Thermostatisch balanceren met RTB-ventielen
Het doel van hydraulisch balanceren
is het leveren van de juiste hoeveelheid water aan elke consument in een distributienetwerk. Deze mag niet te klein zijn, omdat de consument anders onvoldoende van warmte wordt voorzien. Maar hij mag ook niet te groot zijn, want anders stijgt zijn retourtemperatuur te veel, wordt de toevoer naar andere verbruikers belemmerd en daalt de efficiëntie van het netwerk. Maar wat is de "juiste" hoeveelheid water?
In principe
in circulerende waterverwarmingssystemen voor het door een warmtewisselaar geleverde thermische vermogen Q', het debiet V' en het temperatuurverschil ΔT de volgende regel van drie, waarbij c de warmtecapaciteit van het water als constante bevat:
Q' = c - V' - ΔT
Het aan een verbruiker geleverde warmtevermogen is dus evenredig met het product van het debiet en het temperatuurverschil.
Q' ~ V' - ΔT
Je kunt dus hetzelfde vermogen leveren door een grote hoeveelheid water een beetje of een kleine hoeveelheid water navenant meer te koelen.
Een goede benadering voor de warmtecapaciteit van water is
c = 4,2 J/(g-K) = 1 cal
Dit betekent dat je 4,2 joule warmte kunt onttrekken door 1 g water met 1 K af te koelen. Op dezelfde manier kun je ½ g water met 2 K of ¼ g water met 4 K afkoelen. Deze hoeveelheid warmte werd vroeger een calorie genoemd.
1 W = 1 J/s
Aangezien één watt het vermogen is waarbij de hoeveelheid warmte van één joule per seconde wordt getransporteerd, kan het bovenstaande vermogen in gewone eenheden als volgt worden geschreven:
Q' [kW] = 7/6 - V' [m³/h] - ΔT [K]
Dit betekent bijvoorbeeld:
een verbruiker met een nominaal vermogen van 28 kW, ontworpen voor een nominaal temperatuurverschil van 20 K, heeft een nominale volumestroom van 1,2 m³/h:
V' [m³/h] = 6/7 - 28 kW / 20 K = 1,2 m³/h
Deze waarden moeten altijd worden gehaald uit de prestatiegegevens op het typeplaatje of uit het gegevensblad!
De hydraulische uitbalancering
is nu het debiet door deze verbruiker te beperken tot deze nominale waarde, waarvoor debiet- en drukverschilregelkleppen worden gebruikt.
Maar wat als de consument minder dan het nominale vermogen verbruikt? Bijvoorbeeld:
- omdat het een luchtverwarmer is waarvan de ventilator wordt uitgeschakeld door een elektrische kamerthermostaat?
- omdat het een drinkwater opslagtank is die alleen de stand-by verliezen van de circulatie moet dekken?
Als er geen aanpassing van de waterhoeveelheid V' aan het verminderde vermogen Q' plaatsvindt, moet er, omdat Q' ~ V' - ΔT, een vermindering van het temperatuurverschil ΔT! Een vermindering van het temperatuurverschil kan echter alleen een verhoging van de retourtemperatuur betekenen, omdat de aanvoertemperatuur in het netwerk constant blijft.
Geen Thermostatische balancering van de luchtverwarmers zonder RTB ventiel
Geen thermostatische balancering van de opslagtank zonder RTB-ventiel
Omdat zonder de installatie van RTB-ventielen (retourtemperatuurbegrenzers) de volumestroom constant is (cV'), zelfs wanneer de hydraulische balancering correct is uitgevoerd, kan de retourtemperatuur alleen de laagste waarde aannemen wanneer de ventilatoren van alle luchtverwarmers tegelijkertijd draaien of de tank voor warm water vers koud water opwarmt. Aangezien dit niet altijd het geval is, kan bijvoorbeeld een condensatieketel nooit altijd in de condensatiemodus werken, of kan een zonnesysteem nooit zijn volledige opbrengstpotentieel benutten.
