Il principio del getto - Soluzione rigenerativa per le separazioni di sistema nei circuiti misti
Gli scambiatori di calore sono spesso utilizzati, soprattutto nelle ristrutturazioni, per separare il vecchio riscaldamento a pavimento a diffusione aperta dal resto dell'impianto. Ciò comporta non solo l'utilizzo di pompe aggiuntive, ma di solito anche un aumento significativo delle temperature di ritorno. Soprattutto nei sistemi solari e a condensazione, questo riduce notevolmente i tassi di copertura e l'efficienza. Un nuovo approccio tecnico promette di porre rimedio a questa situazione.
Alimentazione senza pompa nella separazione del sistema rJET DN25 3×4.
Standard di controllo per le stazioni di trasferimento del teleriscaldamento
Gli scambiatori di calore sono spesso utilizzati nelle stazioni di trasferimento delle reti di teleriscaldamento. La soluzione migliore e più semplice per controllare la temperatura di mandata secondaria TVsek è il controllo della fornitura di calore tramite la portata del lato primario Qprim' che si trova sempre alla temperatura di ritorno lato primario più bassa possibile TRprim e quindi anche la portata più bassa possibile sul lato primario. Nelle reti con pressione differenziale in ingresso, a questo scopo è sufficiente una valvola di regolazione motorizzata (ReV), controllata da un comando a tre punti (apertura/arresto/chiusura) disponibile in commercio. La portata massima è di solito limitata da una valvola a farfalla (DrV) controllata dalla pressione differenziale, Fig. 1. Anche quando si collegano circuiti di riscaldamento a pavimento non a tenuta stagna ai moderni generatori di calore
(caldaie a condensazione), le separazioni del sistema sono spesso richieste dai produttori. Nel caso di un sistema a doppio circuito, questo circuito a bassa temperatura deve essere controllato anche come secondo circuito di riscaldamento attraverso un sistema di controllo a tre punti. Anche in questo caso, la valvola di regolazione (ReV) rappresenta la soluzione più semplice e migliore in termini di
alla temperatura di ritorno più bassa sul lato primario TRprim e la portata minima Qprim Fig. 2.
L'utilizzo del rendimento aumenta l'efficienza delle caldaie a condensazione
Fig. 1: Controllo del flusso di una stazione di trasferimento del calore con valvola di regolazione sul lato primario.
Con i collettori di miscelazione multiporta rendeMIX 2×4 per sistemi a doppio circuito, è stato introdotto per la prima volta sul mercato il metodo di utilizzo del ritorno. In questo caso, un miscelatore multiporta con i suoi tre ingressi per l'alimentazione del circuito a bassa temperatura utilizza innanzitutto il flusso di ritorno del circuito ad alta temperatura tramite E 2, prima di accedere al flusso della caldaia calda tramite E 1. In questo modo, entrambi i circuiti di riscaldamento sono collegati in serie, con la possibilità di utilizzare il flusso di ritorno del circuito ad alta temperatura. In questo modo i due circuiti di riscaldamento vengono collegati in serie, con la conseguenza di temperature di ritorno e portate più basse nel generatore di calore. Questo miscelatore multiplo può essere controllato anche da un servomotore tramite un comando a tre punti. I due circuiti di riscaldamento sono disaccoppiati idraulicamente da una sezione di equalizzazione nel gruppo, che agisce come un deviatore interno: se il circuito ad alta temperatura fornisce più acqua di quanta il miscelatore multiporta ne prelevi nel circuito di miscelazione attraverso il suo ingresso E 2, l'eccedenza passa al ritorno della caldaia (direzione di flusso b); nel caso opposto, il deficit viene prelevato dal circuito a bassa temperatura (direzione di flusso a). Non è necessaria una valvola deviatrice aggiuntiva. In questo modo si elimina la necessità di una pompa aggiuntiva nel circuito ad alta temperatura per le caldaie con pompa incorporata (vedere FACH.JOURNAL 2005/06: Il collegamento in serie dei circuiti di riscaldamento misti aumenta l'efficienza, pag. 112; articolo disponibile anche su: www.ihks-fachjournal.de/artikel/2005-2006/reihenschaltung-heizkreise). A causa delle temperature di ritorno più basse
il deltaT aumenta fino a 50 % e il fattore di utilizzo del potere calorifico fino a 10 %, mentre la portata volumetrica diminuisce fino a 33 %. È risultato insoddisfacente il fatto che inizialmente non fosse possibile offrire una soluzione per la separazione del sistema nel circuito a bassa temperatura senza una pompa del circuito di miscelazione sul lato primario.
per entrambi i circuiti di riscaldamento, Fig. 3.
