Elektronisch druckunabhängiger 6-Weg-Regelkugelhahn

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1 M 6-Weg-Regelkugelhahn Inhaltsverzeichnis Der elektronische Regelkugelhahn (EPIV) Projektierung 3 Schutz des Heiz-/Kühlelements 5 Ausführung der Druckentlastung 5 Funktion 5 Leckrate Ventil 5 Ersatzschaltbild 5 Auslegung und Bemessung 6 Konstantes Durchflussvolumen V 6 Ventilauslegung 6 Verifikation des Differenzdruckes 7 Auslegung bei fehlenden hydraulischen Daten 7 Durchflusskennlinien 7 P5-6-Weg-Regelkugelhahnen de Änderungen vorbehalten 1 / 8

2 6-Weg-Regelkugelhahn Der elektronische Regelkugelhahnen (EPIV) Aufbau Nennweite DN 15/ Weg Regelkugelhahn (Leckrate A nach EN 166-1) Luftblasendicht abschliessendes Regelorgan gewährleistet absolut dichtes Absperren bei Nulllast und verhindert so zuverlässig Aktivierungsverluste. Messrohr mit Volumenstromsensor Optimal auf die Anforderungen des Anwendungsgebietes abgestimmte Ultraschall- Durchflussmessung 3. Antrieb Speziell auf die druckunabhängige Durchflussregelung optimierter Antrieb Wirkungsweise Regelverhalten Das Stellgerät besteht aus drei Komponenten: 6-Wege Regelkugelhahn, Messrohr mit Volumenstromsensor und Antrieb. Der eingestellten maximalen Durchflüsse für Sequenz 1 (V max1 ) und Sequenz (V max ) werden dem Stellsignal (V für Sequenz 1, 10V für Sequenz ) zugeordnet. Das Stellgerät wird analog angesteuert. Im Messrohr wird das Medium vom Sensor erfasst und steht als Durchflusswert an. Der gemessene Wert wird mit dem Sollwert abgeglichen. Der Antrieb regelt die Abweichung durch Veränderung der Ventilposition nach. Im Messteil (Fühlerelektronik) wird die Mediumsgeschwindigkeit gemessen und zu einem Durchflusssignal verarbeitet. Das Stellsignal Y entspricht dem Leistungsbedarf Q am Tauscher. Im 6-Weg EPIV wird der Volumenstrom geregelt. Das Stellsignal Y wird in eine lineare Volumenstrom-Kennlinie umgewandelt und mit dem V max Wert als neue Führungsgrösse w versehen. Die momentane Regelabweichung bildet das Stellsignal Y1 für den Antrieb. Die speziell ausgelegten Regelparameter in Verbindung mit dem präzisen Durchflussfühler gewährleisten eine stabile Regelgüte. Sie ist aber nicht für schnelle Regelstrecken, wie Brauchwasserregelung, geeignet. U5 zeigt als Spannung den gemessenen Volumenstrom V max 1 oder V max an (Werkeinstellung). / 8 P5-6-Weg-Regelkugelhahn de Änderungen vorbehalte

