System ogrzewania płaszczyznowego z wieloma pętlami o podobnej długości Regulacja hydrauliczna

———————————————————————————————-——————-—————————————————————

zobacz artykuł w formacie pdf >>> str. 28 >>> str. 29 >>> str. 30
———————————————————————————————-——————-—————————————————————

    Schemat ideowy pełnego układu ogrzewania płaszczyznowego z wieloma pętlami znajduje się na rysunku. Elementy systemu stanową: głowica termostatyczna z czujnikiem przylgowym [1], zawór termostatyczny przelotowy [2], zawór regulacyjny obejścia, tzw. by-pass [3], wyłącznik zabezpieczający [4], pompa obiegowa tradycyjna [5], zawór zwrotny [6], rozdzielacz ogrzewania podłogowego [7], zawór nadmiarowo-upustowy [8], głowica termostatyczna z wyniesionym czujnikiem [9], głowica termostatyczna z wyniesionym zadajnikiem i czujnikiem [10], siłownik termiczny [11],  regulator elektroniczny (lub elektryczny) [12]. Można tu wyróżnić układ ochrony grzejników płaszczyznowych przed przegrzaniem oraz systemy regulacji temperatury w poszczególnych pomieszczeniach, ogrzewanych za pomocą grzejników płaszczyznowych. Pierwsze sześć elementów układu stanowi ochronę grzejników płaszczyznowych oraz moduł napędowy pętli grzewczych. Zasada działania układu do obniżania temperatury zasilania ogrzewania płaszczyznowego polega na wykorzystaniu zjawiska mieszania dwóch strumieni czynnika grzewczego o różnych temperaturach tZ i tP, w wyniku czego uzyskuje się czynnik o temperaturze pośredniej tM, gdzie: tP ≤ tM < tZ  Czynnik grzewczy o wysokiej temperaturze tZ przepływa przez zawór termostatyczny [2]. Dławienie przepływu czynnika jest uzależnione od wartości nastawy na głowicy termostatycznej [1] i wartości temperatury w punkcie przyłożenia czujnika CZ głowicy. Wartość temperatury ustawionej na głowicy termostatycznej [1] nie może przekraczać maksymalnej temperatury zasilania któregokolwiek z grzejników płaszczyznowych. W węźle mieszającym WM następuje mieszanie czynnika o wysokiej temperaturze tZ z czynnikiem wychłodzonym, powracającym z grzejnika płaszczyznowego o niskiej temperaturze tP. Wartość temperatury czynnika grzewczego po zmieszaniu dwóch strumieni zależy od ich wzajemnej proporcji. Następnie czynnik grzewczy o obniżonej temperaturze przepływa przez pompę obiegową [5], zawór zwrotny [6] oraz przez rurę, do której jest przytwierdzony czujnik przylgowy CZ głowicy termostatycznej [1]. Gdy temperatura czynnika grzewczego jest zgodna z temperaturą zadaną na pokrętle głowicy termostatycznej, wówczas stopień otwarcia zaworu termostatycznego [2] nie zmienia się. W przypadku, gdy temperatura czynnika w punkcie CZ jest wyższa od temperatury zadanej na pokrętle głowicy termostatycznej, wówczas głowica termostatyczna przymyka zawór, aż do osiągnięcia temperatury w punkcie CZ zgodnej z temperaturą zadaną na głowicy termostatycznej. Gdy temperatura czynnika w punkcie CZ jest niższa od temperatury zadanej na pokrętle głowicy termostatycznej, wówczas głowica termostatyczna otwiera zawór, aż do osiągnięcia temperatury w punkcie CZ zgodnej z temperaturą zadaną na głowicy termostatycznej. Temperatura czynnika grzewczego zasilającego grzejnik płaszczyznowy zależy od proporcji mieszania. Im większy jest udział czynnika grzewczego z powrotu grzejnika o niskiej temperaturze tP, tym temperatura wypadkowa (po zmieszaniu czynników) jest niższa. Zabezpieczeniem układu jest wyłącznik termiczny [4], którego zadaniem jest wyłączenie pompy obiegowej [5], gdy temperatura czynnika przekroczy w punkcie ZT wartość zadaną na pokrętle wyłącznika termicznego. Przekroczenie zadanej temperatury w punkcie ZT może wystąpić, np. gdy zanieczyszczenie z instalacji zablokuje grzybek zaworu termostatycznego w stanie otwartym lub gdy ciśnienie w instalacji pokona siłę docisku głowicy termostatycznej. W układzie zabudowany jest zawór zwrotny [6], którego zadaniem jest zapewnienie odpowiedniego kierunku przepływu czynnika w instalacji. Pozostałe elementy systemu, tj. [7], [8], [9], [10], [11] i [12] stanowią układy regulacji temperatury w poszczególnych pomieszczeniach, ogrzewanych za pomocą grzejników płaszczyznowych oraz zabezpieczenie pompy przed „suchobiegiem”. W przypadku systemu z kilkoma grzejnikami płaszczyznowymi konieczne jest zastosowanie rozdzielacza i kolektora do ogrzewania płaszczyznowego [7]. Jest to specjalna armatura, posiadająca odpowiednie uzbrojenie. W przypadku belki rozdzielacza [7] są to wkładki termostatyczne, na których można zabudować głowice termostatyczne, z wyniesionym czujnikiem [9] lub głowice z wyniesionym zadajnikiem [10] oraz napędy termiczne [11]. W przypadku belki kolektora [7] są to wkładki regulacyjne lub przynajmniej odcinające.  Kilka pomieszczeń  Gdy jest kilka pomieszczeń, każde z nich posiada co najmniej jeden grzejnik płaszczyznowy. Dla umożliwienia indywidualnej regulacji temperatury w każdym ogrzewanym pomieszczeniu, pętla każdego grzejnika podłączona jest indywidualnie do wejścia rozdzielacza z wkładką termostatyczną i wyjścia kolektora z wkładką regulacyjną lub odcinającą. Regulację termostatyczną temperatury ogrzewanego pomieszczenia realizują głowice z wyniesionym czujnikiem [9], z wyniesionym zadajnikiem i czujnikiem [10] lub siłowniki termiczne [11] z regulatorem [12]. Czujnik głowicy [9], zadajnik głowicy [10] lub/i regulator [12] umieszczone są w ogrzewanym pomieszczeniu. Napędy głowic [9] i [10] oraz siłownik(i) znajdują się na wkładkach termostatycznych rozdzielacza [7]. Zadaniem głowicy termostatycznej z wyniesionym czujnikiem [9], głowicy z wyniesionym zadajnikiem [10] oraz siłownika termicznego jest regulacja przepływu czynnika grzewczego w poszczególnych pętlach, aby uzyskać zadaną temperaturę w ogrzewanych pomieszczeniach. Zadaniem zaworu nadmiarowo-upustowego [8] jest ochrona pompy przed „suchobiegiem” w sytuacji, gdy nastąpi zamknięcie wszystkich wkładek termostatycznych w belce rozdzielacza [7]. Przy wzroście różnicy ciśnienia spowodowanego zamknięciem wkładek termostatycznych następuje otwarcie zaworu nadmiarowo-upustowego [8] i zapewnienie minimalnego przepływu przez pompę obiegową [5].  Analiza rozpływu  Jednak dla pełnego opisu systemu regulacji konieczna jest analiza rozpływu czynnika grzewczego po stronie pętli grzewczych. W sytuacji, gdy długości rur w poszczególnych pętlach ogrzewania płaszczyznowego są podobne oraz gdy zapotrzebowanie na strumień ciepła dla poszczególnych grzejników jest porównywalny, przy jednakowym schłodzeniu czynnika grzewczego (np. 10°C), wówczas układ „sam się równoważy” pod względem hydraulicznym. Taki przypadek może mieć miejsce, gdy zapotrzebowanie na strumień ciepła ogrzewanych pomieszczeń jest identyczne i w każdym