Dziś na ringu „MI”: sterowanie i regulacja instalacji c.o. Herz

zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

O ile pierwszy postulat został stosunkowo szybko i łatwo przyswojony oraz zastosowany w praktyce, to w kwestii komfortu użytkowania już nie jest tak dobrze.

Komfort użytkowania jest silnie związany z właściwym dobraniem i wyregulowaniem elementów regulacyjnych urządzeń grzewczych, w tym przypadku zaworów i głowic termostatycznych. Sprawa doboru głowic do typowych zastosowań jest stosunkowo prosta, mamy teoretycznie głowice termostatyczne o stałej proporcjonalności 1, 2 i 3 K. Praktycznie w sprzedaży znajdują się głowice 2 K, które gwarantują dobrą jakość regulacji w typowych warunkach.

Sprawa jest nieco bardziej złożona w przypadku zaworów termostatycznych. W znacznej części dobra jakość regulacji związana jest z linearyzacją regulacji, czyli odwzorowaniem proporcjonalnym pomiędzy nadwyżką temperatury w pomieszczeniu a wydajnością grzejnika. W uproszczeniu należy to rozumieć tak, że po przekroczeniu zadanej temperatury w pomieszczeniu ponad wartość ustawioną na głowicy termostatycznej, zawór termostatyczny proporcjonalnie redukuje wydajność grzejnika do wartości przekroczonej temperatury, aż do całkowitego zamknięcia przepływu.

Zawór termostatyczny z głowicą stanowi tzw. regulator proporcjonalny bezpośredniego działania (fot. 1).

Autorytet zaworu 
Wyliczalnym warunkiem koniecznym linearyzacji jest odpowiedni autorytet zaworu termostatycznego, czyli jego wartość powinna się znaleźć w przedziale wartości pomiędzy 0,3 a 0,7. W praktyce oznacza to dopasowanie wielkości zaworu do wielkości grzejnika, a tak dokładniej – przepustowości zaworu termostatycznego (KVs) do wartości przepływu czynnika grzewczego. Tu niestety nie obowiązuje już taka zasada jak przy doborze grzejnika: im większy grzejnik, tym lepiej, czyli większy margines bezpieczeństwa. Zawór nie może być ani za duży, ani za mały. Za duży zawór oznacza, iż zamiast regulacji ciągłej (proporcjonalnej) mamy regulację prostą włącz/wyłącz, taką jak w lodówce czy żelazku, przy której mogą wystąpić znaczne wahania temperatury.


Gdy zawór za mały… 

W przypadku zbyt małego zaworu termostatycznego mamy mocne dławienie czynnika grzewczego, co może spowodować zbyt duży spadek ciśnienia na zaworze termostatycznym, czyli niepotrzebne straty energii elektrycznej pompy obiegowej oraz niebezpieczeństwo wystąpienia szumów. Zbyt mały zawór termostatyczny oznacza najczęściej ograniczenie mocy grzejnika. Ta wiedza jest ogólnie znana, ale w praktyce niekoniecznie stosowana. Wystarczy prześledzić katalogi producentów armatury termostatycznej albo oferty w sklepach instalacyjnych. Zazwyczaj oferta ogranicza się do zaworów termostatycznych DN 15 o typowej przepustowości KV pomiędzy 0,4 a 0,6. Nawet projektanci często nie zważają na to, czy zawór termostatyczny zasila grzejnik 22-50-40 czy 33-90-1600. Najczęściej niedopasowanie zaworów termostatycznych kompensuje się przez odpowiednie „kryzowanie”, czyli dobór odpowiedniej nastawy. Zazwyczaj im mniejsza moc grzejnika, tym niższa nastawa wstępna. W ten sposób uzyskuje się połowicznie efekt odpowiedniego autorytetu zaworu. Połowicznie, ponieważ o jakości regulacji i linearyzacji decyduje tzw. autorytet wewnętrzny zaworu liczony dla KVs, czyli dla spadku ciśnienia na elemencie regulacyjnym dynamicznym gniazdo-grzybek. W większości zaworów termostatycznych nastawa wstępna ma charakter regulacji statycznej, czyli doskonale nadaje się do równoważenia hydraulicznej instalacji w warunkach stałego przepływu, zaś regulacja z zastosowaniem zespołu gniazdo-grzybek ma charakter dynamiczny. Wartość rzeczywistego autorytetu jest tym mniejsza, im niższa jest nastawa wstępna. Oznacza to, że przy zbyt dużym zaworze termostatycznym regulacja ma charakter włącz/wyłącz, zaś grzejnik na przemian jest gorący i zimny. Najlepszym rozwiązaniem teoretycznym jest oczywiście dobieranie zaworów indywidualnie do każdego grzejnika. Praktycznie wymagałoby to zegarmistrzowskiej dokładności instalatora na budowie, tak aby każdorazowo sprawdzał z projektem, jaki zawór montuje.

