7 sposobów jak podłączyć odbiornik ciepła przy pomocy dwudrogowego zaworu regulacyjnego

Ta wiadomość spadła na mnie jak grom z jasnego nieba. Doskonale pamiętam moment, kiedy podsłuchałem rozmowę moich współpracowników na temat zasilenia nagrzewnicy powietrza w jednej z projektowanych central wentylacyjnych.

To nie ma prawa zadziałać, przecież masz układ zmiannoprzepływowy, a podłączyłeś urządzenie tak, jakby wszystko pracowało w systemie stałoprzepływowym – mówił jeden. Im dłużej przysłuchiwałem się rozmowie, tym coraz bardzie zdawałem sobie sprawę, że nie mam w ogóle pojęcia o co chodzi… I z całą pewnością, właśnie to było dla mnie najgorsze…

Instalacja stałoprzepływowa czy zmiennoprzepływowa?

Jeżeli chciałbyś podłączyć odbiornik ciepła w instalacji grzewczej lub chłodniczej, musisz wiedzieć czy instalacja działa w systemie stałoprzepływowym czy zmiennoprzepływowym. Dlaczego jest to tak ważne? Ano dlatego, że jeżeli wybierzesz nieodpowiednie rozwiązanie, to system taki najzwyczajniej w świecie nie zadziała.

Instalacja stałoprzepływowa jak łatwo się domyślić jest wtedy, kiedy niezależnie od jej obciążania, przepływ medium w układzie pozostaje bez zmian. Moc odbiorników ciepła w takich systemach regulowana jest w sposób jakościowy, czyli przy pomocy zmiany temperatury czynnika grzewczego.

Natomiast z instalacją zmiennoprzepływową mamy do czynienia w sytuacji, kiedy wraz ze zmianą obciążenia układu, zmienia się również przepływ medium. Innymi słowy, jeżeli dane odbiorniki potrzebują większej mocy, dostają większy strumień czynnika grzewczego (lub chłodniczego) i odwrotnie.

Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, aby takie systemy łączyć ze sobą i mieć np. obieg pierwotny pracujący w systemie zmiennoprzepływowym i stałoprzepływowy obieg wtórny. Niemniej jednak musi być to robione z głową – tak, aby układy pracowały ze sobą w pełnej symbiozie. A jak to zrobić, dowiesz się właśnie z tego artykułu. 🙂

Jak podłączyć odbiornik ciepła?

Ilość możliwych sposobów podłączenia odbiorników ciepła w układach hydraulicznych jest praktycznie nieograniczona – zależy to tylko i wyłącznie od Twojej woli. Niemniej jednak, dobrą praktyką inżynierską jest wybór takiego rozwiązania, aby system pracował stabilnie, ekonomicznie oraz przede wszystkim efektywnie, a nie jest to możliwe bez zwrócenie uwagi na to, czy jest on stało czy zmiennoprzepływowy.

W związku z powyższym, w artykule przedstawię Ci aż 7 sposobów jak podłączyć odbiornik ciepła przy pomocy dwudrogowych zaworów regulacyjnych dla poszczególnych wariantów. Przykłady, które wybrałem, moim zdaniem są rozwiązaniami najbardziej popularnymi oraz co najważniejsze, sprawdzonymi i skutecznymi.

Na początek chciałbym Ci przypomnieć, jakie 4 warianty będziemy brać pod uwagę:

  • system zmiennoprzepływowy po stronie pierwotnej i wtórnej
  • system zmiennoprzepływowy po stronie pierwotnej i stałoprzepływowy po stronie wtórnej
  • system stałoprzepływowy po stronie pierwotnej i wtórnej
  • system stałoprzepływowy po stronie pierwotnej i zmiennoprzepływowy po stronie wtórnej

System zmiennoprzepływowy po stronie pierwotnej i wtórnej

Wariant pierwszy

1 – zawór odcinający; 2 – dwudrogowy zawór regulacyjny; 3 – zawór równoważący

W powyższym rozwiązaniu, zawór regulacyjny nr 2 kontroluje ilość czynnika grzewczego przepływającego przez odbiornik ciepła. Zawór równoważący nr 3 jest odpowiedzialny za odpowiednie zrównoważenie obiegu w całej instalacji (w przypadku, kiedy w układzie znajduje się kilka odbiorników).

