Автоматический балансировочный клапан

Автоматические балансировочные клапаны используются в системах центрального отопления и охлаждения , которые полагаются на поток воды через систему. Они используют новейшую технологию потока, чтобы обеспечить постоянное достижение расчетного расхода, независимо от любых изменений давления в системе.

Цель

Система распределения охлаждающей или отопительной воды находится в равновесии, когда поток во всей системе (через составные оконечные линии, распределительные линии и основные распределительные линии) соответствует расходам , указанным при проектировании системы. Если не будет установлена правильная балансировка системы, это приведет к неравномерному распределению потока, в результате чего в одних терминалах будет избыточный эффект, а в других - недостаточный. Как следствие, необходимый обогрев или охлаждение не будет обеспечен во всех частях установки. На практике невозможно достичь полностью сбалансированной системы только за счет манипулирования трубопроводами или изменения их размеров. Только правильный комплект балансировочных клапанов может обеспечить правильное распределение потока в системе.

Типичные расчетные расходы

В системе с переменной первичной охлажденной водой расчетный расход определяется скоростью потока воды в трубке змеевиков.

В типичных условиях 6–7 футов в секунду (1,8–2,1 м/с).
Максимум 12 футов/с (3,7 м/с)
Минимум 1,5 фута/с (0,46 м/с) (на основе числа Рейнольдса 7500)
Минимальный расход обычно составляет 50% или менее расчетного расхода. ^{[ 1 ]}
Производители чиллеров обычно ограничивают скорость труб в диапазоне от 5,0 до 10,0 футов в секунду (от 1,5 до 3,0 м/с). ^{[ 2 ]}

Системы постоянного и переменного расхода

Системы автоматической балансировки можно разделить на системы с постоянным и переменным расходом. ^{[ 3 ]}

До недавнего времени системы постоянного расхода были стандартом в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). В Constant Flow используется понятная и простая конструкция, которую можно применять к широкому кругу проектов. Это предполагает использование насоса с фиксированной скоростью, настроенного на максимальную нагрузку системы. Кроме того, двойные регулирующие балансировочные клапаны настраиваются вручную для регулирования воздействия изменений давления в системе.

Системы CAV (постоянный объем воздуха) в основном используются в офисах, состоящих из одной зоны (например, открытой планировки), где температура приточного воздуха изменяется в зависимости от термостата.

Этот тип системы также можно использовать в офисах с различной площадью и различной нагрузкой: в этом случае температуру приточного воздуха, подаваемого в разные зоны, можно варьировать за счет использования расположенного в воздухе змеевика повторного нагрева с подачей горячей воды. проток, ведущий в соответствующую зону; в качестве альтернативы можно использовать системы с двумя воздуховодами, в которых два отдельных воздуховода для горячего и холодного воздуха ведут в смесительную коробку, где два потока смешиваются.

Этот тип системы обеспечивает точный контроль температуры, но больше подходит для небольших офисов. Необходимые воздуховоды занимают много места и требуют больших затрат на установку, а также могут привести к потере энергии в межсезонье, когда в разных частях офиса могут одновременно возникать запросы на отопление или охлаждение. ^{[ 4 ]}

Хотя капитальные затраты на установку системы постоянного расхода относительно невелики, требуемая ручная балансировка занимает много времени, сложна, трудоемка, а система неэффективна. Это приводит к увеличению эксплуатационных расходов и, как следствие, к увеличению _{CO 2} выбросов . Поскольку большинство систем кондиционирования и водоснабжения достигают пиковой нагрузки только в течение ограниченного периода времени, энергия тратится впустую из-за постоянной работы насосов с фиксированной скоростью.

В гидравлических системах с переменным расходом снижение скорости насосов или переключение насосов с котлами и охладителями для соответствия условиям частичной нагрузки является энергоэффективным методом управления. ^{[ 5 ]}

Системы VAV (переменный воздушный поток) отвечают потребностям крупных современных коммерческих зданий с внутренними пространствами, разделенными на зоны открытой планировки. Они особенно эффективны для реагирования на изменения потребностей в охлаждении внутри помещений. Воздух в зонах периметра, который может сильно различаться в зависимости от сезона и местоположения, обрабатывается с помощью коробов VAV, оснащенных змеевиками повторного нагрева, для регулирования скорости потока в режиме охлаждения и вместо этого для работы в постоянном режиме с использованием повторный нагрев змеевиков зимой.

