Zasada działania strumienia - Regeneracyjne rozwiązanie dla systemów separacji w obiegach mieszanych
Wymienniki ciepła są często stosowane, zwłaszcza przy renowacji, do oddzielenia starszego, otwartego dyfuzyjnie ogrzewania podłogowego od reszty instalacji. Prowadzi to nie tylko do zastosowania dodatkowych pomp, ale zazwyczaj także do znacznego wzrostu temperatury powrotu. Szczególnie w systemach solarnych i kondensacyjnych znacznie obniża to współczynniki pokrycia i efektywność. Nowe podejście techniczne obiecuje zaradzić tej sytuacji.
Podawanie bez pompy do systemu separacji rJET DN25 3×4.
Standard kontroli dla stacji przesyłu ciepła
Wymienniki ciepła są często stosowane w stacjach przesyłowych sieci ciepłowniczych. Najlepszym i najprostszym rozwiązaniem do kontroli temperatury zasilania wtórnego TVsek to sterowanie dostarczaniem ciepła poprzez natężenie przepływu po stronie pierwotnej Qprim' która zawsze odpowiada najniższej możliwej temperaturze powrotu po stronie pierwotnej TRprim a zatem prowadzi również do najniższego możliwego natężenia przepływu po stronie pierwotnej. W sieciach z różnicowym ciśnieniem wlotowym wystarczający do tego celu jest zawór regulacyjny z napędem silnikowym (ReV), który jest sterowany za pomocą dostępnego na rynku sterowania trzypunktowego (otwórz/zatrzymaj/zamknij). Maksymalne natężenie przepływu jest zwykle ograniczane przez zawór dławiący sterowany różnicą ciśnień (DrV), rys. 1. Nawet w przypadku podłączania niedyfuzyjnych obwodów ogrzewania podłogowego do nowoczesnych generatorów ciepła
(kotły kondensacyjne), producenci często wymagają rozdzielenia systemów. W przypadku systemu dwuprzewodowego, ten obieg niskotemperaturowy musi być również kontrolowany jako drugi obieg grzewczy za pomocą trzypunktowego systemu sterowania. Również w tym przypadku zawór regulacyjny (ReV) jest najprostszym i najlepszym rozwiązaniem pod względem
do najniższej temperatury powrotu po stronie pierwotnej TRprim i najmniejsze natężenie przepływu Qprim Rys. 2.
Wykorzystanie powrotu zwiększa wydajność kotła kondensacyjnego
Rys. 1: Sterowanie przepływem w stacji wymiany ciepła z zaworem regulacyjnym po stronie pierwotnej.
Wraz z wieloportowymi rozdzielaczami mieszającymi rendeMIX 2×4 dla systemów dwuprzewodowych, po raz pierwszy wprowadzono na rynek metodę wykorzystania powrotu. W tym przypadku mieszacz wieloportowy z trzema wejściami do zasilania obiegu niskotemperaturowego najpierw wykorzystuje przepływ powrotny obiegu wysokotemperaturowego przez E 2, zanim uzyska dostęp do przepływu gorącego kotła przez E 1. Powoduje to, że oba obiegi grzewcze są połączone szeregowo, co skutkuje niższymi temperaturami powrotu i natężeniami przepływu w generatorze ciepła. Ten wieloportowy mieszacz może być również sterowany serwomotorem za pomocą trzypunktowego układu sterowania. Oba obiegi grzewcze są hydraulicznie oddzielone przez sekcję wyrównawczą w zespole, która działa jak wewnętrzny rozdzielacz: Jeśli obieg wysokotemperaturowy dostarcza więcej wody niż mieszacz wieloportowy zasysa do obiegu mieszającego przez wejście E 2, nadwyżka przepływa do powrotu kotła (kierunek przepływu b); w przeciwnym przypadku niedobór jest pobierany z powrotem z obiegu niskotemperaturowego (kierunek przepływu a). Nie ma potrzeby stosowania dodatkowego zaworu przełączającego. Samo to eliminuje potrzebę stosowania dodatkowej pompy obiegu grzewczego w obiegu wysokotemperaturowym w przypadku kotłów z wbudowanymi pompami (patrz FACH.JOURNAL 2005/06: Połączenie szeregowe mieszanych obiegów grzewczych zwiększa wydajność, str. 112; artykuł dostępny również pod adresem: www.ihks-fachjournal.de/artikel/2005-2006/reihenschaltung-heizkreise). Ze względu na niższe temperatury powrotu
deltaT wzrasta nawet o 50 %, a współczynnik wykorzystania wartości opałowej nawet o 10 %, podczas gdy przepływ objętościowy spada nawet o 33 %. Niezadowalające było to, że początkowo nie było możliwe zaoferowanie rozwiązania do separacji systemu w obiegu niskotemperaturowym bez pompy obiegu mieszającego po stronie pierwotnej.
dla obu obiegów grzewczych, Rys. 3.
