Automatisches Strangregulierventil

Regelventile in Kaltwassersystemen mit variablem DurchflussBearbeiten

Wie sich die Hydroniksysteme verändert haben, so haben sich auch die erforderlichen Berechnungen zur Ventilauslegung geändert.

Systeme mit variablem Durchfluss erfordern neue Berechnungen, eine neue Terminologie und vor allem eine neue Technologie. Das Ziel bei der Dimensionierung von Regelventilen ist es, die perfekte Ventillösung für das System zu finden. Um das perfekte Ventil zu finden, muss man die Hydronik des Projekts verstehen und die Bedeutung eines perfekten Regelflusses erkennen.

Auswahl der RegelventileBearbeiten

Die Auswirkungen eines Systems mit variablem Durchfluss auf die Auswahl der Regelventile wurden zunächst nicht erkannt. Ein Steuerventil wurde mit der gleichen Kv-Berechnung ausgewählt, und der Bypass eines 3-Wege-Ventils wurde blockiert, wodurch ein 2-Wege-Ventil entstand. Leider war das nicht so einfach. Denn unsere Kv-Berechnung

Kv = Durchflussmenge / ΔP

basierte auf einem konstanten Druck und einem konstanten Kv, was einen konstanten Durchfluss ergibt. Wenn sich jedoch Bereiche des Systems mit variablem Durchfluss schlossen, stieg der Differenzdruck an, wodurch sich der Durchfluss erhöhte und in den offenen Kreisen ein Überlauf entstand.

Ein Überlauf in einem Kreislauf ist kostspielig. Leider ist er bei herkömmlichen Regelventilen unvermeidlich. Bei der Dimensionierung eines Regelventils stimmt der berechnete Kv-Wert mit großer Wahrscheinlichkeit nicht mit dem Kv-Wert des nächstgelegenen geeigneten Ventils überein. Zum Beispiel würde eine Kv-Berechnung von 4,5 m3/h höchstwahrscheinlich zur Auswahl eines Ventils mit einem Kv = 6,3 m3/h führen. Das bedeutet, dass das Ventil in der Lage ist, 40 % mehr Durchfluss als erforderlich zu liefern. Wenn der Druck in unserem System mit variablem Durchfluss steigt, wird unser Ventil diesen zusätzlichen Druckdurchfluss liefern.

Dieser überschüssige Durchfluss wird dazu führen, dass die Temperatur den Sollwert überschreitet. Sobald der Raumsensor diese Überschreitung festgestellt hat, schließt er den Stellantrieb, was zu einem starken Abfall des Durchflusses führt. Dieser Vorgang wiederholt sich in einem Phänomen, das als „Hunting“ bezeichnet wird.

HuntingEdit

Das Hunting führt zu ständigen Schwankungen der Raumtemperatur und verursacht den Kunden hohe Kosten durch schlechte Umweltqualität und erhöhten Wartungsaufwand. Mehr als drei Viertel der Beschwerden, die bei den Verwaltern eingehen, haben einen Bezug zum Wärmeempfinden. Diese Beschwerden sind selten auf interindividuelle Unterschiede in der bevorzugten Temperatur zurückzuführen, sondern nehmen zu, wenn die Temperaturabweichung größer wird. Die Lösung, die mehr als zwei Drittel der Gebäudemanager als Antwort auf diese Art von Beschwerden wählen, ist die Änderung des Sollwerts. Eine Absenkung des Sollwerts um durchschnittlich 1 °C in einem Kühlsystem erhöht den Energieverbrauch um bis zu 10 %. Die Lösung für die Probleme des „Hunting“ und des Überlaufens in Kaltwassersystemen liegt in der Verwendung von druckunabhängigen Regelventilen.

Druckunabhängige RegelventileBearbeiten

Druckunabhängige Regelventile werden zur Begrenzung des Durchflusses zur Ventilatorkonvektorstation und zum Lüftungsgerät verwendet. Dieser Durchfluss wird durch Änderungen des Eingangsdrucks nicht beeinflusst. Eine Membrane innerhalb des Ventils hält den Ausgangsdruck konstant und sorgt so für einen konstanten Durchfluss zum Terminal. Der zusätzliche Vorteil von druckunabhängigen Regelventilen besteht darin, dass sie, wenn sie mit einem Stellantrieb ausgestattet sind, das manuelle Ausgleichsventil und das motorisierte Regelventil durch ein einziges Ventil ersetzen, wodurch die Installationskosten gesenkt werden.

Elektronische druckunabhängige RegelventileEdit

Elektronische druckunabhängige Regelventile verwenden einen Durchflussmesser oder einen Druckabfall über eine Blende, um Durchflussdaten an einen Stellantrieb zu liefern, der den korrekten Durchfluss nach unten bereitstellt. Diese Ventile bieten wesentlich geringere Druckanforderungen, da ein Druckregler einen Druck innerhalb eines Bereichs benötigt, um zu funktionieren. Sie erhöhen die Flexibilität, da ihr einstellbarer Durchflussbereich oft deutlich größer ist als der ihrer mechanischen Gegenstücke. Außerdem bieten sie dank eines vereinfachten Wasserpfads eine bessere Verschmutzungstoleranz und in einigen Fällen die Möglichkeit, Durchflussraten an das Gebäudemanagementsystem zu melden.

Strategie für RegelventileEdit

Druckunabhängige Regelventile können mit jedem Regelsystem verwendet werden. Die Stellantriebsoptionen bieten die Wahl zwischen thermischer, 3-Punkt-Regelung oder modulierender Regelung. Dies funktioniert mit Gebäudemanagementsystemen und Einzelraumregelungen genauso wie mit herkömmlichen Regelventilen. Die Stellantriebe können auch zur Einstellung des Ventils durch Begrenzung des Durchflusses verwendet werden. Bei 3-Punkt-Regelungsanwendungen kann dies über eine Laufzeitbegrenzung erfolgen. Bei einem Auslegungsdurchfluss von 70 % geben wir dem Stellantrieb beispielsweise 70 % seiner Gesamtlaufzeit. Bei einem modulierenden Stellantrieb stellen wir zur Erreichung unseres 70 %-Beispiels den Regler so ein, dass er zwischen 0 V und 7 V des 0-10-V-Signals regelt.

FazitBearbeiten

Überströmung beeinträchtigt die Fähigkeit des Regelsystems, die eingestellte Temperatur zu erreichen. Sie muss nicht zwangsläufig sein. Einige druckunabhängige Regelventile ermöglichen es Gebläsekonvektoren und Lüftungsgeräten, den maximalen Durchfluss genau auf den Auslegungsdurchfluss einzustellen. Die Umstellung eines herkömmlichen Regelventils auf einen druckunabhängigen Typ sollte nicht nur als Vorteil für den Anlagenbauer gesehen werden, der die Installationskosten senkt. Sie kommt dem Systemintegrator und vor allem dem Kunden zugute, da sie sowohl einen höheren Komfort als auch einen geringeren Energieverbrauch gewährleistet. Druckunabhängige Regelventile sind ein wesentlicher Bestandteil der Hydronikregelung bei Kaltwasseranwendungen. Sie sind einfach auszuwählen und leicht einzustellen. Sie ermöglichen einen gleichmäßigen Druck, einen gleichmäßigen Durchfluss und vor allem eine gleichmäßige Raumtemperatur.