Regulering og konceptløsninger - Buildingcontrol Danmark

Regulering og konceptløsninger 

Bjarne Andreasen 

Hydronic College 

@ 

BUILDINGCONTROL DANMARK Medlemsmøde nr. 39 

TA Hydronic College 1

Produced by TA Hydronic College vælges 

Produced by TA Hydronic College 

Valg af reguleringsventil Kvs 

Ventil DN 

og Kvs 

l ofte ft på å 

baggrund af tommelfingerregler 

med generelt P på 10 kPa 

Mål for varme- og køleanlæg 

Varme- og køleanlæg skal bl.a. tilfredsstille 2 krav: 

11. Levere optimal komfort 

2. Opnå mål 1 ved minimal brug af energi 

Produktion Distribution Terminal units 




Hydronisk regulering 

I teorien skal moderne reguleringsteknologi og CTS 

systemer kunne bidrage til at opnå disse to mål 

I praksis viser det sig ofte at avanceret reguleringsteknik 

kan føre til reduceret komfort og øget energiforbrug. 

I mange tilfælde findes problemerne og 

dermed løsningen i det hydroniske 

kredsløb 

Typiske symptomer på hydroniske fejl 

For varmt i enkelte dele af bygningen, for koldt i andre 

Problemer ved opstart p og g store ændringer g i belastning g 

Installeret effekt kan ikke 

overføres 

Rumtemperaturen svinger 

Højere energiudgifter end 

beregnet 




Regulering af rumtemperatur 

Kære passager: 

P.g.a. central aircondition kan vi ikke 

regulere temperaturen i loungen. 

Venligst bær over med os. 

Tak! 

Betydningen af at kunne måle 

Beijings internationale lufthavn 

"When you can measure what you are speaking about and 

express it in numbers you know something about it; but when 

you cannot measure it, when you cannot express it in numbers, 

your knowledge is of a meager and unsatisfactory kind kind. " 

Lord Kelvin, 1883 

”Når du kan måle det du taler om og udtrykke 

det i tal, da ved du noget om det; men kan du 

ikke måle det og udtrykke det i tal, da er dit 

kendskab meget lille og utilfredsstillende" 

Lord Kelvin, 1883 



Det er vigtigt at opdage fejl på et tidligt tidspunkt 

Ved at indregulere kan man opdage mange hydroniske fejl: 

Tilstoppede ventiler og filtre 

Fejlkobling af fremløb og retur 

Sammenklemte rør 

Delvis eller helt lukkede afspærringsventiler 

Blokerede kontraventiler 

Pumper der roterer forkert 

Ved at afdække disse fejl ved indregulering, kan de rettes i 

tide og før det bliver en bekostelig affære 

51% 

% af varmesææsonen 

under 50% beelastning 

København 

% af kølesæsonen 

under 50% belastniing 


72% 

Variationer i differenstryk 

Belastning [%] 

50 % 

Belast. 

Anlægsdiagnose er en af hovedformålene 

med balanceringsventiler 

Varme 

Emission p rør 

120% 

100% 

80% 

60% 

40% 

20% 

2 

P 

q 

TA Hydronic College 4 

100% % 

Belastning[%] 0% 

0% 

0 

0 

10 

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 

0% 50% 100% 150% 

Flow 

200% 

0% 20% 40% 60% 80% 100% 

Flow 

20 

30 

40 

50 

60 

70 

Ved konstant 

Fremløbstemp. 

20 % 

flow 

80 

Trykfald reduceret til 4 % af 

90 

100 

Køl 

beregnet niveau 

80% 

60% 

40% 

20% 

4% tryktab



100 kPaa 

Føler 

k1 

Variationer i differenstryk 

Pumpetryk 

Lavt flow (halv last) 

Reguleringskredsen 

x 

Sæt-punkt U 

H 

Ved lavt totalt flow, påvirkes næsten 

alt tryk i reguleringsventilerne 

Omdrejningsstyrede pumper 

løser kun delvist dette 

problem 

0.96*65 kPa+0.96*20 kPa ≈ 82 kPa 

(trykstigning i ventilen, ved halv last) 

15 kPa i reguleringsventilen 

20 kPa i kredsen 

Løfte- 

Regulering Aktuator Ventil Apparat Effekt Rum 

højde 

Signal 

Flow 

afgiv. 

k2 k3 

k4 e k5 

x = 

0 - 10 volts 0-100% 0-100% 0-100% x 

U - x 

k4 

k3 

x = værdi 

k2 Føler 


k1 

k5 

Forstyrelser



Føler 

k1 

Reguleringskredsen 

x 

Sæt-punkt U 

Løfte- 

Regulering Aktuator Ventil Apparat Effekt Rum 

højde 

Signal 

Flow 

afgiv. 

k2 k3 

k4 e k5 

x = 

0 - 10 volts 0-100% 0-100% 0-100% x 

U - x 

x = værdi 

Effektafgivelse i % Flow i % Effektafgivelse i % 

100 

100 

100 

90 

90 

90 

80 

80 

80 

70 

70 

70 

60 

50 

+ 

60 

50 

= 

60 

50 

40 

40 

40 

30 

30 

30 

20 

20 

20 

10 

10 

10 

0 

Flow i % 

0 

Åbning i % 

0 

Åbning i % 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 

qp 

H 

45 kPa 

Apparatkarakteristik Reguleringsventil karakteristik 

Reguleringsventilens autoritet 

20 kPa 

pV 

STAD 

5 kPa 

C 

20 kPa 

20 

 

 

0 0, 

44 

( 20 

20 

5) 

 

Helt åben reg.ventil ved dim. flow 

Hel lukket reguleringsventil 


P 

P 

Autoriteten viser hvor meget differenstryk 

der skabes over reguleringsventilens kegle 

når den lukker 

Forstyrelser 

Størrelsen af autoritet indikerer hvor effektivt 

reguleringsventilen kan reducere flowet når 

den lukker.



Forvrængning af reguleringsventil karakteristik 

Desto større trykvariation i ventilen, 

jo mindre bliver autoriteten og desto større 

bliver forvrængningen af karakteristikken. 

Flow % 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0.1 0.25 0.5 1 

0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 

Løftehøjde % 

Reguleringsventil med Equalpercentage 

characteristic (EQM) 

også kaldet logaritmisk karakteristik 

Ustabil 

regulering 

0 0.25 0.5 1.0 


Dårlig 

Ok til 

god optimalt 

Mindste 

acceptable 

autoritet 

Autoritet i en 2-vejs ventil (variabelt flow) 

 

 

P 

Konstant når ventil Kvs er valgt 

i helt åben reguleringsventilveddesign 

flow 

P 

i helt lukket reguleringsventil 

Variabel, afhænger af flow i rørnettet 

og derfor direkte på åbningsgraden af alle 

andre reguleringsventiler. 

I distribution med variabelt flow, bliver autoriteten 

i reguleringsventiler også variabel.



Autoritet i en 2-vejs ventil (variabelt flow) 

Eksempel: 

100 kPa 

Pumpetryk 

Lavt flow (halv-last) 

Reguleringsevne 

Autoritet ved design betingelse: 

≈ 15/(15+20) = 0.43 

Autoritet ved halv-last: 

= 15/(15+20+0.96*65) = 0.15 ! 

15 kPa i ventilen 

20 kPa i kredsen 

Reguleringsevne (Ra)= andel mellem Kvs og den Kv som 

korresponderer med minimum regulerbar åbning i ventilen. 

Normal reguleringsevne: 25-30 for Equal-percentage ventiler 

Min regulerbar er 4% af max flow 

(ved samme Dp) 

Min regulerbar varmeafgivelse er ca. 10% 

Mere generelt, mindste regulerbare flow er givet af: 

q 

q 

R 

a 

max 

 

0.96*65 kPa+0.96*20 kPa ≈ 82 kPa 

ekstra kt tryk t ki i ventilen tilved dhl halv llast t 

Reel karak. 

min Hvor q max = 100% hvis ventilen ikke er overdim. 




Overdimensionering af reguleringsventiler 

Reguleringsventiler findes kommercielt tilgængeligt med ca. 60% stigning i Kvs 

jf. Reynard serien: 

H 

pV 

For et flow på 6 m³/h, vil tilgængelige ventiler skabe et 

design trykfald pV af: 

14, 36 eller 91 kPa, ingenting imellem. 

Konklusion: 

Reguleringsventiler er generelt overdimensionerede 

overdimensionerede. 

For at opnå design flow når reguleringsventilen er helt 

åben, må en balanceringsventil trimmes til samlet 

nødvendigt trykfald. 

Effekten af p variationer på et apparat 

p variationer forvrænger ventilens karakteristik den ulineære karakteristik i en 

unit kompenseres ikke længere af reguleringsventilens karakteristik. 

Reguleringsevne 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

0 

Effektafgivelse i % 

Hx10 

Hx4 

Design 

Ventil karakteristik 

EQM =0.33 R=25 

åbningsgrad 

Control valve lift 

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 




Reguleringsventilens autoritet 

For at opnå god regulering anbefales det at opfylde to krav til autoritet: 

1.Vælg reguleringsventilen med en Kvs-værdi med design ≥ 0.5 

2.Kontroller at min ≥ 0.25 

H p V 

prør 

p STAD 

p C 

Regel nr 1: 

pV ≥ pC + prør + pSTAD eller 

pV ≥ 0.5 × H 

design ≥ 0.5 

H 


p rør 

Regel nr 2: 

p V ≥ (p rør + p C)/3 

or 

p V ≥ 0.25 × H 

min ≥ 0.25 

Forbedret regulering ved rigtig dimensionering 

Eksempel: 

H 

p rør = 100 kPa 

Regel nr 1: 

For at opnå design autoritet på 0.5: 

H 

p i reguleringsventilen l i til må å være ½ H H 

Da p rør + p unit = 22 kPa, må 

p i reguleringsventil = 22 kPa 

Totalt pumpetryk = 122 + 22 = 144 kPa 

design = 0.5 men min = 0.15 

p unit = 22 kPa 

p coil 

IDE 

Sikre design autoritet på mindst 

0.5 og minimum autoritet på 

0.25 i alle reguleringsventiler. 

 

design 

 

 

min 

P 

 

Helt åben reguleringsventil 

og design flow 

H 

PHelt åben reguleringsventilogdesign 

flow 

Regel nr 2: 

For at sikre en minimum autoritet på 0.25: 

p i reguleringsventilen l i til må å være ¼H ¼ H 

Da p rør + p unit = 100 + 22 = 122 kPa, må 

p i reguleringsventil = 40.6 kPa 

Totalt pumpetryk = 122 + 40.6 = 162.6 kPa 

design = 0.66 og min = 0.25 

H



Forbedret regulering med reduceret pumpetryk 

Eksempel: 

H 

p rør = 95 kPa 

p unit = 22 kPa 

Dimensionering af reg.ventil med differenstrykregulator: 

For at opnå projekteret autoritet på 0.5 og min på 0.25: 

p i reg.ventilen må være ½ H og ¼ af stabiliseret p 

Da p rør + p unit = 22 kPa, må 

p i reguleringsventil = 22 kPa 

design = 0.5 and min = 0.45 

5 kPa 

Pumpetryk p y ( (kPa) ) 


200.00 

150.00 

100.00 

8 % reduceret 

pumpetryk 

Totalt pumpetryk = 95 + min p i pC (5 kPa) +5 + 22 + 22 = 149 kPa 

50.00 

Hvordan virker et trykaflastet modul? 

H 

Måleventil 

Flow måling 

Differenstrykstabilisering 

0.00 

+ 

p regulator 

- 

+ 

DP 

- 

162.6 kPa 

149 kPa 

Flow



p regulatorens placering 

Beroende på projektets struktur kan p regulatoren placeres: 

På stigerør, På kredse, På reg.ventiler. 

kredse 

Herved opnås trykuafhængige 

moduler ventiler. 

Valg af optimal løsning… 

Opdel anlægget i moduler 




Valg af optimal løsning…(1) 

eller 


p regulator for 

hver 

reguleringsventil 

Parametre: 

On-off eller modulerende 

regulering, p i rør; længde 

på kredsrør 

Materiale investering 

p regulatorer 

på moduler 

Parametre: 



på kredsrør 





+ 

eller 

VSP Pumps versus autoritet 

p regulatorer 

på hovedstreng 

Parametre: 



på kredsrør 



Pumpeomkostninger 




Pumpetryk 

C0 

 

×0.7 

× 1.4 × 0.5 

Pumpetryk Flow 

Virkningsgrad 


× 0.5 

= × 0.5 

Pumpetryk Flow 

Virkningsgrad 


Pumpetryk 

C0 

 

Flow Flow 

Systemer med variabel flow reducere naturligt omkostningerne ved dellast 

Pumper med variabel hastighed sænker yderligere omkostningerne ved 

forskellige typer af pumpekurver når flow reduceres 

Variable speed pumper (VSP) regulering 

Mål: 

Maksimal reduktion af pumpeomkostninger 

samtidigt opretholde et 100% operationel køle- og varmesystem 

Hvilke pumperegulering bør vælges? 

Hvis der anvendes decentral sensor, hvor skal den så placeres? 

VSP 

p sensor ? 

VSP 

p sensor ? 

