Автоматический регулирующий расход клапан

Видео:Типы регулирующих клапановСкачать

Влияние автоматических регуляторов на гидравлический режим систем водяного отопления

Окончание. Начало в № 2, 2012

Система отопления с использованием балансировочных клапанов

Система показана на рис. 3. На подающем теплопроводе установлен балансировочный клапан. В этом случае общая характеристика сопротивления, а вместе с ней и потери давления в системе значительно увеличатся из-за того, что балансировочный клапан имеет большие потери давления в своей конструкции. Следовательно, насос на такой системе будет более мощный.

В расчетных условиях (все приборы работают) пропускные способности клапанов у приборов будут находиться в диапазоне 0,23…0,43 (м 3 /ч)/бар 0,5 , а перепады давлений – 1097…2574 Па. Пропускная способность балансировочного клапана будет иметь значение 0,95 (м 3 /ч)/бар 0,5 , а перепад давления – 12262 Па.

Проведем те же операции по разрегулировке системы, что и в первом случае.

При отключении стояка или одного отопительного прибора можно отрегулировать систему. Однако одного балансировочного клапана не будет достаточно, т. к. он не влияет на коэффициенты затекания воды в стояки и приборы, а будет изменять только общую характеристику сопротивления всей системы. Иллюстрация к этому замечанию приведена на рис. 4. Важно отметить, что при отключении первого прибора пропускные способности клапанов у приборов будут находиться в диапазоне 0,21…0,49 (м 3 /ч)/бар 0,5 , а при отключении стояка – 0,20…0,39 (м 3 /ч)/бар 0,5 .

Эти цифры показывают, что отклонение расчетных значений пропускных способностей клапанов меньше относительно первого случая (без применения балансировочного клапана).

Наконец, рассмотрим третий случай (рис. 5). На каждом стояке стоит пара балансировочных клапанов (регулирующий и дублер), соединенных между собой импульсной трубкой, с помощью которой поддерживается постоянный перепад давления на стояке. Принцип работы заключается в том, что данная пара клапанов поддерживает постоянный расход на стояке при постоянном перепаде давления. Регулирующий клапан изменяет свою пропускную способность в зависимости от считываемого значения перепада давления на стояке, тем самым поддерживая постоянный расход. Однако, если учитывать, что характеристика насоса не является линейной (для стандартных насосов), то при одном и том же перепаде давления на стояке расход может быть абсолютно различным. Исследуем эту схему аналогично предыдущим (рис. 4).

Схема системы отопления при использования балансировочного клапана

1 – оборудование теплового пункта; 2 – циркуляционный насос; 3 – отопительный прибор; 4 – отключающий шаровой кран; 5 – термоклапан; 6 – балансировочный клапан

Когда система работает в расчетном режиме, пропускная способность клапанов у приборов находится в диапазоне 0,27…0,46 (м 3 /ч)/бар 0,5 . Пропускная способность дублирующих клапанов неизменна и составляет 1,6 (м 3 /ч)/бар 0,5 . Пропускная способность балансировочного клапана составляет 0,32; 0,275; 0,34 (м 3 /ч)/бар 0,5 для первого, второго и третьего стояка соответственно. Потери давления на трех стояках без учета потерь на балансировочном клапане составляют 1756, 1912 и 1881 Па соответственно. Этот перепад давления будет поддерживаться на каждом стояке при отключении элементов системы отопления.

Характеристики насоса и системы отопления при использовании балансировочного клапана

S_расч, S_откл, S_б.к, S_кл+б.к – характеристика сопротивления системы отопления в исходном (расчетном) режиме, при отключении первого стояка без учета регулирующего воздействия, с учетом только воздействия балансировочного клапана, с учетом воздействия клапанов у отопительных приборов и балансировочного клапана соответственно; G_расч, G_рег – расход теплоносителя системы отопления в исходном (расчетном) режиме и при отключении первого стояка после регулировки системы соответственно; ΔP_расч, ΔP_рег – потери давления в системе отопления в исходном (расчетном) режиме и при отключении первого стояка после регулировки системы соответственно; ΔP_б.к – потери давления на балансировочном клапане; ΔP_кл – дополнительные потери давления в сети, связанные с уменьшением пропускной способности на клапанах у отопительных приборов; ΔP_откл – изменение потерь давления в системе после отключения первого стояка

При отключении первого прибора или стояка на балансировочных клапанах происходит изменение пропускной способности в зависимости от потерь давления на стояке. Однако и здесь для полного регулирования системы следует изменить значения пропускных способностей клапанов у приборов. Они будут находиться в диапазоне 0,29…0,44 (м 3 /ч)/бар 0,5 при отключении прибора и 0,25…0,5 (м 3 /ч)/бар 0,5 при отключении первого стояка. Заметим, что эти значения мало отличаются от расчетных, что говорит об устойчивой работе системы.