Thermostatisch balanceren is
een zeer eenvoudige methode om dit probleem op te lossen en bestaat uit de installatie van een retourtemperatuurbegrenzer (RTB) in elke afzonderlijke parallelle verbruikslijn. Deze thermostatische klep beperkt de retourtemperatuur tot de ingestelde maximumwaarde. Wordt deze onderschreden, dan staat de klep volledig open; wordt hij echter overschreden, dan wordt de klep gesloten tot een minimumdebiet van ongeveer 1% van de nominale waarde. De sensor moet zo dicht mogelijk bij de uitlaat van de verbruiker worden geïnstalleerd om de reactietijd zo kort mogelijk te houden, wat vooral belangrijk is voor luchtverwarmers. Het minimale debiet verkort niet alleen de reactietijd, maar zorgt ook voor een onmiddellijke warme start en garandeert vorstbescherming.
Thermostatische balancering van de luchtverwarmers met RTB ventiel
Thermostatisch Aanpassing van het geheugen met RTB ventiel
Een aangenaam neveneffect
van deze even eenvoudige als efficiënte maatregel is dat u zich in de toekomst de installatie van debiet- en drukverschilregelkleppen kunt besparen: U stelt gewoon alle verbruikers zoals luchtverwarmers of drinkwatertanks in het leidingnet in op een bepaald temperatuurverschil, bepaalt de bijbehorende aanvoertemperatuur en stelt alle RTB-ventielen in op de bijbehorende retourtemperatuur.
Bijvoorbeeld: Luchtverwarmer
Stel dat de luchtverwarmers allemaal zijn ingesteld op 70/50°C bij nominaal vermogen. Selecteer vervolgens de hellingshoek van de verwarmingscurve en stel de RTB-kleppen in op 50°C. Als het bij strenge kou te koud is, verhoog dan de steilheid van de verwarmingscurve; als de retourtemperatuur bij milde kou te veel stijgt, verlaag dan de maximumwaarden van de retourtemperaturen bij de RTB-ventielen. Verlaag de maximumwaarden van de retourtemperaturen zoveel mogelijk. Een praktische waarde blijkt 40 tot 45°C te zijn bij een stromingstemperatuur van 75 tot 80°C in het ontwerpgeval (nominale belasting). De ventilatorsnelheid moet worden ingesteld op de laagst mogelijke waarde, die de uitblaastemperatuur van de lucht verhoogt en tocht en lawaai vermindert. De retourtemperatuur mag nooit lager zijn dan de temperatuur van de door de luchtverwarmers aangezogen lucht.
Bijvoorbeeld: Drinkwaterreservoir
Het belangrijkste bij het laden van de opslagtank is dat de opslagtank in één keer wordt doorgeladen zonder de brander te onderbreken. Daartoe moet de aanvoertemperatuur van de ketel in de laadmodus zo hoog mogelijk worden ingesteld. Nu kan de retourtemperatuur worden beperkt tot een waarde net onder de retourtemperatuur van de circulatie. Praktische waarden voor kleine systemen (volgens TrinkwV) zijn 45 tot 55°C gebleken. Voor grote systemen (volgens TrinkwV) moet ten minste 55°C worden gekozen en 70°C voor thermische desinfectie. In alle genoemde gevallen moet de aanvoertemperatuur in de laadmodus ten minste 85°C bedragen. Deze specificaties komen overeen met de conclusie van de Verklaring van het Federaal Milieuagentschap "Energiebesparing bij waterverwarming - Verenigbaarheid van energiebesparing en hygiëne-eisen voor drinkwater" van september 2011. Overigens willen wij hier ook de aandacht vestigen op het verband tussen Drinkwaterhygiëne en kwaliteit van het tankoppervlak verwijzen.
De circulatiepomp
wordt zoals voorheen gedimensioneerd op de totale waterhoeveelheid van alle verbruikers bij nominale capaciteit en ingesteld op het kleinst mogelijke instelpunt in de bedrijfsmodus "Drukverschil constant (cΔp)". In dit geval zijn waarden van meer dan
Δp = 250mbar = 2,5mWS
aanbevolen. Dergelijke uitzonderingen zijn bijvoorbeeld decentrale verswatermodules in huisstations zonder eigen pomp met proportionele kleppen zonder hulpenergie.
Voorbeeld van een geslaagde renovatie van een fabriek
Product links: