„A fűtéstechnikai berendezések tervezése során általában nincs lehetőség szabályozástechnikus igénybevételére, hanem szinte kizárólag a berendezések gépész tervezője tervezi a szabályozásokat. Sőt, mivel ma épületgépészeti rendszer szabályozó berendezés nélkül elképzelhetetlen, a szabályozás megtervezése az épületgépész egyik nélkülözhetetlen feladatává vált. Természetesen ez nem azt jelenti, hogy minden egyes tervezés során a tervezőnek szabályozástechnikai és dinamikai vizsgálatokat kell végeznie, hiszen a különböző feladatokhoz a katalógusokban javasolt készülékek többnyire megfelelő eredményt adnak. A tervezés azonban nem azonos a katalógusban szereplő készülékek mechanikus kiválasztásával, hanem azon kívül, hogy a szabályozástechnikai alapfogalmakkal tisztában kell lenni, döntő, hogy a tervező ne statikusan gondolkozzon, hanem rendszerét folyamatában szemlélve, kis terhelések, változó üzemviszonyok között is jó berendezést tervezzen.” – Dr. Lipták A.: Mérés, Szabályozás és vezérlés az épületgépészetben Hőellátás, 1983.

Egyutú motoros szabályozó szelep méretezése a gyakorlatban

A következőkben kiválasztjuk a megfelelő „kvs” értékű motoros szabályozó szelepet. Az alábbi számításoknál már megtörtént a hidraulikai méretezés, tehát ismert a szivattyú emelőmagassága (60 kPa), illetve az adott pontban rendelkezésre álló nyomáskülönbség is (45 kPa).

Méretezési alapadatok:

• „C” jelű fogyasztó tervezett térfogatárama: 72 m³/h,
• fogyasztói hőfoklépcső („t_s”/”t_r”): 15/18 °C,
• „tp” primer előremenő hőmérséklet: 6 °C,
• primer szivattyú emelőmagassága: 60 kPa,
• rendelkezésre álló ΔH: 45 kPa (1. ábra).

A szükséges minimum nyomáskülönbség meghatározása

• „V” jelű motoros szabályozó szelep tervezett térfogatárama (q_p) az energia megmaradás törvénye alapján:
  q_p x (t_p-t_r) = q_s x (t_s-t_r) >>> qp = 72 x (15-18) / (6-18) = 18 m³/h,
• ha a min. gyakorlati autoritás (β_min)= 0,25 akkor a „V” motoros szabályozó szelepen a min. szükséges hidraulikai ellenállás: Δp_szüks= 60 x 0,25 = 15 kPa,
• illetve ha a rendelkezésre álló „dH” 45 kPa és a „STADP” jelű primer beszabályozó szelepen a megfelelően pontos mérés miatt min. 3 kPa fojtás szükséges, akkor „V” motoros szabályozó szelepen a min. szükséges hidraulikai ellenállás: Δp_szüks= 45-3 = 42 kPa.

A motoros szabályozó szelepen a fenti két módszerrel kiszámított nyomáskülönbség közül a nagyobbat veszszük figyelembe. Ha motoros szelep „kvs” értékének kiválasztása után nincs meg a min. 15 kPa nyomáskülönbség – biztosítandó a β_min= 0,25 min. gyakorlati autoritást –, akkor csoportos nyomáskülönbség stabilizálásra (STAD-STAP szeleppár), vagy PIBCV kombinált szelepre (FUSION-P, TBV-CMP, COMPACT-P, KTM) van szükség. Ennek részleteiről következő cikkünkben lesz szó.

A motoros szelep kiválasztása a „kvs” érték alapján

(Képlet)

• azaz a szükséges „kvs” érték 27,75. A fenti egyszerűsítő képletben a tömegáram [l/h]-ban, míg a nyomáskülönbség [kPa]-ban alkalmazandó!
• Az előző cikkünk (2015/8-9. lapszám) 2. ábrája alapján látható, hogy a rendelkezésre álló Reynard szerinti „kvs” sorozatból vagy a 25-ös vagy a 31,5-ös értéket választhatjuk. A kvs = 31,5 (típus CV216 RGA DN50) értékkel visszaszámolva a „V” jelű motoros szabályozó szelep ellenállása tehát: ΔpV = 32,6 kPa.
• A rendelkezésre álló 45 kPa-os nyomáskülönbségből tehát 32,6 kPa-t a motoros szabályozó szelepen használunk fel, a többit, azaz 45-32,6 = 12,4 kPa-t a „STADP” jelű beszabályozó szelepen kell lefojtanunk, hogy beszabályozott legyen a hidraulikai hálózat (a csővezetéki ellenállásokat elhanyagoltam).

A motoros szabályozó szelep autoritásának ellenőrzése

• A β_max = 32,6 / 45 = 0,72 max. gyakorlati autoritást kiszámolva látható, hogy a szükséges 0,5-ös értéket jóval meghaladjuk.
• A β_min = 32,6 / 60 = 0,54 min. gyakorlati autoritást kiszámolva látható, hogy az autoritás részterhelésen is a szükséges 0,25-ös érték felett van.

Megállapítható tehát, hogy a kvs=31,5 érték kiválasztásával mind teljes terhelésen (max. gyakorlati autoritás), mind részterhelésen (min. gyakorlati autoritás), sikerült az autoritást a megfelelő értéken tartani. Ez segíti a szabályozott szakasz pontos, stabil szabályozását.

A motoros szabályozó szelep méretezése programmal

Az előzőekben láthattuk, hogy milyen fontos a teljes hálózat hidraulikai méretezése, hiszen a motoros szabályozó szelep kiválasztásához ismernünk kell az adott pontban rendelkezésre álló nyomáskülönbséget. Ha ez nem adott, akkor a motoros szabályozó szelepet nem, mint rendszerelemet, hanem csak, mint egyedi, hidraulikai szerelvényt tudjuk kiválasztani. Ebben lehet segítségünkre a TA Select 4 program (2. ábra). Itt nem csak a megfelelő szeleptestet lehet kiválasztani, hanem a hozzátartozó meghajtót is. Így felvilágosítást kaphatunk a szeleptestet és a meghajtót együtt jellemző, ún. zárási nyomáskülönbségről, a tápfeszültségről (pl. 24V), a bemenő jelről (pl. 0-10V) stb.

Azonban a különböző autoritások figyelembe vételére csak a teljes hidraulikai hálózat méretezésével van lehetőség. Ehhez ajánljuk a HECOS hidraulikai méretező programunkat (3. ábra).

Ebben a programban a grafikus megjelenítés egyben függőleges csőterv vagy kapcsolási rajz is lehet (ACAD^® formátumba konvertálva), illetve a táblázatokban (4. ábra) többek között megtalálhatók a méretezett motoros szabályozó szelepek min. és max. gyakorlati autoritásai is. Ha a min. gyakorlati autoritás kisebb, mint 0,25, azt a program színes számokkal jelzi. Ebben az esetben érdemes egy „kvs” mérettel kisebb szelepet választani.

***

1. ábra. Befecskendező kapcsolás (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
2. ábra. Motoros szabályozó szelep és meghajtó választás a TA Select 4 segítségével (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
3. ábra. A HECOS grafikus felülete (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
4. ábra. A HECOS by TA Hydronics méretezési táblázatai az autoritásokkal (Forrás: IMI Hydronic Engineering)