Oczywiście, aby rozwiązanie takie działało prawidłowo (zresztą tak samo jak i wszystkie inne warianty opisane w niniejszym artykule), zawór regulacyjny powinien posiadać odpowiedni autorytet.

Wariant drugi

1 – zawór odcinający; 2 – dwudrogowy zawór regulacyjny; 3 – zawór równoważący; 4 – zawór wielofunkcyjny

Kolejne rozwiązanie, jakie chciałem Ci przedstawić jest bardzo podobne do poprzedniego, ale wprowadza minimalną zmianę… 🙂 Został dodany by-pass, na którym jest zamontowany zawór wielofunkcyjny (równoważąco – regulacyjny). Jego zadaniem jest zapewnienie przepływu minimalnego.

Powyższy wariant zalecany jest do stosowanie przede wszystkim przy ostatnich odbiornikach ciepła. Dlaczego? Wyobraź sobie tylko sytuacje, że ostatni odbiornik nie działa. Wówczas siłownik zamyka zawór regulacyjny nr 2 i medium na ostatnich metrach instalacji stoi… Teraz w momencie, kiedy ten sam siłownik dostanie sygnał, że odbiornik potrzebuje mocy, otworzy zawór i… w pierwszej kolejności przepłynie przez niego medium, które jest wygrzane (w przypadku instalacji chłodniczych) lub schłodzone (w przypadku instalacji grzewczych). Oczywiście jak łatwo możesz się domyślić, nie jest to sytuacja, której byśmy chcieli, tym bardziej, że będzie musiał minąć kawałek czasu, aby odbiornik dostał medium o takiej temperaturze, jaką faktycznie potrzebuje.

A teraz wyobraź sobie identyczną sytuację, ale z wykorzystaniem naszego zaworu na by-passie (jak przedstawiono na schemacie). Zawór ten wyposażony jest w siłownik, który działa przeciwstawnie do siłownika w zaworze nr 2. W momencie, kiedy zawór nr 2 się zamyka, drugi siłownik otwiera zawór nr 4. Co się teraz stanie? Jeżeli zawór nr 2 zostanie zamknięty, minimalny strumień wody przepłynie przez naszą spinkę, dzięki czemu w obiegu cały czas będzie krążyło medium o odpowiedniej temperaturze. Myślę, że nie muszę Ci już dalej pisać co się stanie, jeżeli odbiornik będzie potrzebować mocy i zawór nr 2 zostanie ponownie otwarty, nawet po dłuższej przerwie. 🙂

Możesz się jeszcze zastanawiać na jaki przepływ dobrać zawór wielofunkcyjny nr 4. Już Ci spieszę z odpowiedzią – wystarczy, że dobierzesz go na 15 % przepływu nominalnego przez odbiornik, przy którym jest zamontowany. Dlaczego tak? Ponieważ nie ma sensu puszczać przez obieg więcej medium, w sytuacji, kiedy odbiornik ciepła nie pracuje. Chodzi jedynie o to, aby zapewnić stałą cyrkulację w układzie po to, aby odbiornik w momencie startu dostał natychmiast czynnik o wymaganej temperaturze. Dzięki temu jego praca jest efektywna, a rezultaty szybkie.

Wariant trzeci

1 – zawór odcinający; 2 – dwudrogowy zawór regulacyjny

Wariant trzeci również jest bardzo podobny do pierwszego. Różnica polega na tym, że zawór regulacyjny nr 2 został przeniesiony na gałązkę powrotną oraz nie pojawia się tutaj zawór równoważący? Kiedy możesz pozwolić sobie na zastosowanie takiego rozwiązania? Wtedy, kiedy układ zasila tylko i wyłącznie jeden odbiornik ciepła (wtedy nie ma co równoważyć).

