Armatura w instalacjach wewnętrznych – ESBE


Reklama

Pompa ciepła Stiebel Eltron

Nowoczesne instalacje to przede wszystkim niezawodność i zapewnienie nieprzerwanej dostawy ciepła. Niestety trudno jest zapewnić ciągłość działania układu grzewczego, jeżeli źródłem ciepła będzie jedno urządzenie.

Coraz częściej układy zaopatrzenia w ciepło składają się z głównego źródła ciepła oraz źródła awaryjnego. Głównym jest najczęściej urządzenie tanie w eksploatacji, ale wymagające dozoru (np. kocioł na paliwo stałe, kominek itp.), awaryjne – źródło bezobsługowe, które może pracować i uruchamiać się bez udziału użytkownika (kocioł elektryczny, kocioł gazowy itp.).

Także w sytuacji, gdy pierwsze źródło ulegnie awarii, awaryjne powinno przejąć rolę dostawcy energii dla odbiornika. Problemem do rozwiązania w takiej instalacji jest przełączenie źródeł – kiedy ma to nastąpić? Jak przełączeniem sterować? Jak przełączyć bez udziału człowieka? I na koniec zawsze aktualne pytanie – jak zrobić to tanio?

Bez stosowania elektroniki, zaawansowanego sterownika rozpoznającego stan instalacji i źródła ciepła może nie być łatwo, a przecież podstawowe źródło ciepła to często prosty kociołek bez komputera. Z pomocą w takiej sytuacji przychodzi hydraulika, odpowiedni zawór, dzięki któremu można wyregulować parametry pracy instalacji oraz sterować zaopatrzeniem z dwóch źródeł ciepła. Wystarczy tylko jeden zawór ze standardowym siłownikiem.

Armatura w instalacjach – zawory czterodrogowe i obrotowe

Seria zaworów ESBE VRB140 to czterodrogowe obrotowe zawory, wykonane z mosiądzu DZR CW 602N. Urządzenia przewidziane są do pracy automatycznej z siłownikami i sterownikami, jednak istnieje również możliwość pracy ręcznej za pomocą pokrętła. Typoszereg otwiera średnica DN15, a zamyka DN5. Zawory produkowane są w klasie ciśnienia PN10.

Zawory VRB140, zwane również biwalentnymi, oprócz współpracy z dwoma źródłami ciepła połączonymi szeregowo lub równolegle, przeznaczone są także do pracy w instalacji grzewczej jako zawory mieszające do ładowania, jak i rozładowywania warstwowego zbiorników akumulacyjnych.

Do współpracy z zaworami VRB140 zalecane są siłowniki z serii ARA600, które w zależności od zastosowanego sterownika będą realizować wspomniane wyżej zadania. Firma ESBE posiada w swojej ofercie sterowniki regulacyjne, seria CRx oraz 90C, które w połączeniu z zaworem VRB z powodzeniem zrealizują funkcję ładowania, jak i rozładowywania warstwowego zbiorników buforowych czy współpracy z dwoma źródłami ciepła.

W odróżnieniu od tradycyjnych czterodrogowych zaworów mieszających zawory VRB140 posiadają inną konstrukcję zawieradła. Dzięki temu mogą pełnić odmienną rolę w instalacji. Poniżej przedstawiono dwa rysunki przekrojów poprzecznych zaworów VRG140 („tradycyjny” zawór 4-drogowy) oraz VRB140.

Zawory VRB posiadają zawieradło o przekroju koła, z odpowiednio wyciętymi krawędziami. Taka konstrukcja, w odróżnieniu od zaworów VRG140, które posiadają zawieradło w postaci „płytki” rozdzielającej czynnik grzewczy, pozwala na zastosowanie zaworów czterodrogowych biwalentnych do dwóch źródeł ciepła lub zbiorników akumulacyjnych (warstwowe ładowanie lub rozładowanie bufora).

Zawory biwalentne VRG, kierując przepływem czynnika grzewczego przez układ c.o., umożliwiają przestawienie jego drogi przez odpowiednie, czyli aktualnie działające, źródło ciepła. Przykład takiej instalacji przedstawia schemat (rys. 1).

Zawór czterodrogowy VRB140 – Równoległe źródła ciepła.

Zasada działania takiego układu to sterowanie temperaturą tak jak w przypadku zaworów 3-drogowych. W zakresie otwarcia od 0 do około 50% zawór miesza gorący czynnik z priorytetowego źródła ciepła z czynnikiem powrotnym (dopływy R i 1). W ten sposób regulowana jest temperatura zasilania. W momencie wygaśnięcia lub awarii priorytetowego źródła ciepła czujnik temperatury znajdujący się na zasilaniu układu grzewczego odczyta spadek temperatury.

Sterownik odpowiedzialny za regulację temperatury otworzy zawór VRB, który w zakresie otwarcia od około 50 do 100% pracuje jako zawór mieszający dla drugiego, alternatywnego źródła ciepła (mieszanie dopływów 1 i 2). W tej fazie pracy źródło ciepła 1 pełni rolę króćca czynnika powrotnego. Takie rozwiązanie niesie za sobą dodatkową zaletę – w przypadku ponownego uruchomienia źródła 1 wzrośnie temperatura czynnika zmieszanego.

Sterownik w takiej sytuacji zacznie zamykać zawór i nastąpi powrót do wcześniejszej zasady działania – mieszania z króćców R i 1. Do sterowania takim układem wystarczy prosty sterownik stałotemperaturowy, taki sam jak do sterowania zaworami 3-drogowymi. Zasada ta obowiązuje dla dwóch źródeł ciepła połączonych równolegle.