pomieszczeniu zaprojektujemy identyczne grzejniki płaszczyznowe. Układ samorównoważący może występować także, gdy zapotrzebowanie na strumień ciepła ogrzewanych pomieszczeń jest wielokrotnością wydajności grzejnika płaszczyznowego lub w jednym dużym pomieszczeniu zastosujemy takie same grzejniki, o identycznej wydajności cieplnej. Wyżej wspomniane systemy samorównoważące się pod względem hydraulicznym mogą występować, gdy nie ma indywidualnej regulacji termostatycznej grzejników płaszczyznowych. Każde dodatkowe straty lub zyski ciepła w ogrzewanym pomieszczeniu, powodują reakcję systemu regulacji termostatycznej, powodując zmianę przepływu czynnika grzewczego w pętli grzejnika płaszczyznowego w danym pomieszczeniu. W przypadku, gdy jest więcej niż jeden grzejnik płaszczyznowy w ogrzewanym pomieszczeniu, zmiany mogą dotyczyć także innych grzejników. Zwiększenie się stopnia otwarcia wkładki termostatycznej w belce zasilającej rozdzielacza [7], zasilającej grzejnik płaszczyznowy, spowoduje zwiększenie przepływu czynnika grzewczego w rozpatrywanej pętli, przy jednoczesnym spadku różnicy ciśnień pomiędzy belką zasilającą i powrotną. Spadek różnicy ciśnień (tzw. ciśnienia dyspozycyjnego pompy) spowodowany jest przesunięciem się w prawo punktu pracy pompy [5], na wskutek wzrostu jej wydajności. Zmniejszenie się ciśnienia dyspozycyjnego pompy [5] sprawi jednoczesne zmniejszenie się przepływu czynnika grzewczego przez inne grzejniki. Zadziałanie układów regulacji termostatycznej każdego z grzejników płaszczyznowych powoduje zmianę przepływów czynnika grzewczego w pozostałych grzejnikach, co powoduje zmianę ich wydajności grzewczej. Każda zmiana wydajności grzejników generuje zakłócenia w układzie. Obowiązuje tu zasada naczyń połączonych. Po ustabilizowaniu się zakłóceń po stronie zysków i strat ciepła, cały system uzyskuje po pewnym czasie stan równowagi. Czas, po którym układ dojdzie do stanu równowagi, zależy od wielu czynników, podstawowym jest jednak rozpiętość instalacji oraz bezwładność cieplna grzejników płaszczyznowych. Dla jego skrócenia proponuje się zastosowanie jako pompy obiegowej [5], pompy elektronicznej pracującej ze stałym ciśnieniem dyspozycyjnym. Takie rozwiązanie gwarantuje stabilną pracę grzejników płaszczyznowych. Nawet znaczne zmiany przepływów, spowodowane regulacją termostatyczną wydajności  jednego z grzejników, nie powinny zakłócać pracy pozostałych grzejników. W każdym układzie hydraulicznym z regulacją ilościową istotnym problemem jest połączenie regulacji termostatycznej z regulacją hydrauliczną. Paradoks polega na tym, iż skuteczność regulacji termostatycznej zależy od ustabilizowania hydrauliki układu, zaś skutkiem ubocznym regulacji termostatycznej ilościowej jest wprowadzanie zmian w hydraulice układu przez zmiany przepływów. Jedynym rozwiązaniem „kwadratury” koła w tym układzie jest zastosowanie pompy elektronicznej z pracą w układzie stałociśnieniowym. Zdecydowanie trudniejszym zadaniem jest regulacja hydrauliczna systemów ogrzewania płaszczyznowego z wieloma pętlami, o zróżnicowanych długościach. Szczegółowy opis specyfiki regulacji hydraulicznej obiegów z wieloma pętlami ogrzewania płaszczyznowego, o zróżnicowanych długościach, będzie przedmiotem następnego artykułu.  Grzegorz Ojczyk

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