana deschisă.• Când debitul maxim este egal cu

debitul de proiect, β=β’.

Poate o vană de echilibrare să fie înseriată cu o vană de reglaj?

• O vană de reglaj cu exact valoarea Kv rezultată din calcul, nu se găseşte de obicei pe piaţă. In consecinţă, vana instalată este mai mult sau mai puţin supradimensionată.

• In timpul pornirii instalaţiei după setarea de noapte, când majoritatea vanelor de reglaj sunt deschise, debitul în exces în unităţile favorizate conduce la debite insuficiente în celelalte unităţi. De aceea, este esenţial ca debitul prin vana de reglaj să fie limitat de o vană de echilibrare.

• In figura de mai sus este prezentat cum o astfel de limitare influenţează caracteristica vanei de reglaj. Fără vana de echilibrare debitul în exces din vana de reglaj complet deschisă va fi 22%, iar autoritatea acesteia conform definiţiei convenţionale β = 0,5.

• Dar aceasta este o informaţie incorectă în ceea ce priveşte autoritatea deoarece debitul nu este corect.

• Autoritatea β' = 0,34 indică adevărata deformare a caracteristicii vanei.

• Autoritatea β' este aceeaşi cu şi fără vana de echilibrare, şi depinde în principal de alegerea iniţială a vanei de reglaj.

• Prin instalarea unei vane de echilibrare, se obţine un debit corect în condiţii de proiect şi se îmbunătăţeşte caracteristica vanei de reglaj.

Dimensionarea vanelor de reglaj • Factorul Kv• O vană de reglaj creează o pierdere de sarcină

complementară în circuit pentru a limita debitul la valoarea cerută. Debitul depinde de presiunea diferenţială aplicată vanei.

1000px

Kq V

unde: Kv este factorul de debit al vanei;p este densitatea. Pentru apă p = 1000kg/m3 la 4°C şi p = 970kg/m3 la 80°C;q este debitul de lichid în m3/h.Δ p este presiunea diferenţială exprimată în bari.

• Valoarea maximă a lui Kv (Kvs) este obţinută când vana este complet deschisă. Această valoare corespunde debitul exprimat în m3/h, pentru o presiune diferenţială de 1 bar.

• Vana de reglaj este selectată astfel încât valoarea sa Kvs să conducă la obţinerea debitului de proiect pentru presiunea diferenţială disponibilă, când vana funcţionează în condiţii de proiect.

• Nu este uşor să se determine Kvs - ui necesar al unei vane de reglaj, deoarece presiunea diferenţială disponibilă a unei vane depinde de mai mulţi factori:

• 1• înălţimea de pompare actuală;• 2• pierderile de sarcină în conducte şi accesorii;• 3• pierderile de sarcină în unităţile terminale.• Aceste pierderi de sarcină depind, la rândul lor, de

precizia cu care este realizată echilibrarea.

• In timpul proiectării unei instalaţii, sunt calculate valorile corecte teoretic ale pierderilor de sarcină şi debitelor pentru diferite componente.

• Dar componente cu exact proprietăţile specificate sunt rareori disponibile. Instalatorul trebuie în mod normal să aleagă valori standard pentru pompe, vane de reglaj şi unităţi terminale.

• Vanele de reglaj, de exemplu, sunt disponibile cu valori Kvs, care cresc în progresie geometrică, numită

serie Reynard:• Kvs: 1 1,6 2,5 4 6,3 10

16...

• Fiecare valoare este cu circa 60% mai mare decât valoarea anterioară.

• Este obişnuit să se găsească o vană de reglaj care să creeze exact pierderea de sarcină dorită la debitul de proiect.

• Dacă, de exemplu, este necesară o vană de reglaj, care creează o pierdere de sarcină de 10 kPa pentru debitul de proiect, se poate întâmpla ca vana cu cea mai apropiată valoare superioară Kvs să creeze o pierdere de sarcină de 4 kPa, în timp ce vana cu cea mai apropiată valoare inferioară Kvs să creeze o pierdere de sarcină de 26 kPa la debitul de proiect.

In plus, pompele şi unităţile terminale sunt adesea supradimensionate din acelaşi motiv. Aceasta înseamnă că vanele de reglaj trebuie să funcţioneze frecvent în apropiere de poziţia închis, ceea ce conduce la un reglaj instabil. Este de asemenea posibil ca aceste vane să se deschidă periodic la maxim, în mod sigur în timpulpornirii, creând un debit excedentar în unitatea lor şi debite insuficiente în alte unităţi .De aceea ar trebui să nepunem întrebarea:

Ce trebuie făcut dacă vana de reglaj este supradimensionată?Am văzut că de obicei nu am putut găsi exact vana de reglaj dorită.

Ce trebuie făcut dacă vana de reglaj este supradimensionată?

• Am văzut că de obicei nu am putut găsi exact vana de reglaj dorită.

• Se consideră cazul unei serpentine de 2000 W, proiectată pentru o cădere de temperatură de 20 K. Pierderea sa de sarcină este 6 kPa pentru un debit de proiect 2000x0,86/20 = 86 l/h. Dacă presiunea diferenţială disponibilă este 32 kPa, iar pierderile de sarcină în conducte şi accesorii sunt 4 kPa, diferenţa este 32-6-4 =22 kPa, care trebuie aplicată pe vana de reglaj.

• Valoarea Kvs necesară este 0,183.

• Dacă cea mai mică valoare Kvs disponibilă este 0,25, de exemplu, debitul va fi 104 l/h în loc de 86 l/h, creşterea fiind de 21%.

• In sistemele cu debit variabil, presiunile diferenţiale aplicate unităţilor terminale sunt variabile, deoarece pierderile de sarcină în conducte depind de debit.

• Vanele de reglare sunt alese pentru condiţii de proiectare. La sarcini reduse, debitul posibil maxim în toate unităţile este crescut şi nu există riscul apariţiei unor debite insuficiente în unele unităţi. în condiţii de proiect şi când este solicitată sarcina maximă, este esenţial să se evite debitele în exces.

a) - Limitarea debitului cu ajutorul unei vane de echilibrare în serie:

• Dacă debilul în vana de reglaj deschisă în condiţii de proiect este mai mare decât valoarea necesară, se poate utiliza o vană de echilibrare în serie pentru a limita acest debit.

• Aceasta nu modifică autoritatea reală a vanei de reglaj şi chiar se îmbunătăţeşte caracteristica vanei (vezi figura de la pagina 41).

• Vana de echilibrare este atât:• un instrument de diagnosticare,• cât şi vană de închidere.

b - Reducerea cursei maxime a vanei• Pentru a compensa supradimensionarea vanei de reglaj,

deschiderea vanei trebuie limitată. Această soluţie poate fi luată în considerare pentru vane cu "caracteristica procentajului egal", deoarece valoarea Kv maxima poate fi redusă semnificativ printr-o reducere rezonabilă a deschiderii maxime.

• Dacă gradul de deschidere estemredus cu 20%, valoarea Kv maximă se reduce cu 50%.

• In practică, echilibrarea este realizată cu vane de echilibrare în serie cu vane de reglaj complet deschise

• Vanele de echilibrare sunt apoi ajustate succesiv în fiecare circuit pentru a obţine o pierdere de sarcină de 2kPa, la debitul de proiect.

• Cursa vanei de reglaj este apoi limitată pentru a crea 3 kPa în vana de echilibrare. Cum instalaţia este şi rămâne echilibrată, debitul este obţinut, din acest motiv, în condiţii de proiect.

c - Reducerea debitului utilizând o vană de reglaj pentru Ap în serie

• Presiunea diferenţială la vana de reglaj poate fi stabilită conform figurii de mai jos.

• Valoarea presetată a vanei STAP de reglare a presiunii diferenţiale este aleasă pentru a obţine debitul de proiect pentru vana de reglaj complet deschisă.

• In acest caz, vana de reglaj nu este niciodată supradimensionată, iar autoritatea sa este menţinută aproape 1.

3. Bucle de reglaj cu vane de reglaj cu două căi

• 3.1Debite variabile pe primar şi pe secundar

• 3.2 Debit variabil pe primar şi constant pe secundar

• 3.3 Debite constante pe primar şi pe secundar

• 3.4 Debit constant pe primar şi variabil pe secundar

3.1Debite variabile pe primar şi pe secundar

In fig. 1 vana de reglaj cu două căi reglează ieşirea din consumator prin modificarea debitului. Autoritatea vanei de reglaj β' =ΔpCV/ΔH. Definiţia autorităţii este prezentată detaliat în anexele A şi B. Vana de reglaj cu două căi este aleasă astfel încât, atunci când este complet deschisă şi la debitul de proiect, să creeze o cădere de presiune ΔpV = ΔH- Δ pC - 3 (kPa), care trebuie să fie mai mare decât 0,25 x Δ HmaX.Procedura de echilibrare din fig. 11. Se deschid complet toate vanele de reglaj.2. Se ajustează STAD astfel încât să se obţină debitul de proiect. Aceasta se realizează în timpul procedurii de echilibrare a întregului sistem primar

3.2 Debit variabil pe primar şi constant pe secundar

• Acest circuit este utilizat frecvent, atât pentru încălzire, cât şi pentru răcire. Temperatura de alimentare a consumatorului ts este adaptată necesarului de putere prin reglajul pe primar.

• Dacă în condiţii de proiect, ts trebuie să fie egal cu tp debitul maxim pe primar qp trebuie să fie egal sau mai mare decât debitul pe secundar qs. Altfel, puterea instalată nu poate fi transmisă secundarului deoarece valoarea de proiect tsc nu poate fi obţinută. Debitele de pe primar şi secundar trebuie să fie compatibile. Aceste debite sunt ajustate cu vanele de echilibrare STAD-2 şi STAD-1.

• Un exemplul cu încălzire prin pardoseală: să presupunem că tsc = 50°C, care este mult mai mică decât tp = 80°C. Astfel, vana de reglaj trebuie să fie aleasă pentru un debit relativ mic. Pentru o temperatură de întoarcere trc = 45°C, din formula de mai jos rezultă că debitul de primar va fi numai 14% din debitul secundar. Dacă vana de reglaj este aleasă la acest debit, ea poate funcţiona pe întreg domeniul său. Limita de 50°C pentru temperatura de alimentare a circuitului nu va fi depăşită când vana este complet deschisă. Dacă pompa de pe secundar se defectează, debitul primar trece prin bypass, împiedicând supraîncălzirea circuitului.

• Procedura de echilibrare din fig.8• 1. Se deschid complet vanele de reglaj.• 2. Se ajustează STAD-2 până se obţine debitul de proiect pe

secundar.• 3. Dacă nu se cunoaşte debitul de proiect, el se va calcula cu

formula de mai jos.• 4. Se ajustează STAD-1 până se obţine debitul primar de

proiect, ca parte din procedura de echilibrare a întregului sistem primar .

SSRp

RSsp qq

tt

ttqq 14,0

4580

4550

3.3 Debite constante pe primar şi pe secundar

• Când presiunea diferenţială disponibilă pe primar este prea mare pentru secundar, se poate utiliza circuitul dinfig.12.

• Valoarea presetată a lui BPV poate fi aleasă din domeniul 8-60 kPa. Aceasta face posibilă asigurarea unor condiţii bune de funcţionare pentru vanele de reglaj ale serpentinelor (o autoritate bună) indiferent de variaţiile presiunii diferenţiale A H. BPV asigură o presiune diferenţială constantă între A şi B. STAD creează o pierdere de sarcină A H - A pBPV.

• -Procedura de echilibrare din fig.12• 1. Se deschid toate vanele de reglaj şi se închid toate BPV.• 2. Se echilibrează serpentinele între ele, ramurile între ele şi coloanele între ele (vezi

TA nr. 2).• 3. Se închid vanele de reglaj de pe ramură.• 4. Se reduce valoarea presetată a lui BPV încet, până în STAD se obţin 2/3 din debitul

de proiect.

3.4 Debit constant pe primar şi variabil pe secundar

• Un consumator este alimentat cu debit constant. Temperatura de alimentare este modificată cu vana de reglaj cu două căi V. Această temperatură trebuie să fie ajustată astfel încât ts < tp, la încălzire şi ts > tp, la răcire. BPV menţine constantă presiunea diferenţială între C şi D. Aceasta este pierderea de sarcină de proiect pentru vana de reglaj V, care are o autoritate apropiată de 1 după echilibrare.

• Procedura de echilibrare din fig.14• 1. Se deschid toate vanele de reglaj. Se închid toate

BPV.• 2. Dacă debitul primar este necunoscut, se poate calcula

cu formula de mai jos.• Qp=qS (tsc-trc)/(tp-trc)

• 3. Se ajustează debitul primar cu STAD-1. Aceasta se realizează în cadrul procedurii de echilibrare a întregului sistem primar şi înainte de a trece la pasul 4.

• 4. Se închide vana de reglaj V.• 5. Se măsoară debitul în STAD-1. Se reduce valoarea

de presetare a lui BPV treptat, până când în STAD-1 se obţine 2/3 din debitul de proiect.

• 6. Se ajustează STAD-2 astfel încât să se obţină debitul secundar de proiect.

4.1 Debit variabil pe primar şi constant pe secundar Reţea primară pasivă

• O reţea primară pasivă este o reţea de distribuţie fără pompă, pompa secundară asigură presiunea atât pe primar cât şi pe secundar.

în fig.15 se prezintă un circuit reglat de o vană de amestec cu trei căi. Circuitul primar este format dintr-un schimbător, o conductă de bypass sau un cazan care, ori admite un debit nul, ori poate fi echipat cu o pompă de bypass, care generează o pierdere de sarcină cel puţin egală cu cea din G şi de minim 3kPa.Procedura de echilibrare din fig. 151. Se deschide complet vana cu trei căi.2. Se ajustează STAD astfel încât să se obţină debitul de proiect.

4.2 Debite variabile pe primar şi secundar Reţea primară pasivă

• Vana cu trei căi reglează temperatura apei pe secundar. Vanele de reglaj cu două căi asigură reglajul fin al• energiei furnizate prin adaptarea la cerinţe a debitului.• Vana cu trei căi are o autoritate apropiată de 1. La sarcini mici, vana de siguranţă modulată BPV asigură un• debit de pompare minim şi de asemenea, reduce căderea de temperatură în conducte.• Notă: Sub o anumită valoare a debitului, vana cu trei căi va funcţiona cu un debit mai curând laminar decât• turbulent, astfel, vana cu trei căi îşi pierde temporar caracteristicile de bază, iar bucla de reglaj devine dificil• de stabilizat. Debitul minim reglat de BPV trebuie să fie suficient de mare pentru a crea o pierdere de

sarcină• de cel puţin 1 kPa în vana cu trei căi.• Procedura de echilibrare din fig.19• 1. Se deschid toate vanele de reglaj. Se închide BPV.• 2. Se echilibrează sistemul secundar (vezi Manualul TA nr. 2), cu STAD ca vană Partener.• 3. Se închid vanele de reglaj cu două căi.• 4. Se setează BPV pentru a obţine debitul de pompare minim

4.3 Debite constante pe primar şi secundar Reţea primară activă

• Fig.20 VAna de echilibrare STAD-1 si Bypass-ul AB, elimina presiunea diferentiala din primar la vana cu trei cai

Dacă debitul primar poate fi constant, este uşor să se evite o presiune diferenţială prea mare pe primar la vana de amestec cu trei căi. Trebuie doar să se instaleze un bypass AB şi să se compenseze presiunea diferenţială pe primar cu vana de echilibrare STAD-1. Autoritatea vanei cu trei căi va fi aproape 1.Procedura de echilibrare din fig.201. Se deschide vana cu trei căi.2. Se ajustează STAD-2 astfel încât să se obţină debitul secundar de proiect.3. Dacă debitul primar qp este necunoscut, el se calculează cu formula de mai jos.

qp=qs(tsc-trc)/(tp-trc)4. Se ajustează debitul primar cu STAD-1. Aceasta se realizează în cadrul procedurii de echilibrare a întregului sistem primar .

4.4 Debit primar constant si debit secundar variabil

• Vana cu trei căi utilizată ca vană de amestec într-un circuit cu bypass, poate alimenta serpentina cu debit variabil şi t emperatură de alimentare constantă, menţinând în acelaşi timp debitul primar constant. Astfel, vana cu trei căi elimină interacţiunea între circuitele de pe primar.

• Vana cu trei căi ar trebui să creeze o pierdere de sarcină de proiect egală sau mai mare decât pierderea de sarcină în circuitul C pentru a asigura o autoritate de cel puţin 0,5.

• Notă: Cea mai importantă vană de echilibrare este STAD-1. STAD-3 poate fi omisă dacă Δ pC < 0,25 Δ H.

• Procedura de echilibrare din fig.22• 1. Se deschid toate vanele cu trei căi.• 2. Se ajustează debitul de proiect cu STAD-1. Aceasta face parte din procedura de

echilibrare pentru întreg sistemul primar şi înainte de a trece la pasul 3.• 3. Se închide vana cu 3 căi.• 4. Se măsoară debitul în STAD-1. Se ajustează STAD-3 până se obţine debitul de proiect.

1. De ce trebuie realizată echilibrarea?

• Un sistem HVAC este proiectat pentru o sarcină specifică maximă. Dacă instalaţia nu poate livra întreaga capacitate în toate circuitele deoarece nu este echilibrată conform proiectului, investiţiile pentru întreaga instalaţie nu sunt realizate. Vanele de reglaj sunt complet deschise când capacitatea maximă este solicitată şi astfel situaţia nu poate fi controlată.

• In plus, vanele de reglaj sunt în general supradimensionate şi nu pot contribui la echilibrare. Echilibrarea hidraulică este necesară şi reprezintă în general mai puţin de 2% din întregul sistem de HVAC.

• In fiecare dimineaţă, după setarea de noapte, este solicitată întreaga capacitate pentru a reface confortul cât mai repede. O instalaţie bine echilibrată realizează acest lucru repede. Dacă o instalaţie porneşte cu 30 minute mai repede, se economiseşte 6% din consumul de energie zilnic. Acesta este adesea mai mare decât toate costurile de pompare pentru distribuţie.

2

• O atenţie deosebită se acordă compensării supradimensionării pompei. Vanele de echilibrare ajustate cu Metoda Compensării sau Metoda Echilibrării TA scot în evidenţă gradul de supradimensionare a pompei. întreaga suprapresiuneestelndicată de vana de echilibrare cea mai apropiată de pompă, putându-se lua măsuri corective (de ex. reducerea turaţiei pompei sau ajustarea rotorului).