VSP 

p sensor ?



H 0 = H d 

VSP – konstant tryk eller proportional tryk? 

Pumpetryk [kPa] (konstant) 

H d 

Differenstrykket stiger hovedsagelig i 

slutningen af kredsen ved dellast 

H 0 = ½ H d 

Pumpetryk [kPa] (proportional) 

Flow [%] Flow [% 

integrated sensor or remote sensor at the end ? 

(constant head) 

Dp 

H 0 = H d 

Pumpetryk [kPa] (sensor @ pump) 

H d 

Flow [%] 

Differenstrykket stiger hovedsagelig i 

slutningen af kredsen ved dellast 

H 0 = H d -Dp p 


H d 

Differenstrykket falder i stort set til 

alle kredse ved dellast, fører til 

underflow i disse kredse! 

Pumptryk [kPa] (remote sensor) 

H d 

Flow [%] 

Differenstrykket falder i stort set til 

alle kredse ved dellast, fører til 

underflow i disse kredse! 

Dp p



VSP og p reguleringsventiler 

Hvis der anvendes hastighedsregulerede pumper, er der så behov for 

differenstryksregulering? 

Afhængig af pumpe regulering og placering af kredsen i anlægget, anlægget 

Hvordan påvirkes ventil autoritet ved forskellige laster? 

Under hvilke betingelser opstår minimum autoritet? 

Anlægseksempel: 

N qT M 

F 

G 

H 

I 

J 

R L 

S 

F 

G 

H 

I 

J 

A 

B 

C 

D 

E 

K 


A 

B 

C 

D 

E 

Antagelse: 

Alle kredse har simultant 

reduktion i last 

Anlægseksempel ved design betingelser 

N 

q T 

M R 

150 kPa 

F 

G 

H 

I 

J 

L 

100 k Pa 

S 

F 

G 

H 

I 

50 kPa 

J 

A 

B 

C 

D 

E 

40 kPa 

K 11 0 kPa 

20 kPa 

A 

B 

C 

D 

E

Pumpetryk [kkPa] 




250,00 

200 200,00 00 

150,00 

100,00 

50,00 

0,00 

250,00 

200 200,00 00 

150,00 

100,00 

50,00 

0,00 

Variable speed pumpe – Konstant tryk 

N qT M 

F 

G 

H 

pRJ = 

50 kPa 

I 

J 

R L 

H d = 150 kPa 

H 0 = H d 

S 

0 20 40 60 80 100 120 

F 

G 

H 

I 

J 

A 

B 

C 

D 

E 

K 

Flow [%] 

A 

B 

C 

D 

E 

p RA = 110 kPa 

Min. autoritet 

(forbedret en 

smule) 

ved min. flow 

i anlægget 


Tilgænggelig 

p [kPa] 

Autooritet 

160,00 

H0 140,00 

120,00 

100,00 

80,00 

60,00 

40,00 

20,00 

0,00 

0,60 

0,50 

0,40 

0.33 

0,30 

0,20 

0,10 

0,00 

H J 

H A 

0 20 40 60 80 100 

0.13 

Variable speed pump – Proportionalt tryk 

N qT M 

F 

G 

H 

pRJ = 

50 kPa 

I 

J 

R L 

H d = 150 kPa 

H 0 = ½ H d 

S 

0 20 40 60 80 100 120 

F 

G 

H 

I 

J 

A 

B 

C 

D 

E 

K 

Flow [%] 

A 

B 

C 

D 

E 


Min Min. autoritet a toritet 

(forbedret) 

ved medium last. 

Afhængig af 

kreds placering 

og undrflow på 

de første kredse. 

Tilgænggelig 

p [kPa] 

Autooritet 

120,00 

100,00 

80,00 

H0 60,00 

40,00 

20,00 

0,00 

0,70 

0.67 

0,60 

0,50 

0,40 

0,30 

0,20 

0,10 

0,00 

Flow [%] 

J 

A 

0 20 40 60 80 100 

Flow [%] 

H J 

H A 

0 20 40 60 80 100 

0.27 

0.23 

Flow [%] 

 

J 

0.48 

A 

0 20 40 60 80 100 

Flow [%] 

100 kPa 

40 kPa 

0.5 

05 0.5 

100 kPa 

40 kPa 

05 0.5 

0.5





Variable speed pumpe – Remote sensor ved 

sidste stamme 

250,00 

200 200,00 00 

150,00 

100,00 

50,00 

0,00 

N qT M 

F 

G 

H 

pRJ = 

50 kPa 

I 

J 

R L 

H d = 150 kPa 

S 

H 0 = H d -Dp RK 

F 

G 

H 

I 

J 

A 

B 

C 

D 

E 

pK RK = 40 kPa 

0 20 40 60 80 100 120 

Flow [%] 