3 6-Weg-Regelkugelhahn Projektierung Relevante Informationen Dimensionen Abstände der Rohrleitungen Durchflussrichtung Wasserqualität Schmutzfilter Ausführung Wassersysteme Absperrorgane Die Daten, Informationen und Grenzwerte auf den Datenblätter der (elektronischen druckunabhängigen) 6-Weg-Regelkugelhahnen sind zu berücksichtigen bzw. einzuhalten - EP..R-R6+BAC (Elektr. druckunabhängiger 6-Weg RKH DN 15/0) - R B (6-Weg RKH DN15/0) Die Abmessung der eingesetzten Antriebskombination sind von der verwendeten Ausführung und Nennweite abhängig. Die Masse sind auf den Datenblättern aufgeführt. Die für die Projektierung benötigten, minimalen Abstände der Rohrleitungen zu den Wänden und Decken hängen nebst der Ventilabmessungen auch von der Ausführung ab. Die Masse sind auf dem entsprechenden Datenblatt zu finden. Die spezifizierte Durchflussrichtung ist einzuhalten Die Bestimmungen gemäss VDI 035 bezüglich Wasserqualität sind einzuhalten. Das 6-Weg EPIV ist ein Regelorgan. Damit die Regelaufgaben auch langfristig übernommen werden kann, werden zentrale Schmutzfilter im System empfohlen. Der Einsatz ist nur in geschlossenen Wasserkreisläufen zulässig. Es ist darauf zu achten, dass genügend Absperrorgane eingebaut werden. Definitionen V nom ist der maximal mögliche Durchfluss. (V nom =V nom1 =V nom ) V max1 ist der eingestellte maximale Durchfluss bei kleinstem Stellsignal, V. V max ist der eingestellte maximale Durchfluss bei grösstem Stellsignal, 10 V. V max1 und V max kann zwischen 5% und 100% von V nom eingestellt werden. V min 0% (nicht veränderbar). V [m 3 /h] 100% V nom 5% V max Y [V] P5-6-Weg-Regelkugelhahn de Änderungen vorbehalte 3 / 8

4 6-Weg-Regelkugelhahn Projektierung (Fortsetzung) Ventilkennlinie Bei der Drehung des Ventils um 90 durchläuft dieses 3 Sequenzen: k v α Regelsequenz 1 Energiedichte Zone Ventil dicht geschlossen Regelsequenz Zuordnung der Sequenzen! Durchflussrichtung Grundsätzlich kann die Zuordnung zu Heiz- und Kühlwasser frei gewählt werden. Jedoch wird aufgrund der Montagesicherheit die Definition einer gleichen Zuordnung für alle Ventile empfohlen. Beim Einsatz des Raumtemperaturreglers CRK4-B1 von Belimo ist aufgrund der Reglerchakteristik zwingend folgende Zuordnung zu wählen: Sequenz 1 = Kühlen Sequenz = Heizen Die Durchflussrichtung ist einzuhalten. Sequenz 1 Sequenz 100% 100% Markierung der Anschlusstore Zur sicheren Zuordnung der Anschlüsse bei Planung und Montage sind diese von 1 bis 6 nummeriert. 1 4 M / 8 P5-6-Weg-Regelkugelhahn de Änderungen vorbehalte

5 6-Weg-Regelkugelhahnen Schutz des Heiz-/Kühlelements (Druckentlastungsfunktion) Bei kombinierten Heiz-/Kühlelementen wird im geschlossenen Zustand (kein Heizen oder Kühlen) das Medium in dem Element eingeschlossen. Aufgrund von durch die Umgebungstemperatur bedingter Änderung der Mediumstemperatur kann der Druck des eingeschlossenen Mediums an- oder absteigen. Um solche Druckänderungen zu kompensieren, besitzen die 6-Weg-Regelkugelhahnen eine integrierte Druckentlastungsfunktion. Ausführung der Druckentlastung Die obere Kugel des Regelkugelhahns ist mit einer Nut versehen, die in der geschlossenen Stellung eine Verbindung des Anschlusspunktes «Zulauf Sequenz 1» (Tor 1) mit dem Heiz-/Kühlelement angeschlossen an Tor herstellt. Nut zur Druckentlastung Druckentlastung in Stellung 45 Funktion Druckänderung im Heiz-/Kühlelement bei geschlossenem Ventil Durch die Verbindung zum Kreis «Sequenz 1» wird die entsprechende Druckdifferenz in dem Heiz-/Kühlelement kompensiert. Nach dem Druckausgleich findet aufgrund derselben absoluten Drücke in der Sequenz 1 und im Heiz-/Kühlelement und dem luftblasendicht schliessenden unteren Schliesskörper kein weiterer Wasserfluss statt. Verhalten im Heiz- oder Kühlbetrieb Die Druckentlastungsfunktion hat keinen Einfluss auf den Heiz- oder Kühlbetrieb. Bei Betrieb der Sequenz 1 befindet sich die Funktion auf derselben Seite wie der gewünschte Wasserdurchfluss. Beim Betrieb der Sequenz ist die Druckentlastungsfunktion nicht aktiv. Eine direkte Vermischung von Wasser der Sequenzen 1 und ist im Betrieb ausgeschlossen. Funktion aktiv Funktion nicht aktiv Druckentlastungsfunktion k v Zuverlässige Trennung Sequenz 1 zu Sequenz Regelsequenz ) Stellung Ventil geschlossen Regelsequenz α 1) Stellsignal für geschlossene Position: Arbeitsbereich Antrieb 10 V: Y = 6 Volt Arbeitsbereich Antrieb V: Y = 5.5 Volt Leckrate Ventil Ersatzschaltbild Jeder Wasserkreis wird über zwei Schliesskörper geführt (Serienschaltung). Aufgrund des weiterhin luftblasendicht schliessenden unteren Schliesskörpers weist das Ventil auch für die Sequenz 1 weiterhin die Leckrate A nach EN auf. Druckentlastung in geschlossener Stellung P5-6-Weg-Regelkugelhahn de Änderungen vorbehalte 5 / 8