• Echilibrarea hidraulică necesită echipamente corespunzătoare, proceduri moderne şi unităţi de măsură eficiente. Vana de echilibrare manuală reprezintă produsul cel mai sigur şi simplu care permite obţinerea debitelor corecte în condiţii de proiect. De asemenea, ea permite măsurarea debitelor pentru diagnoză.

3.1 PLANIFICAREA ECHILIBRĂRII LA BIROU

• Se studiază cu grijă planul instalaţiei• Se studiază cu grijă planul instalaţiei pentru a înţelege

principiile de proiectare şi exploatare. Se identifică buclele de reglaj, sistemul de distribuţie şi vanele de echilibrare. Se împarte instalaţia în module conform explicaţiilor din secţiunea 3.2.

• Intr-un sistem de distribuţie cu patru conducte, se pregătesc planuri diferite pentru circuitul de încălzire şi pentru cel de răcire.

• Uneori e bine să se facă o schiţă de principiu a circuitului eliminând elementele care nu privesc echilibrarea.

2• Se alege o metodă adecvată de echilibrare• Când se ajustează un debit cu o vană de echilibrare, căderile de

presiune în vană şi conductă se modifică. De asemenea, şi presiunea diferenţială în alte vane de echilibrare se modifică. Deci fiecare ajustare de debit perturbă debitul în vanele deja ajustate, cu alte cuvinte circuitele fiind interactive.

• Diferenţa principală dintre metodele de echilibrare constă în modul de compensare a interacţiunii dintre circuite. Unele metode nu compensează deloc această interacţiune. Acest lucru înseamnă că operatorul trebuie să seteze de mai multe ori aceeaşi vană de echilibrare până când debitul va converge către valoarea dorită. Alte metode realizează compensarea direct sau indirect.

• Trei astfel de metode sunt:• Metoda Proporţională,• Metoda Compensării TA şi • Metoda Echilibrării TA.

• Metoda Compensării este o dezvoltare a Metodei Proporţionale, obţinând rezultate mai bune într-un timp mai scurt.

• Metoda Echilibrării TA este cea mai simplă necesitând un singur om şi un singur instrument de măsură pentru a echilibra întreaga instalaţie.

• Totuşi niciuna din aceste metode nu poate fi utilizată pentru a echilibra sisteme de distribuţie conform principiului întoarcerii inversate. In acest caz trebuie utilizată o metodă iterativă. Se parcurge întreaga instalaţie de mai multe ori şi se ajustează debitele "după ureche" până când acestea corespund relativ bine cu debitele de proiect sau se calculează manual sau automat valorile corecte de presetare pentru vanele de echilibrare.

• Volumul 1 "Echilibrarea buclelor de reglaj" prezintă pas cu pas metode pentru echilibrarea a 23 bucle de reglaj cu vane cu 2 sau 3 căi.

3.2. ÎMPĂRŢIREA INSTALAŢIEI ÎN MODULE

• Teorie şi practică• Teoretic, cu o singură vană de echilibrare pe unitatea

terminală este suficient să se realizeze repartiţia debitelor în sistemul de distribuţie. Dar acest lucru necesită ca valoarea de presetare pentru toate vanele de echilbrare să fie calculate corect şi ca instalaţia să fie realizată conform proiectului.

• Dacă se modifică unul sau mai multe debite, toate celelalte debite sunt mai mult sau mai puţin afectate. Pot fi necesare serii lungi şi anoste de corecţii pentru a reobţine debitele corecte.

• In practică este necesară împărţirea sistemelor mari în module şi instalarea vanelor de echilibrare astfel încât reajustând una sau doar câteva vane să se poată compensa ajustarea unui debit în orice zonă a sistemului.

2

• Legea proporţionalităţii• Terminalele din fig. 3.1. formează un

modul. O pertubaţie externă a modulului produce o variaţie a presiunii diferenţiale între A şi B.

• Cum debitul depinde de presiunea diferenţială, debitele din toate terminalele se modifică în aceeaşi proporţie.

Debitul prin aceste terminale poate fi deci monitorizat prin măsurarea debitului doar într-unui dintre acestea, care poate servi ca referinţă. O vană de echilibrare comună tuturor terminalelor poate compensa efectul unei perturbaţii externe asupra debitelor terminalelor din modul. Această vană se

numeşte vană Partener (Asociat).Totuşi, în mod normal terminalele sunt conectate ca în fig. 3.2. Debitul prin fiecare terminal depinde de presiunea diferenţială între A şi L. Orice modificare a acestei presiuni afectează debitul din fiecare terminal în aceeaşi proporţie.

Dar ce se întâmplă dacă se creează o perturbaţie internă unui modul, de exemplu închizând vana de echilibrare a terminalului 3?Acest lucru va influenţa serios debitele în conductele CD şi IJ şi astfel căderea de presiune în aceste tronsoane. Presiunea diferenţială între E şi H se va modifica semnificativ lucru care va afecta debitele în terminalele 4 şi 5 în aceeaşi proporţie.Faptul că terminalul 3 este închis va avea un efect mic asupra debitului total din tronsoanele AB şi KL, căderile de presiune în aceste tronsoane modificându-se foarte puţin. Presiunea diferenţială între B şi K se va modifica într-o oarecare măsură iar terminalul 1 nu va reacţiona la perturbaţie în aceeaşi proporţie ca terminalele 4 şi 5. Astfel legea modificării proporţionale a debitului nu se aplică pentru perturbaţii interne (fig. 3.3).

• Totuşi, debitele se modifică în aceeaşi proporţie într-un modul numai dacă toate căderile de presiune depind de debitul q conform aceleiaşi relaţii în orice zonă a modulului. Acest lucru nu este adevărat în realitate deoarece pentru conducte căderea de presiune este funcţie de q 1,87 , în timp ce în vane este funcţie de q2. Pentru debite mici, circulaţia poate deveni laminară şi căderea de presiune devine proporţional liniară cu debitul. Legea proporţionalităţii poate fi folosită numai la stabilirea abaterilor faţă de valorile de proiect. De aceea cea mai precisă metodă de echilibrare este Metoda Compensării, în aceasta debitele de proiect fiind păstrate în timpul procesului de echilibrare al fiecărui modul.

Un modul poate să aparţină unui modul mai mare

• Când terminalele de pe o ramură sunt echilibrate între ele, ramura poate fi privită ca o "cutie întreagă", adică un modul.

• Componentele sale reacţionează proporţional la ajustarea debitului extern modulului. Vana Partener poate compensa uşor astfel de pertubaţii.

• In pasul următor, modulele ramurii sunt echilibrate între ele cu vana de echilibrare a coloanei pe post de vană Partener.

• După aceasta, toate modulele coloanei formează un modul mai mare, al cărui debit poate fi ajustat cu vana de echilibrare a coloanei. în final, coloanele sunt echilibrate între ele, cu fiecare coloană ca modul şi cu vana de echilibrare de pe conducta principală cu vană partener.

Ce este echilibrarea optimă?

• Fig. 3.5 prezintă două module. Numerele indică pierderile de sarcină din fiecare terminal şi din fiecare vană de echilibrare. Ambele module sunt echilibrate. în ambele cazuri presiunea diferenţială din fiecare terminal este cerută pentru obţinerea debitului de proiect. Căderile de presiune sunt distribuite diferit între vanele de echilibrare din terminale şi vana partener.

• Care echilibrare este mai bună din cele două?

2• Echilibrarea optimă înseamnă două lucruri:• (l) că autoritatea vanelor de reglaj este maximă pentru

un reglaj exact.• (2) supradimensionarea pompei este indicată astfel

încât înălţimea de pompare şi costurile de pompare pot fi minimizate.

• Echilibrarea optimă se obţine când vanele de echilibrare ale terminalelor preiau pierderea de sarcină minimă (cel puţin 3 kPa ca să se permită o măsurare precisă a debitului). Orice presiune în exces este preluată de vana Partener.

• Echilibrarea care conduce la pierderile de sarcină din fig. 3.5.b este cea mai bună, deoarece s-au obţinut cele mai mici valori admise ale căderii de presiune în vanele de echilibrare la care se obţin debitele de proiect. De notat că echilibrarea optimă este posibilă numai când vanele Partener sunt instalate.

Vana partener indică excesul de presiune diferenţială. Turaţia pompei poate fi de exemplu scăzută corespunzător şi vana partener se redeschide. în exemplul "b", căderea de presiune în vana partener şi înălţimea de pompare pot fi reduse ambele cu 15 kPa, scăzând costurile de pompare cu 25%.

Unde sunt necesare vanele de echilibrare

• Vanele de echilibrare trebuie instalate în sistem pentru a-1 împărţi pe acesta în module care pot fi

• echilibrate indiferent de restul instalaţiei. Astfel, fiecare terminal, fiecare ramură, fiecare coloană,

• conductă principală şi fiecare unitate de producere trebuie echipate cu o vană de echilibrare.

• Este simplu apoi de a compensa modificările relative la desenele proiectului, datorate erorilor de construcţie sau supradimensionării. Astfel se economiseşte timp şi se obţine o echilibrare optimă. Mai mult, instalaţia poate fi echilibrată şi pusă în funcţie treptat, nefiind necesară reechilibrarea instalaţiei când aceasta este terminată. Vanele de echilibrare sunt de asemenea utilizate pentru depistarea defecţiunilor şi închidere în timpul

• intervenţiilor şi reparaţiilor.

Precizia de obţinere a debitelor

• Până acum s-au prezentat avantajele echilibrării hidraulice. înainte de a studia procedurile de echilibrare, trebuie definită precizia cu care se ajustează debitele. .

• în practică, precizia cu care se ajustează debitele depinde de precizia de obţinere a temperaturii din camere. Aceasta din urmă depinde la rândul ei de alţi factori cum ar fi reglajul temperaturii de alimentare şi raportul dintre capacitatea necesară şi cea instalată a serpentinei. Unele specificaţii prevăd precizia necesară a debitului de 0 - 5 %.

• Nu există nici o justificare tehnică pentru această prevedere severă.

2• Această prevedere este cu atât mai surprinzătoare cu

cât se iau măsuri pentru temperatura curentă a apei de alimentare la unităţile aflate la distanţă. în special în cazul distribuţiilor cu debit variabil, temperatura apei de alimentare nu este aceeaşi la începutul şi sfârşitul circuitului iar influenţa acestei temperaturi nu este neglijabilă.

• Mai mult, debitele se calculează frecvent în funcţie de capacitatea necesară şi rareori de cea instalată. Supradimensionarea unităţii terminale cu 25% ar trebui în mod normal să fie compensată de o reducere a debitului cu 40%.

• Dacă acest lucru nu se realizează, nu are nici un rost să se ajusteze debitul cu o precizie mai mică de 5% atât timp cât debitul necesar este stabilit cu o eroare iniţială de 40%.

• Un debit insuficient nu poate fi compensat de bucla de reglaj, având un efect direct asupra mediului în condiţii de sarcină maximă, el trebuie deci să fie limitat.

Un debit excedentar teoretic nu are consecinţe directe asupra mediului, putând fi compensat de bucla de reglaj. Am putea fi tentaţi să acceptăm debitele în exces în special când au un efect redus asupra temperaturii din cameră.

• Astfel se neglijează efectul dăunător al debitelor în exces.

2• Când vanele de reglaj sunt complet deschise, de

exemplu la pornirea instalaţiei, debitele în exces produc debite insuficiente în alte zone fiind imposibilă obţinerea temperaturii dorite a apei la sarcini mari, datorită incompatibilităţii între debitul produs şi cel distribuit.

• De aceea debitele excedentare trebuie limitate. Astfel este logic să se penalizeze debitele insuficiente şi cele în exces cu acelaşi factor ±X%.

• Din fericire, când debitul este apropiat de valoarea de proiect, acesta nu are un efect dramatic asupra temperaturii din cameră.

• Acceptând o abatere de ± 0,5°C pentru temperatura camerei la sarcină totală datorită debitului diferit de cel necesar, valoarea lui x, cu un anumit factor de siguranţă, este de forma:

))((

)(100

icecicRcTc

icTc

atttt

ttx

unde:tTc - temperatura de ducere de proiecttiC - temperatura camerei de proiecttRc - temperatura de întoarcere de proiecttec - temperatura exterioară de proiectaic - efectul aporturilor interne asupra temperaturii camereiExemple:încălzire - tTc = 80°C; tRc = 60°C; tic = 20°C; tec = -10°C; aic = 2°C; x = ±10%.Răcire - tTc = 6°C; tRc = 12°C; tic = 22°C; tec = 35°C; aic = 5°C; x = ±15%.

• Principiul fundamental al metodei: variaţiile presiunii diferenţiale într-un circuit modifică debitul la capetele circuitului în aceeaşi proproţie. Acest principiu fundamental este baza pentru Metoda Proporţională.

• Metoda Proporţională este descrisă pe scurt în continuare deoarece Metoda Compensării (capitolul 5) sau Metoda de Echilibrare TA (capitolul 6) o înlocuiesc progresiv. Pentru mai multe informaţii, vezi Manualul TA "Echilibrarea Hidraulică Totală" - ediţia a II a din 1997 - capitolul 5.4.

• In continuare va fi prezentată pas cu pas

echilibrarea unei ramuri a coloanei.

• 1. Se măsoară debitele la capetele ramurii alese, cu vana de echilibrare a ramurii (STAD -1.2.0) complet deschisă.

• 2. Pentru fiecare din capete (terminale) se calculează raportul de debit X (debitul măsurat/debitul de proiect). Se identifică, capătul reţelei cu A, minim. Acesta se numeşte "unitate index". Dacă se înregistrează aceeaşi pierdere de sarcină la capete pentru debitul de proiect, capătul 5 în mod normal are cel mai mic raport al debitelor deoarece el primeşte cea mai mică presiune diferenţială. Dacă la capetele reţelei nu este aceeaşi pierdere de sarcină, oricare din aceste capete poate avea raportul de debit minim.

• 3. Se utilizează vana de echilibrare a ultimului consumator ca vană de referinţă (STAD 1.2.5 din fig. 4.1).

• 4. Se ajustează vana de referinţă STAD 1.2.5 astfel încât X5 = A,^. Se blochează STAD 1.2.5 pe această valoare de setare (rotiţi axul interior pînă se opreşte). Se conectează aparatul CBI pentru o măsurare continuă a debitului.

• 5. Se setează vana STAD-1.2.4 astfel încât A4 = X5. Aceasta va modifica într-o anumită măsură raportul de debit X5. Dacă setarea STAD-1.2.4 modifică debitul în vana de Referinţă cu mai mult de 5 %, atunci STAD-1.2.4 trebuie reajustată astfel încât A,4 să devină egal cu noua valoare ^5. Se blochează STAD-1.2.4 pe această valoare.

• 6. Se ajustează debitele la toţi consumatorii de pe ramură. Când STAD-1.2.2 este reglată raportul de debit A.5 se modifică, dar X3 şi A4 rămân egale cu X5. Consumatorii 3, 4 şi 5 rămân relativ în echilibru unul faţă de celălalt. Acesta este motivul pentru care ultimul consumator este referinţa. Când toţi consumatorii sunt relativ echilibraţi unul faţă de altul, este posibil să se regleze vana Partener STAD-1.2.0 astfel încât X5 = 1. Toate celelalte rapoarte de debit A,4, X3, X2 şi X\ nu mai pot deveni egale cu 1. Totuşi, acest pas nu trebuie realizat efectiv, echilibrarea făcându-se automat odată cu realizarea ultimei operaţii de echilibrare din instalaţie.

• 7. Se repetă procedura pentru toate ramurile de pe aceeaşi coloană.

• Notă: în loc de reglajul raportului de debit pentru vana de Referinţă (circuitul 5), acesta poate fi realizat pentru ultima vană de echilibrare reglată. De exemplu, după setarea vanei de echilibrare de pe circuitul 2, noul raport de debit pentru toate vanele de echilibrare din cirucitele 3, 4 şi 5 este acelaşi şi poate fi măsurat la vana de echilibrare de pe circuitul 3 în loc de a merge la vana de Referinţă (circuitul 5). Acest lucru economiseşte timp pentru cel care realizează echilibrarea şi care ar trebui să folosească două CBI (CBIa şi CBIb).

• Când circuitul 3 este setat, CBIa rămâne pe acest circuit. Cel care realizează echilibrarea merge la circuitul 2 pe care îl reglează, cu CBIb, pentru corectarea raportului de control. Se întoarce apoi la circuitul 3, măsoară noul raport de debit şi îndepărtează CBIa. Apoi reajustează debitul din circuitul 2 şi, fără să scoată CBIb din acest circuit, merge la circuitul 1 cu CBIa şi tot aşa...

• De reţinut că echilibrarea proporţională este valabilă numai pentru rapoarte de debit apropiate de 1 (a se vedea remarca de la sfârşitul secţiunii 3.2), condiţie îndeplinită numai cu Metoda Compensării.

• (Metoda TA)• Reprezintă o îmbunătăţire a Metodei Proporţionale cu

trei avantaje principale:• Punerea în funcţie în trepte: Se poate echilibra

instalaţia în trepte în timpul construcţiei, nefiind necesară reechilibrarea întregii construcţii când aceasta este terminată.

• Punere rapidă în funcţiune: Reduce semnificativ timpul consumat nefiind necesară măsurarea debitului în toate vanele de echilibrare şi calcularea tuturor rapoartelor de debit. De asemenea, necesită doar o reglare a debitului în fiecare vană de echilibrare.

• Minimizarea costurilor pompării: Când echilibrarea este încheiată se poate citi supradimensionarea pompei direct la vana principală de echilibrare. înălţimea de pompare poate fi redusă corespunzător.

5.1. O dezvoltare a Metodei Proporţionale

• Metoda Compensării este bazată pe Metoda Proporţională, dar se dezvoltă pe un aspect esenţial: Utilizarea Metodei Compensării presupune ca rapoartele de debit să fie automat menţinute egale cu 1 de-a lungul procesului de echilibrare al unui modul (a se vedea remarca de la sfârşitul secţiunii 3.2).

• a) Punerea în funcţie în trepte• • Instalaţia poate fi împărţită în module. Acest lucru

înseamnă că instalaţia poate fi pusă în funcţie în trepte, odată cu avansarea construcţiei, nefiind necesară reechilibrarea întregii clădiri după încheierea lucrărilor.

2• b) Punerea rapidă în funcţie• • Nu se măsoară debitele în toate ramurile şi

coloanele. Nu se calculează rapoartele de debit pentru a stabili de unde se începe echilibrarea.