A 

B 

C 

D 

E 



Tilgænggelig 

p [kPa] 

p sensor på sidste streng 

Autooritet 

Min. autoritet 

forbedret (eller ej) 

ved min. flow, 

afhængig af kreds 

placering og rør p 

120,00 

H0 100,00 

80,00 

60,00 

40,00 

20,00 

0,00 

0,60 

0,50 

0.45 

0,40 

0,30 

0,20 

0,10 

0,00 

H J 

H A 

0 20 40 60 80 100 

0.18 

Flow [%] 

100 kPa 

40 kPa 

0.5 

J 05 0.5 

A 

0 20 40 60 80 100 

Variable speed pumpe – Remote sensor ved 

sidste unit 

250,00 

200 200,00 00 

150,00 

100,00 

50,00 

0,00 

N qT M 

F 

G 

H 

pRJ = 

50 kPa 

I 

J 

R L 

H d = 150 kPa 

H 0 = H d -Dp RA 

S 

F 

G 

H 

I 

J 

A 

B 

C 

pK RK = 40 kPa 

0 20 40 60 80 100 120 

D 

E 

Flow [%] 

A 

B 

C 

D 

E 


Tilgænggelig 

p [kPa] 

Autooritet 

Autoriteten bliver 

uden mening p.g.a. 

Design flow kan 

ikke længre 

opretholdes ved 

dellast 

120,00 

H0 100,00 

80,00 

60,00 

40,00 

20,00 

0,00 

1,40 

1,20 

1,00 

0,80 

0,60 

0,40 

0,20 

0,00 

Flow [%] 

H J 

H A 

0 20 40 60 80 100 

Flow [%] 

J 

A 

0 20 40 60 80 100 

Flow [%] 

100 kPa 

40 kPa 

0.5 

0.5



VSP og regulerbarhed 

VSP er tiltænkt til maksimal besparelse i pumpeomkostninger 

ved varierende laster og variabelt flow i anlægget. 

VSP kan kun påvirke hvor de er installeret, på det totale flow som 

passere gennem dem, baseret på p målt et sted af p sensor. 

VSP kan i sig selv ikke garantere stabil rumtemperatur 

regulering spredt i anlægget, upåagtet reguleringsform og sensor 

placering. 

Differenstryk regulatorer er påkrævet til at beskytte 

reguleringsventiler imod store variationer i differenstryk på grund af 

variationer i anlæggets last…. 

… og det fører til ganske interessante energi besparelser. 

Remote VSP p sensor med p regulatorer 

p BV 

3 kPa 

Fuld last (design betingelse) 

Pumpetryk 

48 kPa 

Dp Stabilized 

Dp BV 

Dp DpC 

Dp Stabilized 

20 kPa 

p DpC 

25 kPa 

20 kPa 20 kPa 

3 kPa 3 kPa 

VSP 

p sensor 

Pumpetryk 

29.6 kPa 


p DpC 

15 kPa 

p DpC 

5 kPa 

VSP 

p sensor 

Halv last (20% flow) 

Dpp Stabilized Stabilized 

Dp BV 

Dp DpC 

VSP 

p sensor 

… tæt på 40% reduktion i pumptryk ved halv last



Remote VSP p sensor med p regulatorer 

Regler for optimal besparelse i pumper og fastholdelse af regulerbarhed: 

1. Benyt dynamisk balancering med p regulatorer på hver kreds eller hver unit med 

PIBCV 

2. Installer VSP p sensor på indeks kreds/unit 

3. Juster sætpunktet til VSP til det største nødvendige differenstryk iblandt 

stabiliserede kredse/units. 

15 kPa 

VSP p sensor set-point: 

30 kPa 

+ 3kPa for BV 

+ min Dp of DpC 


30 kPa 

18 kPa 

30 kPa 

Optimal besparelse og regulerbarhed 

15 kPa 

24 kPa 

God autoritet sikret til alle reguleringsventiler med p regulatorer på 

hver kreds eller unit med PIBCV 

Pumpe tilpasning og besparelse med VSP p sensor på indeks kreds. 

Komplet p p beregning af distribution anbefales 

TA Select 

VSP 

p 

sensor


Thank you for your 

attention !

Regulering og konceptløsninger - Buildingcontrol Danmark

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?