Utilizzo del ritorno senza pompa dalla separazione del sistema
Fig. 2: Termostato con sistema a doppio circuito e separazione del sistema nel circuito a bassa temperatura con lato primario Valvola di controllo.
Questo svantaggio è stato superato con l'introduzione del rendeMIX 2×4 jet
è stato necessario superare il problema. L'obiettivo era quello di alimentare il sistema di separazione del circuito di miscelazione senza una pompa sul lato primario. Se la pompa viene omessa, l'apertura dell'ingresso E1 non rappresenta certo un problema, poiché in questo caso la separazione del sistema è collegata in parallelo alle superfici di riscaldamento del circuito ad alta temperatura. Tuttavia, per ottenere il flusso dal ritorno del circuito ad alta temperatura, è necessario creare una pressione differenziale tra T2 e T4, che deve soddisfare tre criteri:
- Deve essere il più possibile costante e indipendente dalla portata del circuito ad alta temperatura, per garantire il disaccoppiamento idraulico di entrambi i circuiti di riscaldamento.
- Non deve essere troppo grande per non limitare le prestazioni o la priorità delle valvole termostatiche del circuito ad alta temperatura, tenendo conto della prevalenza residua della caldaia.
- Deve essere sufficientemente grande da convogliare la massima portata possibile del circuito ad alta temperatura attraverso la separazione del sistema quando l'ingresso E 2 è completamente aperto.
Fig. 3: Therme con sistema a doppio circuito, collettore di miscelazione 2×4 - utilizzo del ritorno e separazione del sistema nel circuito a bassa temperatura - sono necessarie in totale tre pompe.
Fig. 4: Therme con sistema a doppio circuito, collettore di miscelazione a 2×4 getti - utilizzo del ritorno e separazione del sistema nel circuito a bassa temperatura.
Leggenda
A tal fine è stata sviluppata una cartuccia a pressione differenziale che si apre a partire da circa 50 mbar ed è completamente aperta a circa 70 mbar e una portata di 1,5 m³/h. Ciò corrisponde approssimativamente a un circuito di radiatori con 35 kW. Ciò corrisponde approssimativamente a un circuito di radiatori con 35 kW. Allo stesso tempo, una perdita di pressione media di 60 mbar, anche con una prevalenza residua di soli 200 mbar (=2 mWS), significa che per il trasporto
e la priorità della valvola, 140 mbar sono ancora disponibili. Questo valore si è dimostrato sufficiente. Del resto, questa coppia di valori (70 mbar; 1,5 m³/h) corrisponde a un valore Kvs di 5,5 e quindi a uno scambiatore di calore disponibile in commercio con 30 piastre di 200×75 mm². In ogni caso, lo scambiatore di calore a piastre deve essere dimensionato un po' più grande del circuito mostrato nella Fig. 2, poiché il trasferimento di calore viene realizzato preferibilmente dalla temperatura di ritorno più bassa del circuito ad alta temperatura. Tuttavia, questo investimento si ripaga rapidamente grazie alla maggiore efficienza e al risparmio di energia ausiliaria, soprattutto perché è già finanziato dai risparmi della pompa. È stato necessario risolvere un altro problema: Se il miscelatore multiplo dovesse aprire gli ingressi E2 ed E3 in modalità operativa I, la pressione differenziale crollerebbe perché si aprirebbe un bypass non pressurizzato attraverso T2, E2, E3, T3 e T4. Ciò comporterebbe un disaccoppiamento idraulico inadeguato e caratteristiche di controllo scadenti.
La rJET: valvola di miscelazione e controllo in un unico alloggiamento
La soluzione consiste nel chiudere il foro E3. Di conseguenza, gli ingressi E1 ed E2 continuano ad agire come una valvola miscelatrice nel modo operativo III. Nella modalità operativa I, invece, l'ingresso E2 all'uscita A agisce come una valvola di regolazione. È quindi possibile sia mantenere il disaccoppiamento idraulico grazie alle perdite di pressione costanti della cartuccia a pressione differenziale nel circuito ad alta temperatura, sia realizzare un controllo ottimale del volume della separazione del sistema mediante una valvola di regolazione sul lato primario, come illustrato nelle Fig. 1 e 2. Non solo si risparmia una pompa di circolazione, ma si ottiene anche la più bassa temperatura possibile di ritorno al generatore di calore (Fig. 4).