Общий поток воздуха, обрабатываемый и распределяемый системой VAV, меньше, чем в системе CAV, если он рассчитывается на основе максимальной одновременной нагрузки. Таким образом, размер блоков обработки меньше, как и воздуховоды и, следовательно, энергопотребление, связанное с процессом распределения воздуха.

Независимый от давления балансировочный и регулирующий клапан

Регулирующие клапаны в системах охлажденной воды с переменным расходом

Поскольку гидравлические системы изменились, необходимые расчеты размеров клапанов также изменились.

Системы с переменным расходом требуют новых расчетов, новой терминологии и, самое главное, новых технологий. Целью подбора регулирующих клапанов является поиск идеального решения для системы. ^{[ нужна ссылка ]} Поиск идеального клапана требует понимания гидроники проекта и признания важности идеального потока управления.

Выбор регулирующего клапана

Влияние системы переменного расхода на выбор регулирующих клапанов изначально не осознавалось. Регулирующий клапан был выбран с использованием того же расчета K _v , а байпас на 3-ходовом клапане заблокирован, в результате чего получился 2-ходовой клапан. Это было не так просто. Это потому, что наш K _v расчет

K _v = расход [м ³/ч] / Δ P [ бар

было основано на постоянном давлении и постоянном K _v , обеспечивающем постоянный расход. Однако по мере закрытия участков системы с переменным расходом перепад давления увеличивался, увеличивая расход нагнетания и вызывая переполнение в открытых контурах.

Перелив в контуре обходится дорого. Традиционные регулирующие клапаны делают это неизбежным. При выборе регулирующего клапана рассчитанное значение K _v почти наверняка не будет соответствовать K _v ближайшего подходящего клапана. Например, расчет K _v 4,5 м ³/ч, скорее всего, приведет к выбору клапана с K _v = 6,3 м. ³/час. Это означает, что клапан способен подавать на 40% больше потока, чем требуется. По мере увеличения давления в нашей системе с переменным потоком наш клапан будет обеспечивать поток дополнительного давления.

Этот избыточный поток приведет к тому, что температура выйдет за пределы заданного значения. Как только комнатный датчик обнаружит переполнение, он закроет привод , вызывая резкое падение расхода. Процесс повторится в явлении, называемом «охотой».

Охота

Охота приводит к постоянным колебаниям температуры в помещении, что приводит к значительным затратам для клиентов из-за плохого качества окружающей среды и увеличения затрат на техническое обслуживание. Более трех четвертей жалоб руководителям носят термический характер. Эти жалобы редко связаны с индивидуальными различиями в предпочтительной температуре, а скорее с увеличением температурных отклонений. Решение, которое используют более двух третей управляющих зданиями для ответа на жалобы такого типа, заключается в изменении заданного значения. Снижая заданное значение в системе охлаждения в среднем на 1 °C, мы увеличиваем потребление энергии до 10%. Решение проблем «охоты» и перелива в системах охлажденной воды заключается в использовании регулирующих клапанов, независимых от давления.

Независимые от давления регулирующие клапаны

Регулирующие клапаны, независимые от давления, используются для ограничения потока к терминалу фанкойла и вентиляционной установке. На этот поток не влияют изменения входного давления. Мембрана внутри клапана поддерживает постоянное давление на выходе , что обеспечивает постоянный поток к терминалу. Дополнительным преимуществом регулирующих клапанов, независимых от давления, является то, что при оснащении приводом они заменяют ручной балансировочный клапан и регулирующий клапан с электроприводом одним клапаном, что снижает стоимость установки. ^{[ нужна ссылка ]}

Электронные регулирующие клапаны, независимые от давления

Электронные регулирующие клапаны, независимые от давления, используют расходомер или перепад давления на отверстии для передачи данных о расходе на привод, который обеспечивает правильный поток вниз по потоку. Эти клапаны предъявляют гораздо более низкие требования к давлению, поскольку для работы регулятора давления требуется давление в пределах определенного диапазона. Они повышают гибкость, поскольку диапазон настраиваемого расхода часто значительно больше, чем у их механических аналогов. Они также обеспечивают повышенную устойчивость к загрязнениям благодаря упрощенному пути прохождения воды и некоторой возможности сообщать о расходе в систему управления зданием.

Стратегия регулирующего клапана

Регулирующие клапаны, независимые от давления, могут использоваться с любой системой управления . Варианты привода позволяют выбрать термическое, трехточечное или модулирующее управление. Это будет работать с системами управления зданием и средствами управления отдельными помещениями так же, как традиционные регулирующие клапаны. Приводы также можно использовать для настройки клапана путем ограничения расхода. В приложениях трехточечного управления это можно сделать с помощью ограничения времени выполнения. Например, для расчетного расхода 70 % мы даем приводу 70 % общего времени работы. Для достижения нашего примера 70% с модулирующим приводом мы настроили контроллер на управление от 0 В до 7 В сигнала 0–10 В.

Заключение

Перелив влияет на способность системы управления достигать заданной температуры. Это не должно быть неизбежным. Некоторые регулирующие клапаны, независимые от давления, позволяют фанкойлам и вентиляционным установкам устанавливать максимальный расход точно на расчетный расход. Переход от традиционного регулирующего клапана к независимому от давления типу не должен рассматриваться только как выгода подрядчику-механику за счет снижения затрат на установку. Это приносит пользу системному интегратору и, что наиболее важно, клиенту, обеспечивая как повышение уровня комфорта, так и снижение энергопотребления. Регулирующие клапаны, независимые от давления, являются важной частью гидравлического управления в системах с охлажденной водой . Их легко выбрать и легко настроить. Они обеспечивают постоянное давление, стабильный поток и, самое главное, стабильную температуру в помещении.

Регулятор перепада давления

В отличие от устройства регулирования давления на каждом терминальном блоке, при параллельном подключении терминалов можно использовать один регулятор перепада давления большего размера. Контроллер Dp поддерживает постоянное давление на стояке и, следовательно, на каждом оконечном устройстве. Это снижает стоимость системы за счет наличия только одного независимого от давления блока, а также сохраняет преимущества наличия ручного балансировочного клапана на каждом терминале (измерение, регулировка, принудительное закрытие).

Ссылки

^ Джулиан де Буллет, «Проектирование холодильной установки с переменным расходом». Архивировано 16 апреля 2014 г. в Wayback Machine , ASHRAE, 2012 г.
^ Джеймс Дж. Нонненманн, «Схемы насосов установок охлажденной воды». Архивировано 20 мая 2013 г. в Wayback Machine , PE (стр. 11 из 17).
^ Купер, Джон (14 апреля 2006 г.). «Автоматическая балансировка – ключ к эффективным системам» . MBS (Современные строительные системы) .
^ «Какая система с постоянным или переменным потоком лучше?» . Сагикофим Комфорт . Проверено 4 октября 2022 г.
^ «Крановые гидравлические системы — наша гениальность — клапаны» . www.cranefs.com . Проверено 4 октября 2022 г.

[1] Джулиан де Буллет, «Проектирование холодильной установки с переменным расходом». Архивировано 16 апреля 2014 г. в Wayback Machine , ASHRAE, 2012 г.

[2] Джеймс Дж. Нонненманн, «Схемы насосов установок охлажденной воды». Архивировано 20 мая 2013 г. в Wayback Machine , PE (стр. 11 из 17).

[3] Купер, Джон (14 апреля 2006 г.). «Автоматическая балансировка – ключ к эффективным системам» . MBS (Современные строительные системы) .

[4] «Какая система с постоянным или переменным потоком лучше?» . Сагикофим Комфорт . Проверено 4 октября 2022 г.

[5] «Крановые гидравлические системы — наша гениальность — клапаны» . www.cranefs.com . Проверено 4 октября 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

v т и Отопление, вентиляция и кондиционирование
Fundamental concepts	Air changes per hour Bake-out Building envelope Convection Dilution Domestic energy consumption Enthalpy Fluid dynamics Gas compressor Heat pump and refrigeration cycle Heat transfer Humidity Infiltration Latent heat Noise control Outgassing Particulates Psychrometrics Sensible heat Stack effect Thermal comfort Thermal destratification Thermal mass Thermodynamics Vapour pressure of water
Technology	Absorption-compression heat pump Absorption refrigerator Air barrier Air conditioning Antifreeze Automobile air conditioning Autonomous building Building insulation materials Central heating Central solar heating Chilled beam Chilled water Constant air volume (CAV) Coolant Cross ventilation Dedicated outdoor air system (DOAS) Deep water source cooling Demand controlled ventilation (DCV) Displacement ventilation District cooling District heating Electric heating Energy recovery ventilation (ERV) Firestop Forced-air Forced-air gas Free cooling Heat recovery ventilation (HRV) Hybrid heat Hydronics Ice storage air conditioning Kitchen ventilation Mixed-mode ventilation Microgeneration Passive cooling Passive daytime radiative cooling Passive house Passive ventilation Radiant heating and cooling Radiant cooling Radiant heating Radon mitigation Refrigeration Renewable heat Room air distribution Solar air heat Solar combisystem Solar cooling Solar heating Thermal insulation Thermosiphon Underfloor air distribution Underfloor heating Vapor barrier Vapor-compression refrigeration (VCRS) Variable air volume (VAV) Variable refrigerant flow (VRF) Ventilation Water heat recycling
Components	Air conditioner inverter Air door Air filter Air handler Air ionizer Air-mixing plenum Air purifier Air source heat pump Attic fan Automatic balancing valve Back boiler Barrier pipe Blast damper Boiler Centrifugal fan Ceramic heater Chiller Condensate pump Condenser Condensing boiler Convection heater Compressor Cooling tower Damper Dehumidifier Duct Economizer Electrostatic precipitator Evaporative cooler Evaporator Exhaust hood Expansion tank Fan Fan coil unit Fan filter unit Fan heater Fire damper Fireplace Fireplace insert Freeze stat Flue Freon Fume hood Furnace Gas compressor Gas heater Gasoline heater Grease duct Grille Ground-coupled heat exchanger Ground source heat pump Heat exchanger Heat pipe Heat pump Heating film Heating system HEPA High efficiency glandless circulating pump High-pressure cut-off switch Humidifier Infrared heater Inverter compressor Kerosene heater Louver Mechanical room Oil heater Packaged terminal air conditioner Plenum space Pressurisation ductwork Process duct work Radiator Radiator reflector Recuperator Refrigerant Register Reversing valve Run-around coil Sail switch Scroll compressor Solar chimney Solar-assisted heat pump Space heater Smoke canopy Smoke damper Smoke exhaust ductwork Thermal expansion valve Thermal wheel Thermostatic radiator valve Trickle vent Trombe wall TurboSwing Turning vanes Ultra-low particulate air (ULPA) Whole-house fan Windcatcher Wood-burning stove Zone valve
Measurement and control	Air flow meter Aquastat BACnet Blower door Building automation Carbon dioxide sensor Clean air delivery rate (CADR) Control valve Gas detector Home energy monitor Humidistat HVAC control system Infrared thermometer Intelligent buildings LonWorks Minimum efficiency reporting value (MERV) Normal temperature and pressure (NTP) OpenTherm Programmable communicating thermostat Programmable thermostat Psychrometrics Room temperature Smart thermostat Standard temperature and pressure (STP) Thermographic camera Thermostat Thermostatic radiator valve
Professions, trades, and services	Architectural acoustics Architectural engineering Architectural technologist Building services engineering Building information modeling (BIM) Deep energy retrofit Duct cleaning Duct leakage testing Environmental engineering Hydronic balancing Kitchen exhaust cleaning Mechanical engineering Mechanical, electrical, and plumbing Mold growth, assessment, and remediation Refrigerant reclamation Testing, adjusting, balancing
Industry organizations	AHRI AMCA ASHRAE ASTM International BRE BSRIA CIBSE Institute of Refrigeration IIR LEED SMACNA UMC
Health and safety	Indoor air quality (IAQ) Passive smoking Sick building syndrome (SBS) Volatile organic compound (VOC)
See also	ASHRAE Handbook Building science Fireproofing Glossary of HVAC terms Warm Spaces World Refrigeration Day Template:Home automation Template:Solar energy