Wykorzystanie powrotu bez pompy z separacji systemu
Rys. 2: Terma z układem dwuobwodowym i rozdzieleniem układu w obiegu niskotemperaturowym ze stroną pierwotną Zawór sterujący.
Wada ta została przezwyciężona wraz z wprowadzeniem rendeMIX 2×4 jet
musiały zostać przezwyciężone. Celem było zapewnienie separacji układu obiegu mieszania bez pompy po stronie pierwotnej. W przypadku pominięcia pompy, otwarcie wlotu E1 z pewnością nie stanowiłoby problemu, ponieważ w tym przypadku separacja systemu jest podłączona równolegle do powierzchni grzewczych obiegu wysokotemperaturowego. Aby jednak uzyskać przepływ z powrotu obiegu wysokotemperaturowego, należy wytworzyć różnicę ciśnień między T2 i T4, która musi spełniać trzy kryteria:
- Powinien on być możliwie stały i niezależny od natężenia przepływu w obiegu wysokotemperaturowym, aby zapewnić hydrauliczne oddzielenie obu obiegów grzewczych.
- Nie powinna być zbyt duża, aby nie ograniczać wydajności lub priorytetu zaworów termostatycznych obiegu wysokotemperaturowego, biorąc pod uwagę wysokość podnoszenia kotła.
- Powinien on być wystarczająco duży, aby zapewnić maksymalny możliwy przepływ obwodu wysokotemperaturowego przez separację systemu, gdy wlot E 2 jest całkowicie otwarty
Rys. 3: Therme z systemem dwuobwodowym, rozdzielacz mieszający 2×4 - wykorzystanie powrotu i rozdzielenie systemu w obiegu niskotemperaturowym - wymagane są łącznie trzy pompy.
Rys. 4: Therme z układem dwuobwodowym, kolektor mieszający 2×4 strumienie - wykorzystanie powrotu i rozdzielenie układu w obiegu niskotemperaturowym.
Legenda
W tym celu opracowano wkład różnicy ciśnień, który otwiera się od ok. 50 mbar i jest całkowicie otwarty przy ok. 70 mbar i natężeniu przepływu 1,5 m³/h. Odpowiada to w przybliżeniu obiegowi chłodnicy o mocy 35 kW. Odpowiada to w przybliżeniu obiegowi chłodnicy o mocy 35 kW. Jednocześnie średnia strata ciśnienia wynosząca 60 mbar, nawet przy ciśnieniu resztkowym wynoszącym tylko 200 mbar (=2 mWS), oznacza, że w przypadku transportu
i priorytet zaworu, 140 mbar są nadal dostępne. Okazało się to wystarczające. W końcu ta para wartości (70 mbar; 1,5 m³/h) odpowiada wartości Kvs równej 5,5, a tym samym standardowemu wymiennikowi ciepła z 30 płytami o wymiarach 200×75 mm². W każdym przypadku płytowy wymiennik ciepła musi być nieco większy niż obwód pokazany na rys. 2, ponieważ transfer ciepła jest najlepiej realizowany z niższej temperatury powrotu obwodu wysokotemperaturowego. Jednak inwestycja ta szybko się zwraca ze względu na wyższą sprawność i oszczędności energii pomocniczej, zwłaszcza że jest już finansowana z oszczędności pompy. Należało rozwiązać jeszcze jeden problem: Jeśli mieszacz wieloportowy otworzyłby wejścia E2 i E3 w trybie pracy I, różnica ciśnień spadłaby, ponieważ bezciśnieniowy bypass zostałby otwarty przez T2, E2, E3, T3 i T4. Spowodowałoby to nieodpowiednie odsprzężenie hydrauliczne i słabą charakterystykę sterowania.
rJET: zawór mieszający i sterujący w jednej obudowie
Rozwiązaniem jest zamknięcie otworu furtki E3. W rezultacie wejścia E1 i E2 nadal działają jak zawór mieszający w trybie pracy III. Natomiast w trybie pracy I wejście E2 do wyjścia A działa jak zawór sterujący. Możliwe jest zatem zarówno utrzymanie odsprzężenia hydraulicznego poprzez stałe straty ciśnienia wkładu różnicy ciśnień w obwodzie wysokotemperaturowym, jak i uzyskanie optymalnej regulacji objętości separacji systemu za pomocą zaworu sterującego po stronie pierwotnej, jak pokazano na rys. 1 i rys. 2. Nie tylko oszczędza się pompę cyrkulacyjną, ale także osiąga najniższą możliwą temperaturę powrotu do generatora ciepła (rys. 4).
Dwustrefowe wykorzystanie rozładowania i powrotu na zasobniku buforowym zwiększa uzysk solarny i komfort ciepłej wody użytkowej.
Rys. 5: Łaźnia termalna z systemem dwuobwodowym i kombinacją dwustrefowego odprowadzania z wykorzystaniem powrotu.
Ze względu na rosnące znaczenie energii słonecznej, wydajne rozwiązania dla zbiorników buforowych stają się coraz ważniejsze. Przy tak zwanym dwustrefowym rozładowaniu bufora, mieszacz wieloportowy najpierw uzyskuje dostęp do ciepłej wody ze środkowego przyłącza, zanim pobierze ciepłą wodę z górnego przyłącza. Skutkuje to nie tylko bardziej stabilną gorącą strefą z większym komfortem ciepłej wody; dolna część bufora korzysta również z większego powrotu zimnej wody, a zatem może absorbować więcej ciepła słonecznego. W teście laboratoryjnym wykazano, że efektywność buforów można w ten sposób zwiększyć o ponad 30 % w przypadku tylko jednego obiegu grzewczego (patrz IHKS FACH.JOURNAL 2005/06: Szeregowe połączenie mieszanych obiegów grzewczych zwiększa wydajność, str. 115 i IHKS FACH.JOURNAL 2006/07: Wzrost wydajności dzięki mieszaczowi wieloportowemu, str. 104. Artykuł dostępny również pod adresem: www.ihks-fachjournal.de/artikel/2006-2007/mehrwege-mischer). rendeMIX 3×4 łączy teraz tę zasadę z metodą wykorzystania powrotu. Opisane powyżej dwa stany pracy wewnętrznego przełącznika rozdzielacza 2×4 - nadmiar wody (kierunek przepływu b) i brak wody (kierunek przepływu a) - są zoptymalizowane poprzez przekształcenie bufora z trzema przyłączami w przełącznik hydrauliczny: Do dolnej części bufora wpływa albo nadmiar zimnej wody (kierunek przepływu b), albo więcej zimnej wody (kierunek przepływu a). W praktyce remontowej często słyszymy o oszczędnościach sięgających 50 % dzięki wsparciu ogrzewania słonecznego. Cóż więc może być bardziej oczywistego niż
Zasada wykorzystania powrotu bez pompy przed rozdzieleniem systemu do kombinacji z dwustrefowym odprowadzaniem, tworząc w ten sposób optymalne rozwiązanie dla rynku renowacji solarnej: Komfort i wydajność bez dodatkowych wydatków na energię pomocniczą i instalację przy zastosowaniu rozdzielenia systemu w obiegu podłogowym!
Optymalne wykorzystanie energii słonecznej z separacją systemów w obiegu niskotemperaturowym
Zasada 2×4-jet polegająca na zastosowaniu zaworu nadmiarowego różnicy ciśnień ÜV60 w sekcji wyrównawczej z jednej strony i mieszacza regulacyjnego z drugiej może zostać przeniesiona do rendeMIX 3×4. Trzecie przyłącze do środkowego przyłącza buforowego tworzy tę sekcję wyrównawczą. Pompa w kotle napędza wodę grzewczą przez grzejniki. Powrót z grzejnika generuje zatem różnicę ciśnień, która jest prawie niezależna od jego natężenia przepływu, co pozwala na przepływ części przepływu objętościowego przez stronę pierwotną separacji systemu, gdy wejście E2 jest otwarte. Jeśli temperatura przepływu w obwodzie mieszania za separatorem systemu nie jest wystarczająca, przepływ gorącej wody z grzejników jest dodawany przez otwarcie wlotu E1; jeśli jednak temperatura jest zbyt wysoka, przepływ po stronie pierwotnej przez separator systemu jest dławiony przez zamknięcie wlotu E2.
Rezultatem, oprócz oszczędności na pompie obiegowej, jest
Niska temperatura powrotu w dolnej strefie zimnej bufora
a tym samym wysoki uzysk solarny i długą żywotność ciepłej wody użytkowej
w górnej gorącej strefie bufora, Rys. 5.
Autor
Dipl.-Ing Hans-Georg Baunach, dyrektor zarządzający
HG Baunach, Hückhelhoven
Pobierz artykuł techniczny w formacie PDF