• • Echilibrarea poate începe cu orice coloană (deşi trebuie închise coloanele care nu sunt echilibrate).

• • Nu există pericolul unui debit prea mare la pompa principală. Nu există pericolul unei presiuni diferenţiale prea mici pentru a mai avea debite posibil a fi măsurate.

• • Este necesară reglarea unui singur debit la fiecare vană de echilibrare.

• c) Minimizarea costurilor de pompare• • Metoda compensării minimizează automat căderile

de presiune în vanele de echilibrare. Vana principală de echilibrare descoperă orice supradimensionare a pompei. Pompa poate fi schimbată cu una mai mică.

• • Punctul de funcţionare al pompei cu viteză variabilă poate fi optimizat.

5.2. Vana de Referinţă şi vana Partener

• Când debitul este reglat de vana de echilibrare, se modifică căderile de presiune în vană şi în conducte, modificându-se presiunea diferenţială pentru celelalte vane de echilibrare. Modificarea debitului într-o vană de echilibrare modifcă debitul în vanele deja reglate. Acest lucru conduce la reglarea aceleiaşi vane de mai multe ori.

• Metoda Compensării elimină această dificultate. Debitul în fiecare vană de echilibrare este reglat o singură dată. Metoda presupune că este posibil să se măsoare perturbarea debitului care se produce când este reglată o vană de echilibrare şi că perturbarea poate fi compensată într-un anumit mod.

• .

2• Perturbarea este detectată la vana de

echilibrare cea mai depărtată de pompă, în acest modul. Această vană este numită vană de Referinţă.

• O vană de echilibrare montată în zona ramurii cu debit total, numită vana Partener, compensează perturbarea. Cu această vană, presiunea diferenţială la vana de Referinţă poate fi resetată pe valoarea iniţială de fiecare dată când apare o perturbare

• Metoda începe prin reglarea debitului pe valoarea de proiect în vana de Referinţă, conform procedurii speciale prezentată în continuare. Rezultatul este o anumită presiune diferenţială ApR (fig.5.1) care va fi monitorizată în permanentă. Vana de Referinţă este apoi blocată pe această valoare.

• Cum debitul este corect în acest moment, pierderile de sarcină sunt de asemenea corecte la consumatorul 5 şi în vana de echilibrare şi accesoriile acestuia. Presiunea diferenţială Apeh este deci corectă şi se poate trece la reglarea debitului la consumatorul 4.

• Când debitul la consumatorul 4 este reglat, ApR se modifică uşor în vana de Referinţă, care are setarea blocată. Aceasta este un indiciu pentru perturbarea debitului de reglare de la consumatorul 4.

• ΔpR trebuie reajustată la valoarea iniţială cu vana Partener. Cu alte cuvinte, debitul de proiect trebuie reajustat în vana de Referinţă prin compensarea pe vana Partener.

• Cum debitele de la consumatorii 4 şi 5 au acum valorile de proiect, presiunea diferenţială ApDi la consumatorul 3 este de asemenea egală cu valoarea de proiect. Debitul în acest terminal poate fi de aceea ajustat.

• Ajustarea debitului la terminalul 3 produce o perturbare, care este

2• Detectată de vana de Referinţă şi compensată

pe vana Partener. Reajustarea debitului de proiect la terminalul 5 automat aduce presiunea diferenţială ApEH şi debitul la terminalul 4 la valorile de proiect.

• Această procedură funcţionează indiferent de numărul de consumatori de pe o ramură. Ajustările trebuie realizate începând cu vana de Referinţă şi venind spre pompă. Aceeaşi procedură este apoi aplicată la echilibrarea coloanelor. Ultima ramură a coloanei (cea mai depărtată de pompă) este utilizată ca Referinţă iar vana de echilibrare a coloanei devine vană Partener.

Setarea vanei de Referinţă • Se alege ApR cât mai mic posibil dar suficient de mare

astfel încât să îndeplinească următoarele două• condiţii:• Să fie minim 3 kPa pentru a se obţine o precizie

suficientă a măsurătorii.• Instrumentul de echilibrare CBI indică debitul pentru

presiuni diferenţiale minime de 0,5 kPa. Totuşi pentru a scădea influenţa pulsaţiei presiunii în instalaţie, se recomandă ApR > 34d?a.

• Valoarea Kv poate fi calculată pentru o pierdere de sarcină de cel puţin 3 kPa utilizând formula: Kv = 5,8 x q (m3/h) sau Kv = 21 x q (l/s) O altă cale mai simplă este de a lăsa aparatul CBI să calculeze setarea corectă a vanei de Referinţă.

2• Pierderea de sarcină în vana complet deschisă şi la debitul

nominal.• Dacă pierderea de sarcină este mai mare de 3 kPa pentru debitul

nominal şi vana de echilibrare complet deschisă este clar că nu este posibil de a seta vana de Referinţă pentru a obţine 3 kPa. Aceasta reprezintă a doua condiţie referitoare la ΔpR cel puţin egală cu pierderea de sarcină în vana de echilibrare complet deschisă la debitul nominal. în acest caz, vana de Referinţă este complet deschisă.

• Când se alege o valoare potrivită pentru ΔpR, se presetează vana de Referinţă astfel încât să se obţină ΔpR la debitul nominal. Se utilizează CBI sau o nomogramă pentru a găsi setarea corectă a roţii de manevră. Se blochează apoi roata de manevră.

• Pentru a obţine valoarea ΔpR aleasă şi astfel debitul de proiect, se ajustează vana Partener. Acest lucru este întotdeauna posibil deoarece celelalte coloane sunt închise şi pierderea de sarcină în conducta principală este mică. Presiunea diferenţială disponibilă este astfel mai mare decât în mod normal. Surplusul va fi consumat în vana Partener. Dacă pierderile de sarcină diferă mult între diferiţi consumatori a se vedea capitolul 5.8.

5.4. Echipamentul necesar

• Sunt necesare două instrumente de echilibrare CBI pentru măsurarea preşiunilor^diferenţiale şi a ^debitelor în vanele de echilibrare.

• 5.5. Echilibrarea terminalelor unei ramuri

• Se alege o coloană oarecare, de exemplu cea mai apropiată de pompă. Aceasta asigură o presiune diferenţială suficientă pentru coloana selectată. Se alege oricare din ramurile coloanei. în mod normal nu trebuie închisă niciuna din celelalte ramuri ale coloanei. Totuşi, dacă anumite ramuri sunt prevăzute cu conductă de by-pass, trebuie limitat debitul în aceste ramuri sau ramurile izolate.

2

• 1. Se determină poziţia roţii de manevră a vanei de Referinţă care duce la obţinerea debitului de proiect la valoarea ΔpR aleasă (normal 3 kPa). Se utilizează CBI sau o nomogramă pentru găsirea poziţiei corecte a roţii de manevră.

• 2. Se pune vana de Referinţă în această poziţie şi se blochează.

• 3. Se conectează un aparat CBI la vana de Referinţă.

• 4. Operatorul 1 ajustează vana Asociat astfel încât să se obţină valoarea ApR aleasă în vana de Referinţă.

3• Informaţia privind valoarea ΔpR curentă

este transmisă operatorului 1 de către operatorul 3 cu ajutorul unui walkie-talkie de exemplu. Această operaţie conduce la obţinerea debitului de proiect la terminalul 5.

• Dacă valoarea ΔpR aleasă nu poate fi atinsă, cauza poate fi că în terminalele

neechilibrate de pe ramură trece un debit prea mare. Se închid cât mai multe din ele pentru a obţine ΔpR aleasă.

• . Operatorul 2 aduce debitul din terminalul 4 la valoarea de proiect utilizând computerul CBI. Acest; calculează care poziţie a roţii de manevră va asigura debitul de proiect. In timpul procedurii 1 reajustează continuu vana Partener astfel încât să menţină ApR la valoarea iniţială.

• 6. Operatorul 2 ajustează debitele din fiecare terminal acţionând succesiv către terminalul 1, conform pct. 5. Toate terminalele ramurii sunt echilibrate unele faţă de altele, independent de presiunea diferenţială aplicată modulului.

• Notă: Să presupunem că se lucrează cu doi echilibratori şi două aparate CBI (CBIa şi CBIb). Când se ajustează de exemplu terminalul 3 cu CBIa, operatorul poate verifica modificarea debitului în terminalul 4 (cu CBIb) în loc să se deplaseze la referinţă (terminalul 5). El îi comunică operatorului 1 să reajusteze debitul în terminalul 4, îndepărtează CBIb din acest terminal şi eventual reajustează debitul în terminalul 3. El lasă CBIa în terminalul 3 şi merge cu CBIb în terminalul 2, urmărind aceeaşi procedură şi verificând evoluţia debitului la terminalul 3. Se repetă procedura pentru toate vanele.

5.6. Echilibrarea ramurilor unei coloane

• 1. Se găseşte poziţia roţii de manevră a vanei de referinţă STAD-1.9.0 care duce la obţinerea debitului de proiect pentru valoarea ApR aleasă, normal 3 kPa. Se utilizează CBI sau o nomogramă pentru aflarea poziţiei corecte.

• 2. Se ajustează vana de Referinţă pe această poziţie şi se blochează.

• 3. Se conectează CBI la vana de Referinţă.• 4. Operatorul 1 ajustează vana Partener astfel

încât să obţină valoarea ApR aleasă în vana de Referinţă. Acest lucru conduce la obţinerea debitului de proiect în ramura de referinţă. Dacă valoarea ApR aleasă nu poate fi obţinută, cauza poate fi ca în anumite ramuri ale coloanei să fie un debit prea mare. Se închid apoi cât mai multe ramuri pentru obţinerea valorii ApR alese.

2• 5. Operatorul 2 ajustează acum debitul în

ramura 1.2.0 utilizând computerul CBI. Acesta calculează poziţia roţii de manevră care duce la obţinerea debitului de proiect. In timpul procedurii, operatorul 1 reajustează continuu vana Partener pentru menţinerea debitului în ramura de referinţă pe valoarea iniţială.

• 6. Operatorul 2 ajustează debitele în fiecare ramură acţionând succesiv spre ramura 1.1.0 conform procedurii de la pasul 5. Toate ramurile coloanei sunt echilibrate una faţă de cealaltă independent de valoarea presiunii diferenţiale disponibile pe coloană

5.7. Echilibrarea coloanelor de pe o distribuţie

• Procedura de echilibrare este aceeaşi ca la echilibrarea ramurilor unei coloane. Vana de referinţă este STAD-7.0 iar vana asociat STAD-0.

• Când echilibrarea coloanelor 7.0, 6.0, 5.0 etc. este încheiată, întreaga instalaţie este echilibrată la debitul de proiect şi pierderea de sarcină în STAD-0 indică supradimensionarea pompei. Dacă excesul de presiune este mare, este mai rentabil să se înlocuiască pompa cu una mai mică.

• Când se utilizează o pompă cu turaţie variabilă, STAD-0 nu este necesară. Viteza maximă este reglată pentru obţinerea debitului de proiect corect în vana asociat de pe o coloană. Toate celelalte debite vor fi automat aduse la valoarea de proiect.

Recomandări generale de proiectare• Proiectarea unei instalaţii hidraulice depinde de

caracteristicile acesteia şi de condiţiile de funcţionare.• Totuşi, pentru orice sistem cu debit variabil cu pompă cu

turaţie constantă sau variabilă, reglaj modulat sau închis-deschis, sunt importante următoarele recomandări:

• 1. Se echilibrează hidraulic instalaţia în condiţiile de proiectare. Acest lucru asigură livrarea capacităţii instalate. Nu este nici o diferenţă dacă este selectat modul modulator sau închis-deschis pentru reglajul unităţilor de capăt, acestea trebuind să fie complet deschise.

• 2. Pentru echilibrarea instalaţiei se utilizează ori "Metoda Compensării" ori "Programul de calcul de echilibrare TA". Acest lucru evită orice analiză a instalaţiei şi reduce semnificativ costurile muncii. Aceste două metode indică supradimensionarea pompei şi astfel se reduc costurile de pompare.

2• 3. Selectarea cu grijă a vanelor de reglaj cu două căi

modulate, se face în funcţie de:• a) Caracteristica corectă (în mod normal în proporţie

egală);• b) Mărime corectă: reglajul, când este complet deschisă şi

la debitul nominal, trebuie să preia, cel puţin 50% din presiunea diferenţială disponibilă în circuit în condiţii de proiect;

• c) Autoritatea vanei de reglaj nu trebuie să scadă sub 0,25;• 4. Dacă ultima condiţie (3c) nu poate fi îndeplinită pentru

unele circuite, în aceste circuite se instalează un regulator de presiune diferenţială, care să îmbunătăţească autoritatea vanei de reglaj şi să reducă riscul producerii de zgomot.

• 5. In cazul utilizării unei pompe cu turaţie variabilă, senzorul de presiune diferenţială se amplasează astfel încât să se obţină un compromis optim între dorinţa de a minimiza costurile de pompare şi a limita variaţiile presiunii diferenţiale în vanele de reglaj.

Tipuri de distribuţie • în instalaţiile HVAC, distribuţia apei poate fi cu

debit variabil sau debit constant, fiecare tip de distribuţie având avantaje şi dezavantaje.

• 2.1.1 Distribuţie cu debit variabil

Avantaje• - Costurile de pompare scad odată cu debitul. Acest aspect

este important în special la răcire unde costurile de pompare în distribuţia cu debit constant, reprezintă 6 - 12% din costurile energetice ale chilerelor. Alte economii se pot obţine cu pompe de turaţie variabilă care pot funcţiona cu o înălţime de pompare redusă în anumite condiţii.

• - Instalaţia poate fi calculată cu un factor de diversitate. Acesta poate fi motivul principal pentru a transforma o distribuţie cu debit constant într-una cu debit variabil.

• - Când sarcina totală este excepţională, conductele pot fi calculate cu pierderi de sarcină mai mari, reducând costurile de investiţie.

• - Debitul de produs şi cel distribuit pot fi compatibile pentru a obţine o temperatură de alimentare constantă la toate sarcinile. Acest aspect este esenţial în instalaţiile de răcire.

• - Temperatura de întoarcere poate fi minimizată în cazul încălzirii şi maximizată în cazul răcirii. Acest aspect este important în încălzirea districtuală/răcire şi când se utilizează cazane cu condensare.

• Dezavantaje• - Când debitul total este unic, temperatura apei poate

varia considerabil între diferite puncte ale distribuţiei.• - Presiunea diferenţială aplicată circuitelor este variabilă

ceea ce afectează autoritatea vanelor de reglaj şi stabilitatea buclelor de reglaj care funcţionează în mod proporţional sau mod PI / PK).

• - Dimensionarea unei vane de reglaj cu două căi nu este uşoară deoarece depinde de AH disponibil aplicat circuitului. Această valoare este în general necunoscută şi variabilă.

• - Circuitele sunt interactive. Când una din vanele de reglaj se închide, aceasta creşte presiunea diferenţială pe celelalte circuite. Vanele de reglaj ale acestor circuite trebuie să se închidă pentru a compensa acest efect.

• - Un debit minim trebuie să fie obţinut pentru a proteja pompa.

2.1.2 Distribuţie cu debit constant

• Avantaje• • Inălţimea de pompare este constantă, căderile de

presiune din conductele de distribuţie sunt de asemenea constante, iar circuitele nu interacţionează. In consecinţă, fiecare circuit primeşte o presiune diferenţială constantă, iar condiţiile de lucru sunt menţinute la orice sarcină, aspect favorabil pentru buclele de reglaj.

• • Dimensionarea vanelor de reglaj este destul de uşoară. O vană cu trei căi în circuitul de ocolire este dimensionată în funcţie de aceeaşi cădere de presiune ca şi pentru unitatea terminală în condiţii de proiect, această valoare fiind cunoscută în mod normal. Autoritatea vanei de reglaj este constantă şi poate fi, în unele situaţii aproape 1.

• • Temperatura de alimentare este mai uniformă în întreaga instalaţie.

2• Dezavantaje• • Costurile de pompare sunt maxime la orice sarcină.• • întreaga distribuţie trebuie proiectată considerând că toate

terminalele lucrează în acelaşi timp la debitul maxim. Proiectarea instalaţiei cu un factor de diversitate este imposibilă.

• • Temperatura de întoarcere nu este minimizată la încălzire sau maximizată la răcire, aspect care nu este apreciat de companiile de încălzire districtuală / răcire. în încălzire o temperatură de întoarcere ridicată nu este convenabilă pentru cazanele cu condensare.

• • Când mai multe unităţi de producere lucrează în secvenţă, debitul produs şi cel distribuit nu sunt compatibile la sarcini parţiale. Diferenţa dintre debite creează un punct de amestec, iar temperatura de alimentare nu poate fi menţinută constantă, aspect care va produce probleme în sistemele de răcire.

• Alegerea între distribuţia cu debit constant şi cea cu debit variabil depinde de utilizarea instalaţiei şi de ponderea acordată avantajelor şi dezavantajelor specifice.

Generalităţi despre reglaj

• Componentele unei bucle de reglaj

• în instalaţiile de încălzire şi aer condiţionat, buclele de reglaj în general afectează o temperatură sau un

• debit pentru a acţiona în sistemul în care se urmăreşte reglajul unei valori fizice (de exemplu,

• temperatura).

Eficienţa unui reglaj• Eficienţa unui reglaj depinde de combinaţia a şase

elemente interactive, care formează bucla.• 1. Senzorul detectează ce are de reglat, cum ar fi

temperatura interioară sau temperatura de alimentare.• 2. Regulatorul compară valoarea măsurată cu cea de

setare. în funcţie de diferenţa dintre aceste două valori, regulatorul reacţionează în funcţie de natura sa (de exemplu: închis - deschis sau PID) şi reglează motorul vanei.

• 3. Motorul acţionează vana conform instrucţiunilor primite de le regulator.

• 4. Vana cu două sau cu trei căi reglează debitul şi în consecinţă cantitatea de energie care să fie transmisă sistemului pentru compensarea perturbaţiilor.

• 5. Unitatea terminală transmite această energie sistemului reglat.

• 6. De exemplu, sistemul reglat este o cameră în care este amplasat senzorul.

Regulatorul este creierul buclei de reglaj. El trebuie ales astfel încât să se potrivească cu sistemul.Regulatoarele pot fi împărţite în două grupe: discontinue şi continue (regulatoare modulate). Regulatoare închis-deschis reprezintă o parte a grupei de regulatoare discontinue. In încălzire, dacă este prea cald, vana de reglaj este complet închisă, iar când este prea cald este complet deschisă. Indiferent dacă vana este deschisă sau nu, întotdeauna este livrată prea multă sau prea puţină căldură, iar vana de reglaj nu poate atinge o stare stabilă. Aceasta va oscila continuu între maxim şi minim. Un confort mai bun poate fi obţinut cu un reglaj modulat bazat pe un mod proporţional.

Reglaj proporţional

• Un regulator proporţional deschide sau închide vana de reglaj, proporţional cu diferenţa între valoarea reglată şi valoarea setată. Vana de reglaj găseşte condiţiile stabile corespunzătoare echilibrului energetic. Temperatura de alimentare a aerului şi temperatura interioară astfel stabilizate, îmbunătăţesc semnificativ confortul.

2• In fig. 2.4 este prezentată o buclă de reglaj a

nivelului care utilizează un regulator proporţional. Nivelul H trebuie menţinut constant în mod normal acţionând debitul de alimentare Y, care este proiectat pentru a compensa perturbaţiile Z.

• Când nivelul H scade, flotorul B coboară odată cu acesta şi deschide proporţional vana de reglaj V. Sistemul atinge o stare de echilibru când debitele Y şi Z sunt egale.

• Când Z = 0 nivelul apei creşte până când atinge nivelul H0, făcând Y = 0.

• Când Z = max., echilibrul stabil este atins când flotorul este la nivelul Hm, care este obţinut când vana de reglaj este complet deschisă.

Astfel se obţin valori stabile ale nivelului între limitele Ho şi Hm.Variaţia Ho-Hm a valorii reglate, care determină setarea vanei între poziţia închis şi complet deschis, se numeşte banda de proporţionalitate PB. Condiţiile de echilibrare a nivelului, care depind de perturbarea Z sunt localizate în interiorul acestei bande.Precizia poate fi îmbunătăţită dacă banda de proporţionalitate este redusă prin deplasarea flotorului către punctul de rotaţie al pârghiei. Astfel se reduce variaţia nivelului necesară pentru a deschide complet vana. totuşi, o mică diferenţă de nivel produce o variaţie mare a debitului Y şi o reacţie mai puternică decât perturbaţia. Acest lucru creează o perturbaţie inversată, mai puternică. Bucla devine instabilă şi operează în modul deschis-închis, cu o performanţă slabă.Sistemul prezentat în fig. 2.4 este similar cu un sistem de reglaj a temperaturii interioare în care :- Z : pierderile / aporturile de căldură;- Y: emisia serpentinei;- H : temperatura interioară.

• în acest caz, banda de proporţionalitate este echivalentă cu variaţia temperaturii interioare necesară pentru a deplasa vana de reglaj din poziţia închis în poziţia deschis.

• La răcire, cu o valoare de setare de 23°C şi o bandă de proporţionalitate de 4°C, temperatura din cameră va fi 25°C la sarcina totală şi 21°C la sarcina nulă.

• O bandă de proporţionalitate de 4°C înseamnă că vana se deschide cu 25% când temperatura creşte 1°C. Creşterea k2 a regulatorului corespunde cu valoarea de 25%/°C.

• Totuşi, mărimea fizică reală intrată în cameră, este puterea livrată de unitatea terminală, iar creşterea efectivă între abaterea temperaturii interioare şi puterea cedată de terminal este: k2 (regulator) x k3 (motor) x k4 (vană) x ks (terminal) = k (vezi fig. 2.3).

• Dacă această creştere "k" este prea mare, bucla de reglaj este instabilă. Dacă creşterea "k" este prea mică, reglajul nu este precis.

2• Creşterea este aleasă cât mai mare, limita fiind

obligatorie pentru obţinerea unui reglaj stabil.• Din nefericire, lcţ şi ks (fig. 2.3) nu sunt constante.• • k4 : relaţia dintre cursa vanei şi debit depinde de :• - caracteristica vanei;• - dimensionarea vanei de reglaj;• - presiunea diferenţială variabilă A p aplicată vanei de

reglaj.• • ks: relaţia dintre debit şi puterea termică depinde de:• - caracteristica unităţii terminale, depinzând de eficienţa

sa;• - dimensionarea unităţii terminale;• - temperatura de alimentare variabilă.• Este important să se menţină "k" cât mai constant

posibil, pentru a evita funcţionarea instabilă în unele condiţii şi imprecizia în altele. De exemplu, neliniaritatea unităţii terminale poate fi compensată prin alegerea unei caracteristici potrivite pentru vană.

Caracteristica vanei de reglaj • Caracteristica unei vane de reglaj este definită

de relaţia obţinută între debitul apei şi cursa vanei la presiune diferenţială constantă. Aceste două mărimi sunt exprimate ca procente din valorile maxime.

• Pentru o vană cu caracteristică liniară, debitul este proporţional cu cursa vanei. La sarcini mici şi medii, datorită caracteristicii neliniare a unităţii terminale (fig. 2.5.a), o deschidere uşoară a vanei de reglaj poate creşte semnificativ emisia. Există riscul ca bucla de reglaj să fie instabilă la sarcini mici.

• Această problemă poate fi rezolvată prin alegerea unei caracteristici specifice a vanei de reglaj pentru a compensa neliniaritateta astfel încât emisia unităţii terminale este proporţională cu cursa vanei.

Dacă emisia unităţii terminale este 50% din valoarea de proiect când este alimentată cu 20% din debitul de proiect, vana poate fi proiectată astfel încât să se permită trecerea numai a 20% din debitul de proiect când este deschisă la 50%. 50% din puterea termică este apoi obţinută când vana este 50% deschisă (fig. 2.5 c). Extinzând acest raţionament pentru toate debitele se poate obţine o vană cu o caracteristică astfel încât să compenseze neliniaritatea schimbătorului reglat. Această caracteristică (fig. 2.5 b) este numită procentaj egal modificat "EQM".Totuşi, pentru a obţine această compensare, trebuie îndeplinite două condiţii:• Presiunea diferenţială la vana de reglaj trebuie să fie constantă.• Când vana este complet deschisă trebuie obţinut debitul de proiectOdată ce vană de reglaj a fost aleasă, iar debitul de proiect este dat, această presiune diferenţială la vana de reglaj, când vana este complet deschisă, poate fi calculată. Vom numi această presiune A pVc.Dacă presiunea diferenţială la vana de reglaj nu este constantă sau dacă vana este supradimensionată, caracteristica vanei de reglaj este deformată, iar reglajul modulat poate fi compromis.

Autoritatea vanei de reglaj • Când se închide vana de reglaj, debitul şi căderea de

presiune scad în terminale, conducte şi accesorii. Diferenţa de cădere de presiune este aplicată pe vana de reglaj. Această creştere a presiunii diferenţiale deformează caracteristica vanei de reglaj .Această deformare poate fi reprezentată de autoritatea vanei de reglaj.

p

pVC

unde: β- autoritatea vanei; Δ pVc - căderea de presiune în vana de reglaj complet deschisă şi debitul de proiect; Δp- căderea de presiune în vana închisă.Numărătorul este constant şi depinde numai de alegerea vanei de reglaj şi de valoarea debitului de proiect. Numitorul depinde de A H disponibil pe circuit. O vană de echilibrare instalată în serie cu vana de reglaj aleasă, nu modifică nici unul dintre aceşti doi factori şi deci, nu are nici o influenţă asupra autorităţii vanei de reglaj.

• Intr-o distribuţie cu întoarcere directă (fig. 2.6 a) în circuitele cele mai îndepărtate apar cele mai importante modificări ale lui AH. Cea mai slabă autoritate a vanei de reglaj este obţinută când distribuţia lucrează la debite mici sau cu alte cuvinte când vana de reglaj este supusă aproape întregii înălţimi de pompare.

• Dacă o pompă cu turaţie variabilă menţine constantă presiunea diferenţială în apropiere de ultimul circuit (fig. 2.6 b) problema lui A H revine primului circuit.

• Fig. 2.6 c prezintă relaţia dintre puterea termică şi cursa vanei pentru vane de reglaj EQM alese pentru a obţine debitul corect la deschiderea maximă cu o autoritate de proiect de 0,25. Când AH aplicată circuitului creşte, caracteristica vanei de reglaj devine atât de defectuoasă încât pot apare vibraţii în bucla de reglaj.

• Ca regulă aproximativă, vanele de reglaj cu două căi se dimensionează la deschiderea maximă şi la debitul de proiect pentru o cădere de presiune de cel puţin 25% din A H maxim care se poate aplica pe vana de reglaj.

• Pentru a putea alege căderi de presiune mai mari în vanele de reglaj, AH de proiect trebuie să fie suficient de mare.

• Această condiţie nu este întotdeauna îndeplinită, deoarece ea poate creşte înălţimea de pompare necesară şi în consecinţă, costurile de pompare.

• Când instalaţia este împărţită în subcircuite cu pompe proprii, această condiţie este mai uşor de îndeplinit deoarece înălţimea de pompare este mai mică.

Dimensionarea vanei de reglaj • O vană de reglaj creează o cădere de presiune în

circuitul hidraulic care să limiteze debitul de apă la valoarea dorită. Această cădere de presiune depinde de debit şi de coeficientul vanei Ky.

• Pentru un lichid cu o densitate relativă egală cu 1, relaţiile între debit, Ky şi Ap (în kPa) sunt:

Dimensionând vana de reglaj se alege cea mai potrivită vană pentru aplicaţia specifică din cele disponibile în comerţ.

Kv- ul vanei de reglaj este ales în funcţie de o cădere de presiune Δp, cu:ΔpV = ΔH-ΔpC-3 unde:ΔH = presiunea diferenţială aplicată circuitului în condiţii de proiect;ΔpC= căderea de presiune în serpentină şi accesorii la debitul de proiect;3 = căderea de presiune minimă în kPa pentru vana de echilibrare STAD.Kv ales disponibil în comerţ = Kvs • La debitul de proiect, căderea de presiune corespunzătoare în vana de reglaj = Δ pVc.Diferenţa ΔH - ΔpVc - Δpc va fi preluată de vana de echilibrare STAD.ΔHmax - presiunea diferenţială maximă obţinută pentru debitul total minim din instalaţie.Autoritatea minimă a vanei =ΔpVc/ΔHmax . Această valoarea trebuie să fie ≥ 0,25.Dacă aceasta nu se întâmplă, înălţimea de pompare trebuie mărită astfel încât să se poată alege o vană de reglaj cu un Kys mai mic, ceea ce face posibilă această condiţie, sau trebuie instalat un regulator local pentru Ap (2.3.5).

Vană de amestec cu trei căi într-un circuit de ocolire

• Autoritatea unei vane cu trei căi într-un circuit de ocolire este:• Β=ΔpV/(ΔpC+ΔpV)• Δ pV = căderea de presiune în vana de reglaj pentru debitul de proiect;• Δ pC = căderea de presiune în vana unitatea terminală şi accesorii,

pentru debitul de proiect.• Pentru a obţine o autoritate de 0,5 sau mai mare, este suficient să se

calculeze vana cu trei căi pentru o cădere de presiune Δ pV > Δ pC şi normal > 3kPa, ceea ce este destul de uşor.

• Vana de echilibrare STAD-2 nu este necesară când Δ pC < 0,25 A H, ceea ce este adevărat în majoritatea cazurilor.

• Vana de echilibrare STAD-1 este esenţială pentru a obţine debitul de proiect corect.

• Autoritatea unei vane cu trei căi într-un circuit de amestec este:

• Β=ΔpV/(Δ pG + Δ pV )• ΔpV căderea de presiune în vana de reglaj

pentru debitul de proiect; • Δ pG = căderea de presiune în generator

şi accesorii pentru debitul de proiect.

• Pentru a obţine o autoritate de 0,5 sau mai mare, este suficient să se calculeze vana cu trei căi pentru o cădere de presiune A pV > A pG şi normal > 3kPa, ceea ce este destul de uşor.

• Vana de echilibrare STAD-1 este esenţială pentru a obţine debitul de proiect corect.

• Când este montată o conductă de by-pass în amonte de vana cu trei căi, A pG trebuie înlocuită în formulă cu ApAB. Cum ApAB este neglijabilă, autoritatea teoretică este aproape 1.

Comportarea unei distribuţii cu debit variabil • Intr-o distribuţie cu debit variabil, presiunea diferenţială

aplicată circuitelor este variabilă. Pentru a vedea ce înseamnă acest lucru în practică, vom examina o instalaţie simplă de răcire cu numai 10 unităţi terminale identice. Acest exemplu va arăta:

• - Cm să se aleagă o vană de reglaj convenabilă din gama disponibilă în comerţ;

• - Cum variază presiunea diferenţială la vana de reglaj cu sarcina;

• - Cum este afectată autoritatea şi reglajul temperaturilor interioare;

• - Cum poate fi modificată situaţia cu o pompă de turaţie variabilă. Această situaţie poate fi:

• - uneori mai dezavantajoasă, când senzorul pentru A p este plasat aproape de ultimul terminal;

• - mult îmbunătăţită când senzorul A p este bine plasat.• - Cum poate rezolva situaţia un regulator local de A p

când alte soluţii nu pot fi justificate din punct de vedere economic.

• Pentru debitul de proiect vanele de reglaj disponibile în comerţ au, de exemplu, o cădere de presiune de 13, 30, 70 sau 160 kPa. Conform înălţimii de pompare disponibile, vanele de reglaj cu o cădere de presiune de 30kPa au fost alese pentru coloana mai depărtată, în timp ce prima coloană este echipată cu vane de reglaj având o cădere de presiune de 70 kPa. Când toate vanele de reglaj sunt închise, înălţimea de pompare este de 266 kPa. în mod normal, căderea de presiune de proiect în vanele de reglaj trebuie să fie mai mare decât 0,25 x 266 = 67 kPa. Acest lucru nu este posibil pentru a doua coloană sau trebuie crescută înălţimea de pompare cu 40 kPa. Vom examina mai târziu consecinţele asupra comportării buclelor de reglaj.

• Vanele de echilibrare permit obţinerea debitului de proiect în fiecare terminal, evitând:

• • debite în exces în unele circuite asociate cu debite insuficiente în altele;

• • un debit general excedentar qT ceea ce face ca debitul distribuit să nu fie compatibil cu debitul produs. Un astfel de debit excedentar ar crea un debit inversat în by-pass-ul MN cu un punct de amestec în M şi o creştere a temperaturii de alimentare, făcând ca puterea maximă instalată să nu poată fi transmisă.

• Scopul vanelor de echilibrare este de a obţine debitele corecte in condiţii de proiectare, garantând că toate vanele de reglaj pot obţine cel puţin debitul lor de proiect în orice alte condiţii. O vană de echilibrare este de asemenea o vană de închidere cu memorie mecanică a poziţiei de setare. Acest lucru permite ca, în scopuri de diagnoză, să se verifice dacă debitul maxim rămâne la valoarea de proiect.

• Ce se întâmplă când se închide vana de reglaj a terminalului A ? • Când vana de reglaj din terminalul A se închide, presiunea diferenţială în A creşte de

la 53 la 118 kPa. Dacă A p pentru vana de reglaj complet deschisă la debitul de proiect este egală cu 30 kPa, autoritatea vanei este 30/118 = 0,25. Presiunile diferenţiale în celelalte terminale cresc dramatic, indicând o puternică interacţiune între unităţile terminale. Această interacţiune este importantă în acest exemplu, în care fiecare circuit reprezintă 10% din debitul total şi 20% din debitul unei coloane.

• Când vana de reglaj din terminalul J se închide, presiunea diferenţială pe J creşte de la 113 la 150 kPa, iar autoritatea vanei este 70/150 = 0,47.

• Fig. 2.12 prezintă relaţia dintre puterea termică şi deschiderea vanei pentru ambele vane de reglaj. Pentru circuitul A şi o vană lineară, creşterea maximă k4 x k5 = 6. Pentru a compensa această situaţie, banda de proporţionalitate a regulatorului trebuie multiplicată cu acelaşi factor, reducând dramatic precizia regulatorului de temperatură interioară.

• Caracteristica EQM este mai bună, dar autoritatea 0,25 este cea mai scăzută valoare acceptabilă.

• în unele cazuri, vanele de echilibrare sunt înlocuite de limitatori de debit, pentru a evita procedura de echilibrare. Acest lucru nu este avantajos în realitate, deoarece procedura de echilibrare face posibilă detectarea şi corectarea anomaliilor hidraulice. Mai mult, deformarea caracteristicilor vanei de reglaj este accentuată de limitatorii de debit (vezi fig. 2.12).

• 2.3.3 Debitul total qT = 50% din cel de proiect• Când instalaţia lucrează cu un debit total care corespunde la

50% din cel de proiect, înălţimea de pompare creşte de la 200 la 250 kPa, iar căderile de presiune în conducte scad. Această situaţie este prezentată în fig. 2.1.3.

Presiunile diferenţiale în vanele de reglaj cresc dramatic, iar autoritatea vanei scade. Această situaţie este prezentată pentru circuitul A în fig. 2.14.

Deformarea caracteristicilor vanei de reglaj este destul de semnificativă pentru coloana 2. Cu o vană lineară, 52% din puterea maximă se obţine deja pentru o cursă a vanei de 10%, ceea ce înseamnă o creştere de 5 în loc de 1 (fig. 2.15 a).

In ambele cazuri, o caracteristică lineară nu este recomandată.Cu o caracteristică EQM, reglajul terminalului A va fi dificil, în timp ce terminalul J va rămâne reglabil.Vanele de reglaj au fost alese la cele mai bune valori posibile. Este dificilă totuşi obţinerea unui reglaj bun a unităţilor terminale fără o creştere substanţială a benzilor de proporţionalitate ale regulatoarelor. Acest lucru nu conduce la cele mai bune performanţe. Imaginaţi-vă ce s-ar întâmpla dacă vanele de reglaj nu sunt bine alese!Dacă toate vanele de reglaj au o caracteristică potrivită şi o pierdere de sarcină de proiect de cel puţin 25% din înălţimea maximă de pompare, condiţiile de lucru sunt convenabile, iar instalaţia poate fi echilibrată în condiţii de proiect, nu pot apare la o sarcină parţială, deoarece în acest caz, presiunea diferenţială poate numai să crească. Dacă nu poate fi obţinută o autoritate de minim 0,25, situaţia poate fi îmbunătăţită cu pompe cu turaţie variabilă.

• VA MULTUMESC PENTRU ATENTIE!