Použitie regulátora tlakovej diferencie HERZ 4007 vo vykurovacích sústavách

Akú armatúru predstavuje regulátor tlakovej diferencie HERZ 4007?
Aké sú dôvody jej použitia vo vykurovacej sústave?

Pred samotným predstavením regulátora tlakovej diferencie HERZ 4007 si najskôr rozoberme návrh a prevádzkové správanie sa vykurovacej sústavy.


Zoberme si ako príklad 7-podlažný bytový dom s 13-imi stupačkami a s vlastným zdrojom tepla.
Návrh vykurovacieho systému začína určením tepelnej straty každej vykurovanej miestnosti, ďalej návrhom vykurovacieho telesa do každej miestnosti a dimenzie rozvodov. Po určený základným parametrov sústavy prikročíme k hydraulickým prepočtom. Podstata hydraulického vyregulovania tkvie v tom, aby každým vykurovacím telesom pretekalo len potrebné množstvo vykurovacej vody, a aby každé vykurovacie teleso malo voči obehovému čerpadlu pri zdroji tepla rovnakú tlakovú stratu. Pristúpime najskôr k vyregulovaniu stupačiek medzi sebou pomocou vyvažovacieho ventilu napr. HERZ STROMAX GM, ktorý umiestnime na prívodné potrubie každej stupačky. Správnym prednastavením termostatických ventilov na vykurovacích telesách udelíme teraz pri požadovanom prietoku cez každý tento ventil rovnakú tlakovú stratu voči vyvažovaciemu ventilu. Týmto postupom sme dosiahli, že do každého vykurovacieho telesa vchádza vykurovacia voda v potrebnom množstve, ktoré zabezpečí udržanie nami navrhnutej vnútornej teploty vzduchu každého vykurovaného priestoru. Môžeme povedať, že sme hydraulicky vyregulovali sústavu s konštantným prietokom.


Čo sa nám s vykurovacou sústavou bude diať, ak na každý termostatický ventil osadíme termostatickú hlavicu? Do hry nám vstúpil nový akčný člen – užívateľ priestoru, ktorý pomocou termostatickej hlavice volí vlastnú vnútornú teplotu vzduchu. Túto teplotu ovplyvňujú aj cudzie zdroje tepla ako sú osoby v priestore (1 človek – 100-150 W), činnosť osôb v priestore (napr. varenie) a pasívne zisky slnečnej energie cez okenné konštrukcie. Termostatická hlavica má snahu udržať v priestore teplotu na nej navolenú a prostredníctvom zmeny zdvihu kuželky regulačného ventilu (jej privieraním) sa znižuje prietok do vykurovacieho telesa. Prevádzkový prietok pri tomto stave je znížený o 30-50% oproti menovitému prietoku, s ktorým sme rátali pri hydraulickom vyregulovaní sústavy. Vykurovacia sústava sa mení na sústavu s premenlivým prietokom. Ako sa správa takáto vykurovacia sústava? V potrubnej sieti klesá prietok, čo má za následok jej nižšiu tlakovú stratu a zároveň pri nižšom prietoku je väčšia výtlačná výška čerpadla. Tieto dva faktory spôsobujú nárast diferenčného tlaku v sústave, ktorý musí byť v konečnom dôsledku doškrtený na termostatickom ventile, pričom max. diferenčný tlak pôsobiaci na termostatický ventil je 20 kPa. Regulačné vlastnosti ventilu sú tým značne ovplyvnené a dochádza k nežiaducim hlukovým prejavom vo ventile.

Aké sú možnosti riešenia tohto stavu?
Prvou z možností je osadenie čerpadiel s premenlivými otáčkami, pričom môžeme zvoliť dve funkcie na tomto čerpadle.

Prvá funkcia čerpadla pracuje na princípe regulácie otáčok na konštantný tlak. Poklesom prietoku v sústave na ½ nám tlaková strata všetkých pevných hydraulických odporov (rozvodná sieť, zdroj tepla) klesá s druhou mocninou. Tzn. ak pri 100% prietoku je tlaková strata pevných hydraulických odporov 50 kPa pri 50% prietoku to bude len 12,5 kPa. Prebytok tlaku pri 50% prietoku je 37,5 kPa, čo je stále príliš veľa pre termostatické ventily.