Lo scarico a due zone e l'utilizzo del ritorno sul bollitore tampone aumentano i rendimenti solari e la convenienza dell'acqua calda.
Fig. 5: Termostato con sistema a doppio circuito e combinazione di scarico a due zone con utilizzo del ritorno.
A causa della crescente importanza dell'energia solare termica, le soluzioni efficienti per gli accumulatori tampone sono diventate sempre più importanti. Con il cosiddetto scarico a due zone di un accumulo, il miscelatore multiplo accede prima all'acqua calda dall'attacco centrale e poi preleva l'acqua calda dall'attacco superiore. In questo modo non solo si ottiene una zona calda più stabile con un maggiore comfort dell'acqua calda; la parte inferiore del buffer beneficia anche di un ritorno dell'acqua fredda più ampio e può quindi assorbire più calore solare. In un test di laboratorio è stato dimostrato che in questo modo l'efficienza dei buffer può essere aumentata di oltre 30 % con un solo circuito di riscaldamento (vedi IHKS FACH.JOURNAL 2005/06: Series connection of mixed heating circuits increases efficiency, pag. 115 e IHKS FACH.JOURNAL 2006/07: Efficiency increase through multi-port mixer, pag. 104. Articolo disponibile anche su: www.ihks-fachjournal.de/artikel/2006-2007/mehrwege-mischer). Il rendeMIX 3×4 combina ora questo principio con il metodo di utilizzo del ritorno. I due stati operativi dell'interruttore interno del collettore di miscelazione 2×4 sopra descritti - eccesso d'acqua (direzione del flusso b) e mancanza d'acqua (direzione del flusso a) - sono ottimizzati trasformando il tampone con i suoi tre attacchi in un interruttore idraulico: L'acqua in eccesso più fredda (direzione del flusso b) o più fredda (direzione del flusso a) entra nella parte inferiore del tampone. Nella pratica della ristrutturazione, spesso si parla di risparmi fino a 50 % grazie al supporto del riscaldamento solare. Quindi, cosa c'è di più ovvio di
principio di utilizzo del ritorno senza pompa prima della separazione del sistema alla combinazione con lo scarico a due zone, creando così una soluzione ottimale per il mercato delle ristrutturazioni solari: Comfort ed efficienza senza spese aggiuntive per l'energia ausiliaria e l'installazione quando si utilizza una separazione del sistema nel circuito a pavimento!
Sfruttamento ottimale del sole con la separazione del sistema nel circuito a bassa temperatura
Il principio del rendeMIX 2×4-jet, che prevede l'utilizzo di una valvola di sovrapressione differenziale ÜV60 nella sezione di equalizzazione da un lato e di un miscelatore di controllo dall'altro, può essere trasferito nel rendeMIX 3×4. Il terzo collegamento al raccordo tampone centrale costituisce questa sezione di equalizzazione. La pompa della caldaia fa passare l'acqua di riscaldamento attraverso i radiatori. Il ritorno dei radiatori genera quindi una pressione differenziale quasi indipendente dalla sua portata, che consente di far fluire una parte della portata volumetrica attraverso il lato primario della separazione del sistema quando l'ingresso E2 è aperto. Se la temperatura di mandata nel circuito di miscelazione a valle del separatore di sistema non è sufficiente, il flusso dei radiatori caldi viene aggiunto aprendo l'ingresso E1; se invece la temperatura è troppo alta, il flusso sul lato primario attraverso il separatore di sistema viene strozzato chiudendo l'ingresso E2.
Il risultato, oltre al risparmio sulla pompa di ricircolo, è una
Bassa temperatura di ritorno nella zona fredda inferiore del tampone
e quindi un elevato rendimento solare e una lunga durata dell'acqua calda.
nella zona calda superiore del tampone (Fig. 5).
Autore
Dipl.-Ing Hans-Georg Baunach, Amministratore delegato
HG Baunach, Hückhelhoven
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