System zmiennoprzepływowy po stronie pierwotnej i stałoprzepływowy po stronie wtórnej

Wariant pierwszy

1 – zawór odcinający; 2 – zawór zwrotny; 3 – dwudrogowy zawór regulacyjny; 4 – zawór równoważący; 5 – pompa

W powyższym przykładzie została zastosowana pompa oraz by-pass, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie przepływu stałego w obiegu wtórnym (pomimo tego, że obieg pierwotny jest zmiennoprzepływowy). Oczywiście, aby obiegi współpracowały ze sobą prawidłowo, muszą być spełnione następujące warunki:

  • temperatura w obiegu pierwotnym musi być mniejsza bądź równa od temperatury w obiegu wtórnym (dla układów chłodniczych)
  • przepływ w obiegu pierwotnym nie może być mniejszy od przepływu w obiegu wtórnym

Możesz się jeszcze zastanawiać, po co nam dwa zawory równoważące (jeden w obiegu pierwotnym, a drugi w obiegu wtórnym). Są one niezbędne, aby uzyskać wymagane strumienie przepływu w każdym układzie.

Tutaj chciałbym Ci bardzo dokładnie wyjaśnić jak to rozwiązanie będzie działać w rzeczywistości. Dlatego też specjalnie dla Ciebie przygotowałem materiał bonusowy, poparty obliczeniami dla konkretnego przykładu, który obrazuje rzeczywistą sytuację. Dodatkowo, materiał ten uwzględnia informację, co się stanie jeżeli pompa nr 5 przestanie nagle działać (np. z powodu awarii). Materiał ten możesz pobrać za darmo poniżej lub też na końcu tego artykułu, do czego Cię oczywiście zachęcam. 🙂

Dostęp do materiałów Premium
Aby otrzymać dostęp do materiałów Premium podaj proszę swoje imię oraz swój adres e-mail. Zaraz po tym, link z dostępem do materiałów Premium zostanie wysłany na podany adres.
Twoje imię
Twój adres e-mail
Wysłanie powyższych danych jest jednoznaczne z wyrażeniem zgody na otrzymywanie informacji o nowościach, promocjach, produktach i usługach oferowanych przez serwis swiadomyprojektant.pl.

Aby odebrać darmowy materiał bonusowy, kliknij w powyższy obrazek.

Wariant drugi

1 – zawór odcinający; 2 – zawór zwrotny; 3 – dwudrogowy zawór regulacyjny; 4 – zawór równoważący; 5 – pompa

Powyższe rozwiązanie jest niemalże identyczne do poprzedniego, ale z jedną różnicą… W tym wariancie, na spince łączącej zasilanie i powrót pojawił się zawór zwrotny. Po co? Z kilku powodów, ale tutaj napiszę Ci o dwóch. 🙂

Po pierwsze, zawór ten pełni rolę dodatkowego zabezpieczenia. Ale konkretnie – w sytuacji, kiedy zawór regulacyjny nr 3 byłby przewymiarowany i puściłby zbyt dużą ilość czynnika, zawór zwrotny zapobiega przepływowi nadmiaru czynnika (w układach ciepłowniczych) bezpośrednio przez by-pass do nitki powrotnej, z pominięciem wymiennika ciepła w odbiorniku, co skutkowałoby podgrzaniem wody powrotnej. Oczywiście takie rozwiązanie w układach ciepłowniczych jest niewskazane (nie mówiąc już o jego innych wadach).

Drugie wytłumaczenie, które przemawia za pojawieniem się zaworu zwrotnego na spince odnosi się również do systemów grzewczych… Wyobraź sobie sytuację, kiedy odbiornikiem ciepła jest nagrzewnica wodna w centrali wentylacyjnej, a medium w instalacji nie jest r-r glikolu tylko woda. Jeżeli pompa nr 5 uległaby awarii, wówczas większa część czynnika grzewczego popłynęłaby przez by-pass (z powodu mniejszych oporów, przy założeniu, że średnice są identyczne). W związku z powyższym, znaczna część wody zgromadzonej w wymienniku ciepła nagrzewnicy powietrza stałaby nieruchomo, pozostając w ciągłym kontakcie z zimnym powietrzem. Jaki byłby tego skutek? Zamrożenie wody i rozsadzenie wymiennika.

Oczywiście jak to w życiu bywa jest kilka sytuacji, kiedy brak zaworu zwrotnego na by-passie jest korzystny. O jednym z nich napisałem dla Ciebie w materiale bonusowym. 🙂

System stałoprzepływowy po stronie pierwotnej i wtórnej

1 – zawór odcinający; 2 – zawór zwrotny; 3 – dwudrogowy zawór regulacyjny; 4 – zawór równoważący; 5 – zawór nadmiarowy; 6 – pompa

Ok, teraz nadszedł czas, abyśmy zajęli się systemem stałoprzepływowym, zarówno po stronie pierwotnej jak i wtórnej. Przeanalizujmy sobie powyższy przykład.

W omawianym rozwiązaniu, mamy pompę nr 6, która zapewnia nam stały przepływ w układzie wtórnym. Regulacja mocy odbiornika odbywa się oczywiście w sposób jakościowy, czyli poprzez regulację temperatury zasilania, którą kontroluje zawór regulacyjny nr 3.

Dodatkowo na schemacie pojawia się zawór nadmiarowy nr 5, który jest odpowiedzialny za utrzymanie stałego ciśnienia. Jeżeli zawór regulacyjny nr 3 się przymknie i nastąpi wzrost ciśnienia, wówczas jego nadmiar zostanie przejęty przed zawór nadmiarowy. Dzięki temu możemy uzyskać wysoki autorytet zaworu regulacyjnego.

System stałoprzepływowy po stronie pierwotnej i zmiennoprzepływowy po stronie wtórnej

1 – zawór odcinający; 2 – dwudrogowy zawór regulacyjny; 3 – zawór równoważący; 4 – zawór nadmiarowy

Teraz przyszła pora na omówienie ostatniego przykładu, gdzie mamy stały przepływ w obiegu pierwotnym i przepływ zmienny w obiegu wtórnym. W takim przypadku, moc odbiornika końcowego jest regulowana ilościowo czyli przy pomocy ilości przepływającego strumienia.

Ilość strumienia medium, które będzie przepływało przez odbiornik jest kontrolowana poprzez zawór regulacyjny nr 2, a nadmiar niewykorzystywanego medium przepuszczana jest przez by-pass, na którym również znajduje się zawór nadmiarowy nr 4. Takie rozwiązanie pozwala nam utrzymać zarówno stały przepływ w układzie pierwotnym oraz zmienny w systemie wtórnym.

Czy zawór nadmiarowy nr 4 zawsze jest wymagany? Nie, kiedy ciśnienie dyspozycyjne w obiegu pierwotnym nie jest zbyt wysokie, wówczas spinka może być zainstalowana bez tego zaworu.

Podsumowanie

W artykule przedstawiłem Ci 7 sposobów na podłączenie odbiornika ciepła przy pomocy zaworu regulacyjnego dwudrogowego dla każdego, możliwego stanu w instalacji. Większość z tych rozwiązań może być stosowana zarówno w układach chłodniczych jak i grzewczych, ale z uwzględnieniem jednej rzeczy… Pamiętaj, że kiedy zasilasz np. nagrzewnicę powietrza w centrali wentylacyjnej wodą, to bezwzględnie musisz zapewnić w układzie wtórnym stały przepływ. Dzięki niemu potencjalne ryzyka zamrożenia wymiennika ciepła w nagrzewnicy maleje. Niemniej jednak ja i tak będę Cię zachęcać do stosowania r-r glikolu w takich układach. Ale o wadach i zaletach takiego rozwiązania napiszę osobny artykuł… 🙂

Na zakończenie chciałbym Cię jeszcze zachęcić do darmowego pobrania materiału bonusowego, który uzupełnia powyższy wpis. Jestem przekonany, że dzięki niemu skorzystasz z mojej wiedzy i doświadczenia jeszcze w większym stopniu. 🙂

Aby odebrać darmowy prezent, kliknij w powyższy obrazek.

Literatura    [ 1 ]

1. R. Petitjean, Total Hydronic Balancing, wydawnictwo Tour & Andersson Hydronics AB, rok 1994.