Первая система (рис. 2) проста в устройстве, более дешевая, как с точки зрения капитальных затрат, так и эксплуатационных, и, самое главное, способна саморегулироваться. Правда, точность регулирования в таком случае (по отклонению расходов в отопительных приборах) может достигать 8–11 % в связи с тем, что автоматике или человеку довольно сложно точно опустить шпиндель клапана на необходимую глубину. Это обусловлено тем, что при низких значениях пропускной способности ход штока сильно влияет на количество теплоносителя, проходящего через клапан. Эти исследования подробно приведены в [1].

Вторая система (рис. 4) положительна тем, что часть регулирующего воздействия на себя берет балансировочный клапан, а точность регулировки составляет от 7 до 9 %.

Схема системы отопления при использовании пары балансировочных клапанов на каждом стояке
1 – оборудование теплового пункта; 2 – циркуляционный насос; 3 – отопительный прибор; 4 – отключающий шаровой кран; 5 – термоклапан; 6 – балансировочный клапан; 7 – балансировочный клапан постоянного перепада давления; 8 – дублер балансировочного клапана

Сложность регулировки заключается в том, что балансировочный клапан будет обслуживать специалист, хорошо знакомый с гидравликой данной системы, который будет знать, насколько надо увеличить сопротивление на клапане в случае отключения элементов системы отопления. Такой вариант возможен только тогда, когда планово отключаются целые ветви системы отопления.

Третья система (рис. 6) вполне удовлетворяет в плане автоматической регулировки. Почти всю регулирующую способность на себя берут балансировочные клапаны, и точность регулировки достигла в исследованиях условиях 1–3 %. Однако стоимость такой системы будет значительна, будут велики затраты на сервисное обслуживание клапанов, а его еще надо обеспечить, а также из-за значительных потерь давления на клапанах будет большой расход электроэнергии, потребляемой циркуляционными насосами.

Характеристики насоса и системы отопления при использовании балансировочных клапанов на каждом стояке

S_расч, S_откл, S_б.к, S_кл+б.к – характеристика, соответственно, сопротивления системы отопления в исходном (расчетном) режиме, при отключении первого стояка без учета регулирующего воздействия, с учетом только воздействия балансировочного клапана, с учетом воздействия клапанов у отопительных приборов и балансировочного клапана; G_расч, G_рег – расход теплоносителя системы отопления в исходном (расчетном) режиме и при отключении первого стояка после регулировки системы соответственно; ΔP_расч, ΔP_рег – потери давления в системе отопления в исходном (расчетном) режиме и при отключении первого стояка после регулировки системы соответственно; ΔP_б.к – потери давления в сети, связанные с регулирующим воздействием балансировочных клапанов; ΔP_кл– дополнительные потери давления в сети, связанные с уменьшением пропускной способности на клапанах у отопительных приборов; ΔP_откл – изменение потерь давления в системе после отключения первого стояка

Выводы

Основным фактором, влияющим на выбор количества и типа арматуры, является назначение здания и вида его эксплуатации. Например, если это жилое или административное здание, в котором не предусматривается полное длительное отключение целых стояков или ветвей (только в аварийных случаях), то вполне можно применить классический метод увязки колец циркуляции диаметрами труб. Конечно, желательно и даже необходимо у каждого прибора установить термоклапаны, т. к. это будет залогом энергоэффективности системы. А также обеспечит автоматическую регулировку системы и поддержание комфортных условий в каждом помещении.

Однако, если провести качественный гидравлический расчет системы, то можно обойтись и без регуляторов. Нужно при этом установить клапаны с определенной пропускной способностью и зафиксировать ее. Тогда комфорт будет достигнут тогда, когда вся система отопления полностью задействована.