Armatura w instalacjach – źródła w szeregu

W sytuacji połączenia źródeł szeregowo (rys. 2) źródło ciepła 1 powinno być źródłem pracującym na niskich parametrach (np. kocioł kondensacyjny lub pompa ciepła). Źródło ciepła 2 jest konwencjonalnym urządzeniem grzewczym (np. kocioł na paliwo stałe, kocioł niskotemperaturowy olejowy lub gazowy, kocioł elektryczny).

Zawór czterodrogowy VRB140 – Szeregowe źródła ciepła.

W przypadku gdy temp. zasilania jest wystarczająca, pracuje tylko źródło ciepła 1. Gdy – np. ze względu na spadek temp. Zewnętrznej – wymagana jest wyższa temp. zasilania, zawór otwiera się tak, by możliwy był przepływ od strony źródła ciepła 2. W takim przypadku realizację podnoszenia temp. powrotu realizuje urządzenie grzewcze 1, zmniejszając ΔT układu, co przekłada się na oszczędniejszą pracę źródła ciepła 2.

Inny sposób wykorzystania możliwości zaworów biwalentnych VRB to zasilanie lub rozładowanie buforów. Najważniejszą zaletą wykorzystania tego rodzaju zaworu jest możliwość kontroli rozkładu temperatury w buforze. Dzięki temu można do maksimum wykorzystać ograniczony czas na podgrzanie bufora. Szczególnie przydatne może to być w przypadku korzystania z 2 taryfy w ciągu dnia przy podgrzewaczach elektrycznych czy solarach. Uzyskanie odpowiednio wysokiej temperatury w buforze następuje dużo szybciej, choć nie zawsze w jego pełnej objętości. Na kolejnych dwóch rysunkach przedstawiono ładowanie zbiornika akumulacyjnego za pomocą zaworu VRB140.

Ładowanie bufora

Na rysunku 3 przedstawiono zawór VRB140 w funkcji ładowania bufora oraz utrzymania żądanej temperatury powrotu (ochrona kotła przed niską temp. powrotu). W takim układzie można wyróżnić cztery etapy pracy zaworu:

Zawór czterodrogowy VRB140 – Ładowanie zbiornika akumulacyjnego \ utrzymanie temp. powrotu kotła na paliwo stałe.

I Etap – szybkie podniesienie temp. kotła powyżej punktu rosy – otwarty jest tylko króciec oznaczony cyfrą 1. Czynnik grzewczy kierowany jest na powrót kotła. Realizowana jest tylko funkcja utrzymania żądanej temp. powrotu.

II Etap – ładowanie górnej części bufora – po uzyskaniu żądanej temp. powrotu zawieradło zaworu ustawiane jest w takiej pozycji, by odbywało się mieszanie między króćcami oznaczonymi cyframi 1 i 2. W tej sytuacji część czynnika grzewczego kierowana jest na powrót kotła, a część do zbiornika buforowego. Realizowana jest funkcja utrzymania żądanej temp. powrotu oraz ładowany jest zbiornik akumulacyjny.

III Etap – ładowanie dolnej części bufora – po naładowaniu górnej części bufora, a więc uzyskaniu żądanej temp. powrotu na króćcu 2. Zawieradło zaworu ustawiane jest w takiej pozycji by odbywało się mieszanie między króćcami oznaczonymi cyframi 2 i 3 (do całkowitego zamknięcia króćca 2, a całkowitego otwarcia króćca 3). W tej sytuacji cały strumień czynnik grzewczy kierowany jest na bufor. Realizowana jest funkcja utrzymania żądanej temp. powrotu oraz ładowany jest zbiornik akumulacyjny.

IV Etap – pełne naładowanie bufora – w całej pojemności bufora osiągnięta została temp. zasilania.

W instalacji solarnej

Na rysunku 4 przedstawiono zawór serii VRB140 w instalacji solarnej, w której czynnikiem grzewczym jest woda kotłowa. Ładowanie warstwowe zbiornika akumulacyjnego odbywa się w zależności od temperatury czynnika grzewczego uzyskanej z instalacji słonecznej, czynnik kierowany jest na króciec 1, 2 lub 3. W ten sposób w buforze uzyskujemy warstwy temperatur od najwyższej do najniższej, unikając mieszania wody kotłowej w całej jego pojemności.

Zawór czterodrogowy VRB140 – Ładowanie zbiornika akumulacyjnego.

Kolejnym zastosowaniem zaworów VRB140 jest rozładowywanie warstwowo zbiorników akumulacyjnych. Zawór pracuje w takiej instalacji w funkcji mieszania. W instalacji zgodnej z rysunkiem 5

Zawór czterodrogowy VRB140 – Rozładowanie zbiornika akumulacyjnego (mieszanie).

zawór VRB140 w połączeniu z np. pogodowym sterownikiem regulacyjnym będzie pracował w następujący sposób:

I – Brak zapotrzebowania ciepła – otwarty jest króciec o oznaczeniu „R”. Czynnik grzewczy krąży tylko w obiegu grzewczym.

II – Zapotrzebowanie ciepła – zawieradło zaworu ustawiane jest w takiej pozycji, by nastąpiło mieszanie. Na początku między króćcem „1” i „R”, w przypadku niewystarczającej temp. zasilania lub rozładowania bufora, zawieradło obracane jest do pozycji „1” (całkowicie otwarty), mieszanie „2” i „1” do całkowitego otwarcia króćca o oznaczeniu „2”.

Jacek Wesołowski

Pytanie do…

Na czym polega przewaga zaworów VRB140?

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij