Equilibrio termostático con válvulas RTB
El objetivo del equilibrado hidráulico
es suministrar la cantidad adecuada de agua a cada consumidor en una red de distribución. No debe ser demasiado pequeño, porque de lo contrario el consumidor no recibirá suficiente calor. Pero tampoco debe ser demasiado grande, porque de lo contrario su temperatura de retorno aumentará demasiado, el suministro a otros consumidores se verá perjudicado y la eficiencia de la red disminuirá. Pero, ¿cuál es la cantidad "correcta" de agua?
Básicamente
en los sistemas de calefacción por agua circulante para la potencia térmica Q' suministrada por un intercambiador de calor, el caudal V' y la diferencia de temperatura ΔT la siguiente regla de tres, donde c contiene la capacidad calorífica del agua como constante:
Q' = c - V' - ΔT
La potencia calorífica suministrada a un consumidor es, por tanto, proporcional al producto del caudal y la diferencia de temperatura.
Q' ~ V' - ΔT
Así que se puede suministrar la misma potencia enfriando un poco más una gran cantidad de agua o una pequeña cantidad de agua.
Una buena aproximación para la capacidad calorífica del agua es
c = 4,2 J/(g-K) = 1 cal
Esto significa que se pueden extraer 4,2 julios de calor enfriando 1 g de agua 1 K. Del mismo modo, podrías enfriar ½ g de agua 2 K o ¼ g de agua 4 K. Esta cantidad de calor solía denominarse caloría.
1 W = 1 J/s
Dado que un vatio es la potencia a la que se transporta la cantidad de calor de un julio por segundo, la tasa de potencia anterior puede escribirse en unidades comunes de la siguiente manera:
Q' [kW] = 7/6 - V' [m³/h] - ΔT [K]
Esto significa, por ejemplo:
un consumidor con una potencia nominal de 28 kW, diseñado para una diferencia de temperatura nominal de 20 K, tiene un caudal volumétrico nominal de 1,2 m³/h:
V' [m³/h] = 6/7 - 28 kW / 20 K = 1,2 m³/h
Estos valores deben tomarse siempre de los datos de rendimiento de la placa de características o de la hoja de datos.
El equilibrado hidráulico
es ahora limitar el caudal que pasa por este consumidor a este valor nominal, para lo cual se utilizan válvulas reguladoras de caudal y de presión diferencial.
Pero, ¿y si el consumidor consume menos potencia de la nominal? Por ejemplo:
- porque se trata de un aerotermo cuyo ventilador se desconecta mediante un termostato eléctrico de ambiente?
- porque se trata de un depósito de almacenamiento de agua potable que sólo debe cubrir las pérdidas de reserva de la circulación?
Si no hay ajuste de la cantidad de agua V' a la potencia reducida Q', entonces, debido a que Q' ~ V' - ΔT, ¡debe haber una reducción de la diferencia de temperatura ΔT! Sin embargo, una reducción de la diferencia de temperatura sólo puede significar un aumento de la temperatura de retorno, ya que la temperatura de ida en la red permanece constante.
Dado que, sin la instalación de válvulas RTB (limitadoras de la temperatura de retorno), el caudal volumétrico es constante (cV') incluso cuando el equilibrado hidráulico se ha realizado correctamente, la temperatura de retorno sólo puede asumir el valor más bajo cuando los ventiladores de todos los aerotermos están funcionando al mismo tiempo o el depósito de agua caliente sanitaria está calentando agua fría fresca. Como esto no es así todo el tiempo, un sistema de caldera de condensación, por ejemplo, nunca puede funcionar en modo de condensación todo el tiempo, o un sistema solar nunca puede explotar plenamente su potencial de rendimiento.
El equilibrado termostático es
un método muy sencillo para resolver este problema y consiste en instalar un limitador de temperatura de retorno (RTB) en cada línea individual de consumo en paralelo. Esta válvula termostática limita la temperatura de retorno al valor máximo ajustado. Si se sobrepasa, la válvula se cierra hasta un caudal mínimo de aprox. 1% del valor nominal. El sensor debe instalarse lo más cerca posible de la salida del consumidor para que el tiempo de reacción sea lo más corto posible, lo que es especialmente importante en el caso de los calentadores de aire. El caudal mínimo no sólo acorta el tiempo de reacción, sino que también asegura un arranque en caliente inmediato y garantiza la protección contra las heladas.
Un agradable efecto secundario
de esta medida, tan sencilla como eficaz, es que puede ahorrarse la instalación de válvulas reguladoras de caudal y presión diferencial en el futuro: Basta con ajustar todos los consumidores, como calentadores de aire o depósitos de agua potable de la red de tuberías, a una diferencia de temperatura determinada, determinar la temperatura de impulsión correspondiente y ajustar todas las válvulas RTB a la temperatura de retorno correspondiente.
Por ejemplo: Calentador de aire
Supongamos que todos los calentadores de aire están ajustados a 70/50°C a la potencia nominal. A continuación, seleccione la pendiente de la curva de calefacción en consecuencia y ajuste las válvulas RTB a 50°C. Si hace demasiado frío con frío intenso, aumente la inclinación de la curva de calefacción; si la temperatura de retorno aumenta demasiado con frío suave, reduzca los valores máximos de las temperaturas de retorno en las válvulas RTB. Reduzca al máximo los valores máximos de las temperaturas de retorno. Se ha comprobado que un valor práctico es de 40 a 45°C a una temperatura de flujo de 75 a 80°C en el caso de diseño (carga nominal). La velocidad de los ventiladores debe ajustarse al valor más bajo posible, lo que aumenta la temperatura de salida del aire y reduce las corrientes de aire y el ruido. La temperatura de retorno nunca puede ser inferior a la temperatura del aire aspirado por los aerotermos.
Por ejemplo: Depósito de agua potable
Lo más importante a la hora de cargar el acumulador es que éste se cargue de una sola vez sin interrumpir el quemador. Para ello, la temperatura de impulsión de la caldera debe ajustarse lo más alta posible en el modo de carga. Ahora la temperatura de retorno puede limitarse a un valor justo por debajo de la temperatura de retorno de circulación. Los valores prácticos para sistemas pequeños (según TrinkwV) han demostrado ser de 45 a 55°C. Para sistemas grandes (según TrinkwV), se deben seleccionar al menos 55°C y 70°C para la desinfección térmica. En todos los casos mencionados, la temperatura de flujo debe ser de al menos 85°C en modo de carga. Estas especificaciones corresponden a la conclusión del Stellungnahme des Umweltbundesamtes „Energiesparen bei der Warmwasserbereitung – Vereinbarkeit von Energieeinsparung und Hygieneanforderungen an Trinkwasser“ vom September 2011. Por cierto, también nos gustaría llamar la atención en este punto sobre la conexión entre Higiene del agua potable y calidad de la superficie de los depósitos refiérete.
La bomba de circulación
se dimensiona como antes a la cantidad total de agua de todos los consumidores a la capacidad nominal y se ajusta al valor nominal más pequeño posible en el modo de funcionamiento "Presión diferencial constante (cΔp)". En este caso, los valores de más de
Δp = 250mbar = 2,5mWS
recomendada. Estas excepciones son, por ejemplo, los módulos de agua dulce descentralizados en estaciones domésticas sin bomba propia con válvulas proporcionales sin energía auxiliar.
Ejemplo de renovación con éxito de una planta de fabricación
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