belépés / regisztráció
2020. november 30. hétfő
Aktuális lapszám

Tichelmann-rendszer = automatikus beszabályozás? II.

Cikksorozatunk első részében a Tichelmannrendszerű elosztóhálózatok csővezetéki hosszait, a beruházási költségeket, a hálózat viselkedését különböző nyomásesésű, illetve számú fogyasztó esetében vizsgáltuk. Jelen cikkünkben folytatjuk a Tichelmann-rendszerek bemutatását, azok alkalmazásának feltételeit, illetve korlátait. A kisördög a részletekben rejlik!

 

A Tichelmann-rendszerű elosztóhálózatok beszabályozása statikus (kézi) beszabályozó szelepekkel

A kézi beszabályozó szelepekkel rendelkező hidraulikai elosztóhálózatok esetében a hidraulikai beszabályozási módszerek, vagyis a helyszínen, meghatározott szisztéma szerint elvégzett beszabályozási technikák mindegyike az ún. arányossági törvényen alapszik.

A hidraulikai beszabályozás tervezésekor a sugaras (direkt) elosztóhálózatot hidraulikai modulokra kell felosztani: hidraulikai modulnak tekintjük a párhuzamosan kapcsolt fogyasztók csoportját (1. ábra).

A modulon belül a modul összes közvetítő közeg térfogatáramot a piros színű beszabályozó szelepek osztják szét az 1-5 számú fogyasztók között, az előírt arányban. A modul tervezett összes közvetítő térfogatáramát a kék színű, ún. partner beszabályozó szeleppel kell beállítani (1. ábra).

Az arányossági törvény értelmében a piros színű beszabályozó szelepeken a térfogatáramok olyan arányban emelkednek, illetve csökkennek, amilyen arányban a kék színű, ún. partner beszabályozó szelepen változtatjuk a modul összes közvetítő közeg térfogatáramának mennyiségét.

Amennyiben a modulban például a 3-as számú fogyasztó szabályozó szelepét lezárjuk (2. ábra), úgy a fogyasztó mögött a 4-es és 5-ös számú fogyasztókon a térfogatáramok azonos arányban növekednek, míg az 1-es és 2-es számú fogyasztókon a közvetítő közeg térfogatáram változásának mértéke különböző.

A 2. ábra kék számokkal jelzi a változás előtti, piros számokkal a változás utáni térfogatáramokat. A 3-as számú fogyasztó kizárása előtt mindegyik fogyasztón azonos, V közvetítő közeg térfogatáram halad át, míg a változás után ez a térfogatáram V’-re emelkedik. Tételezzük fel, hogy V’/V aránya állandó, így az elosztóhálózati csővezetéki szakaszok térfogatárama – a csővezetéki szakaszokhoz tartozó fogyasztók számának függvényében – 5V, 4V… 1V, illetve 5V’, 4V’… 1V’. A 2. ábrán látható, hogy a 3-as számú fogyasztó utáni elosztóhálózati csővezetéki szakaszokon a térfogatáramok azonos arányban változnak (zölddel jelölve), vagyis a 2V térfogatáram 2V’, az 1V térfogatáram 1V’ értéket vesz fel. A 3-as fogyasztó előtt lévő fogyasztók térfogatáram változásának aránya viszont különböző mértékű lesz, hiszen itt az elosztóhálózati cső vezetéki szakaszok térfogatárama (pirossal jelölve) 5V-ről 4V’-re, 4V-ről 3V’-re, illetve 3V-ről 2V’-re változik, ha a V’/V térfogatáram arányt állandónak feltételezzük.

A 3. ábra egy Tichelmann-rendszerű modul térfogatáramainak változását szemlélteti – a 2. ábrához hasonlóan – a 3-as számú fogyasztó kizárása előtt, illetve után. Az ábrán jól látható, hogy a zölddel jelölt csővezetéki szakaszokon – hasonlóan a 2. ábra jelöléseihez – a térfogatáram változásának aránya azonos, viszont a pirossal jelzett szakaszokon a térfogatáram változásának aránya eltérő, amennyiben a V’/V térfogatáram arányt állandónak feltételezzük. Ennek következtében a 3-as fogyasztó előtt és után lévő, piros jelű csővezetéki szakaszokon a térfogatáram változásának aránya különböző lesz: vagyis az 1, 2, 4 és 5 jelű fogyasztóknál a rendelkezésre álló nyomáskülönbség, illetve térfogatáram eltérő mértékben változik, akár a 3. fogyasztó előtt, akár utána helyezkednek el.

Mivel a Tichelmann-rendszerű hálózatokban nem „működik” az arányossági törvény, így ezekben a rendszerekben sajnos egyetlen beszabályozási módszer sem alkalmazható: úgymint arányos, kompenzációs, TA Balance vagy TA Wireless módszer. Vagyis a Tichelmannrendszerű elosztóhálózatokat csak előzetes hidraulikai méretezés és beszabályozási terv alapján, vagy ún. helyszíni „próbálgatós” módszer szerint lehet beszabályozni, amennyiben a hálózat statikus (kézi) beszabályozó szelepekkel rendelkezik.

Tichelmann-rendszerű, változó térfogatáramú hálózatok viselkedése

Albert Tichelmann, a róla elnevezett elosztóhálózatok viselkedését állandó térfogatáramú rendszerekben tudta vizsgálni, napjainkban viszont többségében már változó térfogatáramú hálózatok épülnek.

A változó térfogatáramú Tichelmann-rendszerű elosztóhálózatokat két esetben vizsgálhatjuk:

  • amikor a fogyasztók terhelése egyidejűleg, azonos mértékben változik,
  • amikor a fogyasztók terhelése különböző mértékben változik.

Az első esetben, amikor az egyforma fogyasztók terhelése egyidejűleg, azonos mértékben változik a Tichelmann- rendszerű modulban, a 4. ábra szerinti nyomáskülönbség szabályozás esetében a fogyasztóknál rendelkezésre álló nyomáskülönbség – a különböző terhelési állapotokban – elméletileg nem változik, vagyis ebben az esetben a Tichelmann-rendszer viselkedése ideálisnak mondható, mivel AB és CD nyomáskülönbségek elméletileg azonosnak tekinthetők (5. ábra).

A gyakorlatban viszont a fogyasztók terhelése ritkán változik egyidejűleg és azonos mértékben, így szükségszerű, hogy megvizsgáljuk a második esetet is, amikor a fogyasztók terhelése nem egyidejűleg, hanem eltérő időben és különböző mértékben változik.

A táblázat a 6. ábra szerinti sugaras és Tichelmann-rendszerű változó térfogatáramú elosztóhálózatok térfogatáramait mutatja be, amikor az 1-5 (a./ eset) illetve a 6-10 (b./ eset) jelű fogyasztók vannak lezárva. A táblázat celláiban az adott üzemállapothoz tartozó legnagyobb, legkisebb, illetve összes térfogatáramok vannak feltüntetve. Ideális állapotnak tekintendő, amikor a Vmax és Vmin térfogatáramok 100%-os, az összes térfogatáram pedig 50%-os értéket vesznek fel. Vizsgálatunkat különböző ’C’ számú modul esetében végeztük el.

A rendszer ’C’ száma a fogyasztó teljes nyomásesésének és a nyomáskülönbség stabilizálás helyén mért nyomáskülönbség alapjelnek az arányát mutatja. Például 10%-os ’C’ szám esetében az összes nyomáskülönbség 10%-a esik a fogyasztón és 90%-a az elosztói csővezetéki hálózaton. Mindkét vizsgált esetben (6. ábra) a fogyasztók nyomásesését – tervezett térfogatáramnál – azonosnak feltételeztük.

A táblázat számai jól mutatják, hogy a Tichelmannrendszerű modulban a./ esetben a működő fogyasztókon jelentős térfogatáram hiány, míg b./ esetben jelentős térfogatáram többlet jelentkezik.

Az azonos üzemállapotokhoz tartozó maximum és minimum térfogatáramok arányait összehasonlítva a Tichelmann- rendszerben jóval nagyobb eltérést tapasztalunk, mint a sugaras elosztóhálózatban. Tichelmann-rendszer esetében 30%-os ’C’ szám érték felett kezd „normalizálódni” a helyzet, de ebben az esetben is megmarad a maximum és minimum térfogatáramok közötti nagyobb különbség a sugaras elosztóhálózatokhoz viszonyítva.

Változó térfogatáramú Tichelmann-rendszerek tervezése során ügyelni kell arra, hogy az elosztóhálózat ’C’ száma nagyobb legyen, mint 0,4, vagyis a csővezetéki elosztóhálózat nyomásesése ne haladja meg a nyomáskülönbség- szabályozás alapjel értékének a 60%-át. Másfelől javasoljuk – amennyiben lehetséges – az ún. PIBCV nyomáskülönbség független szabályozó és beszabályozó szelepek használatát a fogyasztóknál.

Tichelmann-rendszerű radiátoros strangok esetében a visszatérő vezetékbe, az utolsó fogyasztó után javasoljuk beépíteni a nyomáskülönbség szabályozó szelepet, a 7. ábra szerinti kapilláris csővezetéki csatlakozással, felhívva a figyelmet arra, hogy a részterhelésnél fellépő fogyasztói minimum és maximum térfogatáramok közötti nagy eltérést ez a megoldás sem tudja kiküszöbölni.

Összefoglalva elmondható, hogy azonos hidraulikai tulajdonságokkal rendelkező, változó térfogatáramú elosztóhálózatokban aszimmetrikus terhelés esetében a működő fogyasztók térfogatáramai között a Tichelmann-rendszer esetében nagyobb az eltérés, mint a sugaras elosztóhálózatokban. Tervezéskor – csoportos nyomáskülönbség szabályozás esetében – ügyelni kell a megfelelő, magas ’C’ számú rendszer kialakítására, vagy az egyes fogyasztóknál kombinált szabályozó-nyomáskülönbség szabályozó, ún. PIBCV szelep használata ajánlott.

Irodalomjegyzék:

Dr. Baumann Mihály: Tichelmann-rendszerek hidraulikája (Magyar Installateur 2010/1.)
PhD Jean-Christophe Carette (TA Hydronics) előadásai a Tichelmann-rendszerekről
Robert Petitjean: Total Hydronic Balancing 3:d edition, 2012 TA Hydronics AB

***

1. ábra. Hidraulikai modul
2. ábra. Térfogatáramok változása sugaras rendszerű modulban a 3-as számú fogyasztó kizárása után
3. ábra. Térfogatáramok változása Tichelmann-rendszerű modulban a 3-as számú fogyasztó kizárása után
4. ábra. Tichelmann-rendszerű modul nyomáskülönbség szabályozása elektronikus szivattyúval
5. ábra. Tichelmann-rendszerű modul nyomáskülönbség változása azonos fogyasztók és egyidejű, azonos terhelés-változás esetében
6. ábra. Változó térfogatáramú sugaras és Tichelmann-rendszerű modulok nyomáskülönbség szabályozása elektronikus szivattyúval
7. ábra. Tichelmann-rendszerű strang nyomáskülönbség szabályozása

VINKLER KáROLY
okl. hűtőipari mérnök

A szerzõ egyéb cikkei:

  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése XI. – A TA-FUSION-P
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése X. – A TA-FUSION-C
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése IX.
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése VIII.
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése VII.
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése VI.

A szerzõ összes korábbi cikke >>

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam