El principio del chorro - Solución regenerativa para la separación de sistemas en circuitos mixtos
Los intercambiadores de calor se utilizan a menudo, sobre todo en las renovaciones, para separar la antigua calefacción por suelo radiante de difusión del resto del sistema. Esto no sólo conlleva el uso de bombas adicionales, sino también un aumento significativo de las temperaturas de retorno. Especialmente en los sistemas solares y de condensación, esto reduce considerablemente los índices de cobertura y la eficiencia. Un nuevo enfoque técnico promete remediar esta situación.
Alimentación sin bomba en el sistema de separación rJET DN25 3×4.
Norma de control de las estaciones de transferencia de calefacción urbana
Los intercambiadores de calor se utilizan a menudo en las estaciones de transferencia de las redes de calefacción urbana. La solución mejor y más sencilla para controlar la temperatura del flujo secundario TVsek es el control del suministro de calor a través del caudal del lado primario Qprim' que corresponde siempre a la temperatura de retorno del lado primario más baja posible TRprim y, por tanto, también conduce al caudal más bajo posible en el lado primario. En las redes con presión diferencial de entrada, basta con una válvula de control motorizada (ReV), que se controla mediante un mando de tres puntos (abrir/parar/cerrar) disponible en el mercado. El caudal máximo suele limitarse mediante una válvula de mariposa controlada por presión diferencial (DrV), Fig. 1. Incluso al conectar circuitos de calefacción por suelo radiante no estancos a la difusión a generadores de calor modernos
(calderas de condensación), los fabricantes suelen exigir separaciones del sistema. En el caso de un sistema de doble circuito, este circuito de baja temperatura también debe controlarse como segundo circuito de calefacción mediante un sistema de control de tres puntos. También en este caso, la válvula de control (ReV) es la solución más sencilla y mejor en términos de
a la temperatura de retorno más baja del lado primario TRprim y el menor caudal Qprim Fig. 2.
El aprovechamiento del retorno aumenta la eficiencia de la condensación
Fig. 1: Control del caudal de una estación de transferencia de calor con válvula de control en el lado primario.
Con los colectores de mezcla multipuerto rendeMIX 2×4 para sistemas de doble circuito, se introdujo por primera vez en el mercado el método de utilización del retorno. Un mezclador multipuerto con sus tres entradas para alimentar el circuito de baja temperatura utiliza primero el caudal de retorno del circuito de alta temperatura a través de E 2 antes de acceder al caudal de caldera caliente a través de E 1. De este modo, ambos circuitos de calefacción se conectan en serie, con la consecuencia de temperaturas de retorno y caudales más bajos en el generador de calor. Este mezclador multipuerto también puede controlarse mediante un servomotor a través de un mando de tres puntos. Ambos circuitos de calefacción están desacoplados hidráulicamente mediante una sección de compensación en el conjunto, que actúa como un desviador interno: si el circuito de alta temperatura suministra más agua de la que el mezclador multipuerto introduce en el circuito de mezcla a través de su entrada E 2, el excedente fluye hacia el retorno de la caldera (dirección de flujo b); en el caso contrario, el déficit se retira del circuito de baja temperatura (dirección de flujo a). No es necesaria una válvula desviadora adicional. Esto elimina por sí solo la necesidad de una bomba de circuito de calefacción adicional en el circuito de alta temperatura para calderas con bombas incorporadas (véase FACH.JOURNAL 2005/06: La conexión en serie de circuitos de calefacción mixtos aumenta la eficiencia, pág. 112; artículo también disponible en: www.ihks-fachjournal.de/artikel/2005-2006/reihenschaltung-heizkreise). Debido a las bajas temperaturas de retorno
el deltaT aumenta hasta 50 % y el factor de aprovechamiento del poder calorífico hasta 10 %, mientras que el caudal volumétrico disminuye hasta 33 %. En un principio no fue posible ofrecer una solución para la separación del sistema en el circuito de baja temperatura sin una bomba del circuito de mezcla en el lado primario.
para ambos circuitos de calefacción, Fig. 3.