Rozwiązanie kompromisowe 
Istnieje jednak rozwiązanie kompromisowe, a mianowicie zawór termostatycznej regulacji Herz FV (fot. 2). Jest to zawór termostatyczny w pewnym sensie o „zmiennym” KVs w zależności od wybranego ustawienia wkładki termostatycznej. Nie jest to typowy zawór termostatyczny z nastawą wstępną, ponieważ w regulacji termostatycznej dynamicznej bierze udział powierzchnia boczna wkładki z otworem i grzybkiem, która jest odpowiednio przysłaniana. Przez odpowiedni wybór pozycji pracy wkładki w regulacji termostatycznej bierze udział inne gniazdo zaworu, czyli tak jakby inny zawór.

Taka konstrukcja zaworu pozwala doskonale dobrać optymalną pozycję pracy zaworu, w pewnym zakresie tożsamą z indywidualnie dobieranym zaworem na miarę. Takie rozwiązanie pozwala na swobodny montaż zaworów termostatycznych (jeden typ) z precyzyjnym ich ustawianiem na etapie regulacji.

Szczególnie pożyteczne są zawory o precyzyjnej regulacji FV przy małych grzejnikach płytowych, konwektorowych i łazienkowych, czyli generalnie przy grzejnikach o małej mocy grzewczej. Poza brakiem stabilizacji termostatycznej w ogrzewanych pomieszczeniach niewłaściwa praca małych grzejników może powodować hałas, szumy, stuki przenoszone przez instalację oraz może utrudniać pracę dużych grzejników przez burzenie równowagi w systemie hydraulicznym.

System radiowy 
Systemy regulacji elektrycznej lub elektronicznej są nowoczesnymi rozwiązaniami w zakresie regulacji termostatycznej. Zarówno systemy elektryczne, elektroniczne, jak i termostatyczne mają jednak jedno wspólne poważne ograniczenie, którym jest przewód elektryczny.

Gdy zaplanujemy dostatecznie wcześnie system elektryczny i „położymy peszle” z przewodami, wszystko jest w porządku. Kłopot pojawia się, gdy przeróbki i modyfikacje są w istniejącym obiekcie. Wówczas z odsieczą przychodzą systemy radiowe. Tutaj na rynku można spotkać najróżniejsze rozwiązania – od najprostszych systemów jednokanałowych do zintegrowanych systemów wielokanałowych mogących realizować proste funkcje BMS w zakresie ogrzewania i chłodzenia. Na uwagę zasługuje prosty i niezawodny system jednokanałowy Herz, oparty o głowicę elektroniczną (fot. 3) ze zdalnym czujnikiem w ogrzewanym pomieszczeniu (fot. 4).

Swoboda zabudowy
Głowica elektroniczna radiowa, która zabudowana jest na zaworze lub wkładce termostatycznej, posiada własne zasilanie w postaci dwóch baterii 1,5 V typu LR6. Rozwiązanie to zapewnia swobodę zabudowy bez konieczności podłączania zewnętrznych przewodów elektrycznych. Trwałość wbudowanej baterii wynosi co najmniej dwa lata. Zakres regulacji temperatur to 5-30oC, z dokładnością 1oC. Głowica umożliwia precyzyjną regulację temperatury manualnie oraz umożliwia pracę w trybie automatycznym, w którym programuje się żądane temperatury w cyklu tygodniowym, z sześcioma przedziałami czasowymi ogrzewania. Dla każdego przedziału czasowego może być zadawana dowolna temperatura z zakresu regulacji. Istnieje możliwość programowania każdego dnia tygodnia indywidualnie lub grupowo (poniedziałek-piątek, sobota-niedziela lub wszystkie dni razem). Występuje też funkcja szybkiego przejścia w tryb ogrzewania lub osłabienia nocnego. Głowica elektroniczna ma wbudowany odbiornik radiowy, który pracuje na częstotliwości 868,3 MHz. Głowica współpracuje z urządzeniami zewnętrznymi na drodze radiowej, takimi jak zewnętrzny czujnik temperatury oraz czujnik otwartego okna.

Czuły i dokładny czujnik 
Czujnik okienny przy otwarciu okna, np. do szybkiego przewietrzenia, ogranicza ogrzewanie na czas jego otwarcia. Radiowy czujnik temperatury przekazuje informację o temperaturze powietrza w wybranym miejscu. Zasięg sygnału z czujnika zależy od konstrukcji budynku oraz ilości przeszkód i wynosi kilkanaście metrów. Zewnętrzny, swobodny czujnik temperatury pozwala na idealne dopasowanie pracy układu regulacji temperatury do indywidualnych potrzeb użytkownika, bez ograniczeń związanych z systemami przewodowymi. Czujnik temperatury wyposażony jest w możliwość zadawania temperatury w trybie manualnym oraz szybkiego przechodzenia w stan ogrzewania lub osłabienia nocnego. Przedstawione rozwiązanie w systemie regulacji jednokanałowej jest bardzo komfortowe, uniwersalne i stanowi najnowsze rozwiązanie w zakresie systemów regulacyjnych oferowanych przez firmę Herz.

Grzegorz Ojczyk

Pytanie do…
Jaki są zalety zastosowania zaworu termostatycznego posiadającego „zmienny” KVs?

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