Если проектируется система отопления в здании, например, гостиницы, где регулирование теплоотдачи прибора является одной из важных составляющих достижения комфорта, или, например, фитнес-центра, где спортзалы могут полностью отключаться, то очень важно учесть разрегулировочное воздействие системы. Могут отключаться не только отдельные приборы в отдельных помещениях, но и целые стояки, ветви, корпуса. В таком случае можно предложить два способа регулирования.

Первый способ применим, если этажность и протяженность здания довольно велика, здание имеет много корпусов, а регулирования невозможно достичь только за счет клапанов у приборов, то можно установить достаточное количество регулирующей арматуры и автоматики на всей системе отопления. При любом разрегулировочном воздействии на систему будет восстановлен необходимый расход на каждом приборе.

Этот способ имеет ряд положительных качеств, таких как упрощенный гидравлический расчет, точное регулирование системы при различных воздействиях, пониженный расход металла и возможность организовать один мощный тепловой пункт в большом здании, а систему отопления сделать более протяженной.

Минусы первого способа будут существенными: завышенный расход электроэнергии, необходимость обслуживания системы, меньшая надежность всех элементов, высокие капитальные затраты на регулирующую арматуру. Также важно заметить, что необходимо соблюдать жесткие требования к качеству воды. Регулирующая арматура имеет элементы, имеющие низкие сечения для прохода воды, поэтому если на них будут осаждаться загрязнения, то они быстро выйдут из строя.

Второй способ предлагает разбить систему отопления на несколько систем, провести качественный гидравлический расчет и обеспечить регулирование только за счет клапанов у приборов. Таким образов, при необходимости можно отключить целую систему отопления, что никак не повлияет на работу остальных систем.

У этого способа имеются минусы: повышенная металлоемкость, возможно, будет необходима установка нескольких тепловых пунктов (для больших зданий) и более сложный гидравлический расчет.

Однако такая система имеет множество плюсов. Насосы в такой системе будут менее мощными, а значит и расход электроэнергии на них будет значительно меньше, чем в первом способе. Будет повышена надежность системы, т. к. она состоит из меньшего числа элементов, которые могут выйти из строя. И, наконец, удешевление системы за счет сокращения количества дорогой арматуры.

Если система отопления небольшая и здание имеет небольшую протяженность и этажность, то необходимо проводить качественный гидравлический расчет с увязкой каждого кольца и проведение анализа работы системы.

Каким бы не было решение при выборе различных методов конструирования системы отопления проектировщик должен помнить несколько принципов:

• проект должен быть экономичным, как с точки зрения капитальных затрат, так и с точки зрения эксплуатационных;
• проектируемая система отопления должна быть проста и удобна в монтаже, быть надежной и ремонтопригодной;
• должны быть хорошо продуманы и проверены расчетом возможные изменения гидравлики системы при расчетном и эксплуатационных режимах;

При выполнении этих требований проект будет по-настоящему качественен, а система отопления – долговечной и удобной в эксплуатации.

Видео:Как это работает: регулирующий клапан SpiraTrolСкачать

Регулирование расхода воздуха. Обзор технологий, применяемых в воздушных клапанах

Регулирование расхода воздуха – это часть процесса наладки систем вентиляции и кондиционирования, оно выполняется при помощи специальных регулирующих воздушных клапанов. Регулирование расхода воздуха в системах вентиляции позволяет обеспечить требуемый приток свежего воздуха в каждое из обслуживаемых помещений, а в системах кондиционирования – охлаждение помещений в соответствии с их тепловой нагрузкой.

Для регулирования расхода воздуха применяются воздушные клапана, ирисовые клапана, системы поддержания постоянного расхода воздуха (CAV, Constant Air Volume), а также системы поддержания переменного расхода воздуха (VAV, Variable Air Volume). Рассмотрим эти решения.

Два способа изменить расход воздуха в воздуховоде

Принципиально существует всего два способа изменить расход воздуха в воздуховоде – изменить производительность вентилятора или вывести вентилятор на максимальный режим и создать в сети дополнительное сопротивление движению потока воздуха.

Первый вариант требует подключения вентиляторов через частотные преобразователи или ступенчатые трансформаторы. При этом расход воздуха изменится сразу во всей системе. Отрегулировать подачу воздуха в одно конкретное помещение таким способом невозможно.

Второй вариант применяется для регулирования расхода воздуха по направлениям – по этажам и по помещениям. Для этого в соответствующие воздуховоды встраиваются различные регулировочные устройства, о которых речь и пойдёт ниже.