Aprovechamiento del retorno sin bomba de la separación del sistema
Fig. 2: Termo con sistema de doble circuito y separación del sistema en el circuito de baja temperatura con lado primario Válvula de control.
Esta desventaja se superó con la introducción del chorro rendeMIX 2×4
había que superar. El objetivo era alimentar la separación de sistemas del circuito de mezcla sin una bomba en el lado primario. Si se omite la bomba, la apertura de la entrada E1 no supondría ningún problema, ya que en este caso la separación del sistema está conectada en paralelo a las superficies de calefacción del circuito de alta temperatura. Sin embargo, para conseguir el caudal desde el retorno del circuito de alta temperatura, debe crearse una presión diferencial entre T2 y T4, que debe cumplir tres criterios:
- Debe ser lo más constante posible e independiente del caudal del circuito de alta temperatura para garantizar el desacoplamiento hidráulico de ambos circuitos de calefacción
- No debe ser demasiado grande para no limitar el rendimiento o la prioridad de las válvulas termostáticas del circuito de alta temperatura, teniendo en cuenta la altura residual de la caldera.
- Debe ser lo suficientemente grande como para transportar el máximo caudal posible del circuito de alta temperatura a través de la separación del sistema cuando la entrada E 2 está completamente abierta
Fig. 3: Therme con sistema de doble circuito, colector de mezcla 2×4 - aprovechamiento del retorno y separación del sistema en el circuito de baja temperatura - en total se necesitan tres bombas.
Fig. 4: Therme con sistema de doble circuito, colector de mezcla de 2×4 chorros - aprovechamiento del retorno y separación del sistema en el circuito de baja temperatura.
Leyenda
Para ello, se desarrolló un cartucho de presión diferencial que se abre a partir de unos 50 mbar y está completamente abierto a unos 70 mbar y un caudal de 1,5 m³/h. Esto corresponde aproximadamente a un circuito de radiadores con 35 kW. Esto corresponde aproximadamente a un circuito de radiadores con 35 kW. Al mismo tiempo, una pérdida de presión media de 60 mbar, incluso con una altura residual de sólo 200 mbar (=2 mWS), significa que para el transporte
y prioridad de la válvula, 140 mbar siguen estando disponibles. Esto ha demostrado ser suficiente. Al fin y al cabo, este par de valores (70 mbar; 1,5 m³/h) corresponde a un valor Kvs de 5,5 y, por tanto, a un intercambiador de calor de placas de 30 de 200×75 mm² disponible en el mercado. En cualquier caso, el intercambiador de placas debe tener unas dimensiones algo mayores que el circuito representado en la Fig. 2, ya que la transferencia de calor se realiza preferentemente a partir de la temperatura de retorno inferior del circuito de alta temperatura. Sin embargo, esta inversión se amortiza rápidamente gracias al mayor rendimiento y al ahorro de energía auxiliar, sobre todo porque ya se financia con el ahorro de la bomba. Había que resolver otro problema: Si el mezclador multipuerto abriera las entradas E2 y E3 en el modo de funcionamiento I, la presión diferencial se colapsaría porque se abriría un bypass sin presión a través de T2, E2, E3, T3 y T4. El resultado sería un desacoplamiento hidráulico inadecuado y unas características de control deficientes.
El rJET: válvula mezcladora y reguladora en una sola carcasa
La solución es cerrar el orificio de paso E3. Como resultado, las entradas E1 y E2 siguen actuando como una válvula mezcladora en el modo de funcionamiento III. Sin embargo, en el modo de funcionamiento I, la entrada E2 a la salida A actúa como una válvula de control. Por lo tanto, es posible tanto mantener el desacoplamiento hidráulico mediante pérdidas de presión constantes del cartucho de presión diferencial en el circuito de alta temperatura como realizar un control óptimo del volumen de la separación del sistema mediante una válvula de control del lado primario, como se muestra en las Fig. 1 y Fig. 2. No sólo se ahorra una bomba de circulación, sino que también se consigue la temperatura de retorno más baja posible al generador de calor, Fig. 4.
La utilización de dos zonas de descarga y retorno en el acumulador intermedio aumenta el rendimiento solar y la comodidad del agua caliente
Fig. 5: Baño térmico con sistema de doble circuito y combinación de descarga de dos zonas con aprovechamiento del retorno.
Debido a la creciente importancia de la energía solar térmica, cada vez son más importantes las soluciones eficientes para los acumuladores intermedios. Con la denominada descarga de dos zonas de un acumulador intermedio, el mezclador multipuerto accede primero al agua caliente de la conexión central antes de extraer agua caliente de la conexión superior. Esto no sólo da como resultado una zona caliente más estable con un mayor confort de agua caliente; la parte inferior del acumulador intermedio también se beneficia de un mayor retorno de agua fría y, por lo tanto, puede absorber más calor solar. En una prueba de laboratorio, se demostró que la eficacia de los acumuladores intermedios puede aumentar de este modo en más de 30 % con un solo circuito de calefacción (véanse IHKS FACH.JOURNAL 2005/06: La conexión en serie de circuitos de calefacción mixtos aumenta la eficacia, pág. 115 e IHKS FACH.JOURNAL 2006/07: Aumento de la eficacia mediante mezclador multipuerto, pág. 104. Artículo también disponible en: www.ihks-fachjournal.de/artikel/2006-2007/mehrwege-mischer). Un rendeMIX 3×4 combina ahora este principio con el método de aprovechamiento del retorno. Los dos estados de funcionamiento del interruptor interno del colector de mezcla 2×4 descritos anteriormente - exceso de agua (dirección de flujo b) y falta de agua (dirección de flujo a) - se optimizan convirtiendo el tampón con sus tres conexiones en un interruptor hidráulico: En la parte inferior del tampón entra un exceso de agua más fría (dirección de flujo b) o más agua fría (dirección de flujo a). En la práctica de la rehabilitación, a menudo se nos habla de ahorros de hasta 50 % gracias a la calefacción solar de apoyo. Entonces, ¿qué podría ser más obvio que
principio de aprovechamiento del retorno sin bomba antes de la separación de sistemas a la combinación con descarga de dos zonas y crear así una solución óptima para el mercado de la renovación solar: Confort y eficiencia sin gastos adicionales en energía auxiliar e instalación al utilizar una separación de sistemas en el circuito de suelo.
Aprovechamiento solar óptimo con separación de sistemas en el circuito de baja temperatura
El principio del rendeMIX 2×4 de utilizar una válvula limitadora de presión diferencial ÜV60 en la sección de ecualización, por un lado, y un mezclador de control, por otro, puede trasladarse al rendeMIX 3×4. La tercera conexión a la conexión tampón central forma esta sección de ecualización. La bomba de la caldera impulsa el agua de calefacción a través de los radiadores. De este modo, el retorno de los radiadores genera una presión diferencial casi independiente de su caudal, que permite que parte del caudal volumétrico circule por el lado primario de la separación del sistema cuando la entrada E2 está abierta. Si la temperatura del flujo en el circuito de mezcla aguas abajo del separador del sistema no es suficiente, se añade flujo de radiador caliente abriendo la entrada E1; sin embargo, si la temperatura es demasiado alta, el flujo en el lado primario a través del separador del sistema se estrangula cerrando la entrada E2.
El resultado, además del ahorro en la bomba de circulación, es un
Baja temperatura de retorno en la zona fría inferior del pulmón
y, por tanto, un alto rendimiento solar y una larga vida útil del agua caliente
en la zona caliente superior del tampón, Fig. 5.
Autor
Dipl.-Ing Hans-Georg Baunach, Director General
HG Baunach, Hückhelhoven
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