marktreport hydraulik Grafik 3 a + b: Wenn das Regelventilüberdimensioniert ist, verbessert ein Strangregulierventil die Charakteristik des Regelventils. a) Wie berechnet man den Druckverlust den ein Regelventil bei Nenndurchfluss aufweisen muss? b) Das Strangregulierventil stellt den Nenndurchfluss sicher. Die Charakteristik ist näher an der idealen gleichprozentigenKennlinie als ohne. Differenzdruckfühlers der leistungsgeregelten Pumpe nahe am weitest entfernten Verbraucher die höchste Energieeinsparung liefern. Dies bringt jedoch Probleme <strong>für</strong> die Verbraucher die sich in der Nähe der Pumpe befinden. Wurde nun das Regelventil entsprechend dem zur Verfügung stehenden Differenzdruck DH unter Nennbedingungen dimensioniert, dann ist dieser Kreis bei kleineren Differenzdrücken unterversorgt. Wurde das Regelventil jedoch auf diesen minimalen Differenzdruck DH dimensioniert, erreicht dieser Regelkreis bei Nennbedingungen eine zu hohe Durchflussmenge. Das Ventil hat eine schlechte Autorität. Als Kompromiss kann der Differenzdruckfühler in der Mitte der Anlage platziert werden. Damit kann man die Veränderungen des Differenzdruckes um mehr als 50 %, im Vergleich zu solchen Anlagen die über eine Drehzahl geregelte Pumpe ohne externen Fühler verfügen, reduzieren. Grafik 2c zeigt das Verhältnis zwischen der Wärmeleistung und dem Ventilhub <strong>für</strong> ein EQM Regelventil das so dimensioniert wurde, dass voll geöffnet die Nenndurchflussmenge bei einer Autorität von 0,25 besitzt. Wenn nun der zur Verfügung stehende Differenzdruck über den Regelkreis steigt, wird die Kennlinie des Regelventils so verändert, dass es zur Instabilität des Regelkreises kommt. In diesem Fall kann ein lokaler Differenzdruckregler verwendet werden um den Differenzdruck über das Regelventil konstant zu halten und die Autorität ist nahezu 1. Dimensionierung eines stetigen Regelventils Das Durchgangs Regelventil ist richtig dimensioniert wenn: 1. Der Nenndurchfluss bei voll geöff- neten Regelventil unter Nennbedingungen erreicht wird. 2. Die Autorität des Regelventils genügend hoch ist. Das bedeutet mindestens 0,25. Die erste Bedingung ist notwendig zur Vermeidung zu hoher Durchflüsse, die zu geringen Durchflüssen in anderen Kreisen führen, wenn die Regelventile über längere Zeiträume voll geöffnet sind. Dies passiert während der Inbetriebnahme der Anlage, aber genauso jeden Morgen nach der Nachtabsenkung, wenn der Verbraucher unterdimensioniert, wenn der Raumregler auf einen Maximalwert bei Heizungsanlagen oder einen Minimalwert bei Kälteanlagen eingestellt oder der Regelkreis nicht stabil ist. Um eine Autorität von 0,5 zu erreichen, muss das Regelventil den gleichen Druckverlust aufweisen wie die zu regelnde Strecke. Hat z.B. der Verbraucher mit den Rohrleitungen und den Einbauteilen einen Druckverlust von 20 kPa, sollte das Regelventil ebenfalls einen Druckverlust von 20 kPa aufweisen damit die Autorität 0,5 beträgt. Diese Berechnung kann aber nur dann korrekt durchgeführt werden, wenn neben der Durchflussmenge auch der Druckverlust des Verbrauchers und der zur Verfügung stehende Differenzdruck bekannt ist. Während die Menge meist vorliegt, fehlt jedoch oft die Information über den Differenzdruck. Dimensionierungsbeispiel Verbraucher: Nenndurchfluss: q = 5.800 l/h Druckverlust: DpL= 20 kPa Zur Verfügung stehender Differenzdruck: DH = 40 kPa Kleinster noch zulässiger Druckverlust des Regelventils DpV >= 0,25 DH dPVmin >= 0,25 40 kPa = 10 kPa Minimal erforderlicher Differenzdruck: DHmin = DpVmin + DpL + DpSTADmin DpSTAD min = 3 kPa DHmin = DpVmin + vpL + DpSTAD = 10 + 20 + 3 = 33 kPa DH = 40 kPa, und damit größer als DHmin. Die Auswahl der Regelventile erfolgt nach der Reynardreihe. Zur Verfügung stehen: 1,0 -1,6 -2,5 -4,0 -6,3 -10,0 – 16,0 - … Bei Nennmenge und voll geöffnetem Regelventil ergeben sich folgende Druckverlustwerte: Kvs dP(kPa) 4 210,3 6,3 77,2 10 33,6 16 13,1 Um den Nenndurchfluss bei Nennbedingungen zu erreichen, muss der Druckverlust des voll geöffneten Regel- ventils gleich groß sein wie der lokal zur Verfügung stehende Differenzdruck DH minus dem Druckverlust des Verbrauchers der Rohrleitung und den Einbauteilen (Grafik 3a). Welche Ventile sind am Markt <strong>für</strong> den Nenndurchfluss von 5.800 l/h verfügbar? Ein Regelventil das einen Druckverlust von 13 kPa aufweist und ein anderes das 33 kPa Druckverlust hat und ein drittes mit 77 kPa. Wenn nun aber 20 kPa <strong>für</strong> das Regelventil erforderlich sind, dann kann man kein Ventil mit einem Kvs Wert von 12,96 bekommen. Man muss das nächst Größere Ventil mit Kvs 16 wählen. Aus diesem Grund sind Regelventile normalerweise alle überdimensioniert. Ein Strangregulierventil wird dann verwendet, um den zu hohen Durchfluss zu reduzieren und es verbessert die Ventilcharakteristik ohne einen unnötigen Druckverlust zu erzeugen (Grafik 3b). qp Dpv = ( = (5800/100 16)² = 13,1 kPa 100 Kvs) Wenn nun das Regelventil dimensioniert wurde, muss man sich vergewissern dass die Autorität DpVc/DH ausreichend groß ist. DpVc/DH = 13,1/40 = 0,33 > 0,25 deshalb verwendbar. Wenn sie nicht ausreichend ist, muss man die Dimensionierung der Anlage überdenken und höhere Differenzdrücke und kleinere Regelventil zulassen. Würde man nun das Ventil mit einem Kvs Wert von 10 wählen, so hat das Ventil 33 kPa Druckverlust. Bei einem zur Verfügung stehenden Differenzdruck von 40 kPa würde sich nur mehr ein Durchfluss von 5.000 l/h <strong>für</strong> die Regelgruppe ergeben. Also um 14 % zu wenig. Erhöht man den Differenzdruck <strong>für</strong> diesen Kreis, so hat dies ebenfalls eine Auswirkung <strong>für</strong> alle anderen Regelkreise. Hat man <strong>für</strong> einen Regelkreis den Differenzdruck festgelegt, so ist der Differenzdruck auch <strong>für</strong> alle anderen Regelkreise gegeben, außer man verwendet Differenzdruckregler. Da aber das gewählte Regelventil nun einen geringeren Kvs Wert hat, als dies theoretisch notwendig wäre und damit einen bei Nennmenge zu geringen Widerstand hat, würde die Durchflussmenge bei einem Differenzdruck von 40 kPa auf 6.300 l/h ansteigen. Um dies zu verhindern ist der Einsatz eines Strangregulierventils erforderlich. Dies muss einen Druckverlust aufweisen von: DpSTAD = DH – Dpv – DpL = 40 kPa – 13,1 kPa – 20 kPa = 6,9 kPa 5.800/ 100 x √6,9 = 22,08 qp Kv STAD = = 100 x √Dp STAD Bei einem STAD 2“ ergibt dies Handradposition 3,06. DI Norbert Ramser, Tour & Andersson F 14 Heizung Lüftung Klimatechnik – 1-2/2011 Heizung Österreichs einzige spezialisierte Fachzeitschrift <strong>für</strong> die Bereiche Heizung, Lüftung, Klima- und Kältetechnik Lüftung Klimatechnik
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