Druhá funkcia čerpadla pracuje na princípe regulácie otáčok na diferenčný tlak, tzn. zmena prietoku spôsobuje aj zmenu dispozičného tlaku čerpadla. Aj v tomto prípade však ide v grafickom vyjadrení o priamku a ak ju porovnám s parabolickým priebehom grafu tlakovej straty sústavy (graf tlakovej straty sústavy sa vo väčšine prípadov nachádza pod charakteristikou čerpadla), pri 50% prietoku je dispozičný tlak čerpadla ešte stále vyšší ako tlaková strata sústavy, aj keď treba povedať že sa stav oproti čerpadlu s konštantnými otáčkami značne zlepšil. Pritom platí pravidlo, že čím väčšia je tlaková strata siete, tým je tento rozdiel väčší a zároveň je väčšie aj riziko hlučnosti TRV.

Takže ako sa má teraz náš bytový dom? Podarilo sa nám znížiť dispozičný tlak čerpadla použitím čerpadla z reguláciou otáčok za cenu nemalých investičných nákladov, max. diferenčný tlak pred termostatickým ventilom je však ešte príliš vysoký. Ako ďalej?

Na vyriešenie vzniknutej situácie v našom bytovom dome použijeme regulátor tlakovej diferencie HERZ 4007.

Na lepšie objasnenie sa vrátime k nášmu príkladu zo začiatku. Na každej stupačke v prívodnom potrubí máme osadený partnerský ventil, konkrétne ručný regulačný ventil HERZ STROMAX GM. Na každú stupačku do spiatočky osadíme regulátor tlakovej diferencie HERZ 4007 a prepojíme ho pomocou impulzného vedenia s prívodným potrubím (s partnerským ventilom).

Regulátor tlakovej diferencie HERZ 4007 je proporcionálny regulátor a pracuje bez pomocnej energie. Udržiava tlakovú diferenciu v zadanom rozsahu v sústave za ním pomocou membrány a vretena. Stúpanie dispozičného tlaku čerpadla je prenášané impulzným vedením, ktoré je spojené s vonkajšou membránovou komorou. Ventilová kuželka tlačí potom v smere zatvárania proti prednastavenej pružine. Pri klesajúcej tlakovej diferencii sa pohybuje ventilová kuželka v smere otvárania. Prebytočný dispozičný tlak od čerpadla je na regulátore odbúraný a do vykurovacieho okruhu za regulátorom je pustená len požadovaná tlaková diferencia, ktorú je možno plynule nastaviť v rozmedzí 5 do 30 kPa. Z podstaty svojej funkcie regulátor tlakovej diferencie podporuje riadne vychladnutie spiatočky. Prednosťami regulátora tlakovej diferencie HERZ 4007 je veľmi dobrá regulačná schopnosť, veľký rozsah prietokov, krátke reakčné časy, uzatvárateľnosť (pomocou kľúča SW4) a jednoduchá obsluha a údržba.

A ako sa má teraz náš bytový dom?
Osadením regulátora tlakovej diferencie na každú stupačku a nastavením diferenčného tlaku na regulátore na napr. 15 kPa sme dospeli k stavu, pri ktorom bude prebytočný dispozičný tlak obehového čerpadla spotrebovaní na regulátore tlakovej diferencie a pred termostatickými ventilmi bude stáli tlak 15 kPa. Ak regulátor HERZ 4007 skombinujeme s čerpadlom s frekvenčne riadenými otáčkami zásadne znížime aj spotrebu elektrickej energie.

Na našom príklade sme si ukázali, že každá vykurovacia sústava s termostatickými hlavicami na termostatických regulačných ventiloch je vykurovacia sústava s premenlivým prietokom, pričom sa menia prietoky a zároveň aj tlaky v sústave. Myšlienka riešenia situácie s čerpadlami s regulovateľnými otáčkami je dobrá. Pri väčších vykurovacích sústavách nám takého čerpadlá riešia situáciu len z časti. A vtedy prichádza na rad vyregulovanie sústavy pomocou regulátorov tlakovej diferencie HERZ 4007, ktoré okrem požadovaného prietoku udržiavajú vo vykurovacej sústave sústave požadovaný dispozičný tlak.

Súvisiace produkty