Воздушные отсечные клапана, шиберы

Самый примитивный способ регулирования расхода воздуха – применение воздушных отсечных клапанов и шиберов. Строго говоря, отсечные клапана и шиберы не являются регуляторами и не должны применяться в целях регулирования расхода воздуха. Тем не менее, формально они обеспечивают регулирование на уровне «0-1»: или воздуховод открыт, и воздух движется, или воздуховод закрыт, и расход воздуха равен нулю.

Отличие воздушных клапанов от шиберов заключается в их конструкции. Клапан, как правило, представляет собой корпус, внутри которого предусмотрена поворотная заслонка. Если заслонка повёрнута поперёк оси воздуховода, он перекрыт; если по оси воздуховода – он открыт. У шибера заслонка двигается поступательно, словно дверца шкафа-купе. Загораживая сечение воздуховода, она сводит расход воздуха к нулю, а, открывая сечение, обеспечивает проток воздуха.

В клапанах и в шиберах возможна установка заслонки в промежуточные положения, что формально позволяет изменять расход воздуха. Однако такой способ является самым неэффективным, сложно неконтролируемым и наиболее шумным. Действительно, поймать нужное положение заслонки при её прокручивании практически невозможно, а так как конструкция заслонок не предусматривает функцию регулирования расхода воздуха, в промежуточных положениях шиберы и заслонки достаточно сильно шумят.

Ирисовые клапана

Ирисовые клапана – одно из наиболее распространенных решений для регулирования расхода воздуха в помещениях. Они представляют собой круглые клапана с расположенными по внешнему диаметру лепестками. При регулировании лепестки смещаются к оси клапана, перекрывая часть сечения. При этом создается хорошо обтекаемая с аэродинамической точки зрения поверхность, что способствует снижению уровня шума в процессе регулирования расхода воздуха.

Ирисовые клапана снабжены шкалой с рисками, по которой можно отслеживать степень перекрытия живого сечения клапана. Далее производится измерение падения давления на клапане при помощи дифференциального манометра. По величине падения давления определяется фактический расход воздуха через клапан.

Регуляторы постоянного расхода

Следующий этап развития технологий регулирования расходов воздуха – появление регуляторов постоянного расхода. Причина их появления проста. Естественные изменения в вентиляционной сети, засорение фильтра, засорение наружной решетки, замена вентилятора и другие факторы приводят к изменению давления воздуха перед клапаном. Но клапан-то был настроен на некоторый штатный перепад давления. Как он будет работать в новых условиях?

Если давление перед клапаном снизилось, старые настройки клапана «передавят» сеть, и расход воздуха в помещение снизится. Если давление перед клапаном возросло, старые настройки клапана «недодавят» сеть, и расход воздуха в помещение возрастёт.

Однако главной задачей системы регулирования является именно сохранение проектного расхода воздуха во все помещения на протяжении всего жизненного цикла климатической системы. И здесь на первый план выходят решения для поддержания постоянного расхода воздуха.

Принцип их работы сводится к автоматическому изменению проходного сечения клапана в зависимости от внешних условий. Для этого в клапанах предусматривается специальная мембрана, которая деформируется в зависимости давления на входе в клапан и перекрывает сечение при повышении давления или освобождает сечение при понижении давления.

В других клапанах постоянного расхода вместо мембраны применяется пружина. Повышение давления перед клапаном сжимает пружину. Сжатая пружина воздействует на механизм регулирования проходного сечения, и проходное сечение уменьшается. При этом сопротивление клапана возрастает, нейтрализуя повышенное давление до клапана. Если же перед клапаном давление понизилось (например, вследствие засорения фильтра), пружина разжимается, и механизм регулирования проходного сечения увеличивает проходное отверстие.

Рассмотренные регуляторы постоянного расхода воздуха работают на основе естественных физических принципов без участия электроники. Существуют и электронные системы поддержания постоянного расхода воздуха. Они измеряют фактический перепад давления или скорость воздуха и соответствующим образом изменяют площадь проходного сечения клапана.

Системы с переменным расходом воздуха

Системы с переменным расходом воздуха позволяют изменять расход подаваемого воздуха в зависимости от фактического положения дел в помещении, например, в зависимости от количества человек, концентрации углекислого газа, температуры воздуха и других параметров.

Регуляторы данного вида представляют собой клапана с электроприводом, работа которого определяется контроллером, получающим информацию от датчиков, расположенных в помещении. Регулирование расходов воздуха в системах вентиляции и кондиционирования осуществляется по разным датчикам.

Для вентиляции важно обеспечить требуемое количество свежего воздуха в помещении. При этом задействуются датчики концентрации углекислого газа. Задачей системы кондиционирования является поддержание заданной температуры в помещении, следовательно, в ход идут датчики температуры.

В обеих системах также могут быть применены датчики движения или датчики определения количества человек в помещении. Но смысл их установки следует оговорить отдельно.

Безусловно, чем больше человек в помещении, тем больше свежего воздуха следует в него подавать. Но всё-таки первостепенной задача системы вентиляции заключается не в том, чтобы обеспечить расход воздуха «по людям», а в том, чтобы создать комфортную обстановку, что в свою очередь определяется концентрацией углекислого газа. При высокой концентрации углекислого газа вентиляция должна работать в более мощном режиме, даже если в помещении находится всего один человек. Аналогично, главным признаком работы системы кондиционирования является температура воздуха, а не количество человек.

Однако датчики присутствия позволяют определить, нужно ли вообще обслуживать данное помещение в настоящий момент. Кроме того, система автоматики может «понимать», что «дело к ночи», и в рассматриваемом кабинете вряд ли кто-то будет работать, а, значит, нет смысла тратить ресурсы на его климатизацию. Таким образом, в системах с переменным расходом воздуха разные датчики могут выполнять разные функции – для формирования регулирующего воздействия и для понимания необходимости в работе системы как таковой.

Наиболее продвинутые системы с переменным расходом воздуха позволяют на основе нескольких регуляторов формировать сигнал для управления вентилятором. Например, в один период времени почти все регуляторы открыты, вентилятор работает в режиме высокой производительности. В другой момент времени часть регуляторов понизила расход воздуха. Вентилятор может работать в более экономичном режиме. В третий момент времени люди сменили дислокацию, переместившись из одних помещений в другие. Регуляторы отработали ситуацию, но общий расход воздуха почти не изменился, следовательно, вентилятор продолжит работу в прежнем экономичном режиме. Наконец, возможна ситуация, когда почти все регуляторы закрыты. В этом случае вентилятор снижает обороты до минимума или выключается.

Такой подход позволяет избежать постоянной ручной перенастройки системы вентиляции, существенно повысить её энергоэффективность, увеличить срок службы оборудования, накопить статистику о климатическом режиме здания и его изменении в течение года и в течение суток в зависимости от разных факторов – количества людей, наружной температуры, погодных явлений.

Юрий Хомутский,
технический редактор журнала «Мир климата»

🎥 Видео

Автоматический балансировочный клапан Danfoss серии APT. Обзор, технические характеристикиСкачать

Ручные балансировочные клапаны Danfoss. Гидравлическая балансировка инженерных системСкачать

Трёхлинейный регулятор расхода (+с компенсацией давления).Скачать

ПОСЛЕ ЭТОГО расход топлива УПАДЕТСкачать

регулятор давления топливаСкачать

Для чего нужны балансировочные (настроечные) клапаны в системе отопления? - ответ от эксперта ValtecСкачать

Как работает радиаторный клапан с автоматической балансировкой GIACOMINI DBСкачать

ДЕЛАЙ ТАК И РАСХОД БУДЕТ 5Л НА 100КМ / LADA GRANTA FL ДВИГАТЕЛЬ 11186.Скачать

Вебинар_ Регулирующие клапаны с э_приводами.Скачать

Запуск двухтрубной системы отопления. Автоматический балансировочный клапан Danfoss APTСкачать

Зачем и нужно ли - РЕГУЛИРОВАТЬ КЛАПАНА? Знать ОБЯЗАТЕЛЬНО!Скачать

ДЛЯ ЧЕГО ОПЫТНЫЕ АВТОМОБИЛИСТЫ РЕГУЛИРУЮТ КЛАПАНАСкачать

Быстрый способ проверить клапан управления турбиной.Скачать

Решил проблему установкой регулятора топлива. троит Субару или другое старое ведро.Скачать

Как работает регулятор давления топлива и обратный клапан в топливной системе.Скачать

Как проверить клапан фазорегулятора. Признаки неисправного фазорегулятора. Продлеваем работуСкачать

Балансировочные клапаны – вебинар 25.06.2020Скачать

ПОСЛЕ ЭТОГО авто тупить и жрать топливо больше не будетСкачать