6 Auslegung und Bemessung 6-Weg-Regelkugelhahnen Ein konventionelles (druckabhängiges) Ventil wird anhand des kv-wertes ausgelegt. Bei gegebenem Nenndurchfluss ist dieser abhängig vom Differenzdruck welcher über dem Ventil ansteht. Um eine ausreichende Regelgüte zu erhalten, ist bei druckabhängigen Ventilen weiter die Ventilautorität Pv zu berücksichtigen. Bei einer druckunabhängigen Lösung, wie dem 6-Weg EPIV, ist die Auslegung stark vereinfacht. Aufgrund der automatischen Ausregulierung von Durchflussabweichungen stellt das 6-Weg EPIV jederzeit die benötigte Wassermenge zur Verfügung, dies auch bei Differenzdruckschwankungen und im Teillastbetrieb. Dank dieses dynamischen Abgleichs beträgt die Ventilautorität 1. Konstantes Durchflussvolumen V Dank des permanenten Abgleichs des gemessenen Durchflusswertes mit dem Sollwert und entsprechender automatischer Nachregulierung der Ventilöffnungsposition wird eine konstante druckunabhängige Wassermenge über einen grossen Differenzdruckbereich sichergestellt. 150 V [l/min] V max = Nenndurchfluss V nom (Katalogwert) Regelanforderung 100% (z.b. 10 V) p [kpa] Druckunabhängiger Durchfluss über einen grossen Differenzdruckbereich dank Dynamischem Abgleich (Beispiel EP040R+MP) Ventilauslegung Das Ventil wird anhand des maximal benötigten Durchflusses V max bestimmt. Eine Berechnung des kvs-wertes ist nicht notwendig. Der benötigte anlagenspezifische maximale Durchfluss V max muss innerhalb des zulässigen Einstellbereiches liegen. DN 15/0: V max = 5 100% von V nom (Datenblattwert) Bei der Inbetriebnahme wird am Ventil der gewünschte anlagenspezifische Durchflusswert V max mittels Einstellgerät ZTH EU, NFC (Belimo Assistand App) oder über Bus eingestellt. 6 / 8 P5-6-Weg-Regelkugelhahn de Änderungen vorbehalte

7 6-Weg-Regelkugelhahnen Auslegung und Bemessung (Fortsetzung) Verifikation des Differenzdruckes Für einen ordnungsgemässen Betrieb muss der Differenzdruck über dem Ventil innerhalb eines definierten Bereichs liegen. Minimaler Differenzdruck (minimaler Druckabfall) Der minimal benötigte Differenzdruck (Druckabfall über das Ventil) zur Erreichung des gewünschten Volumenstroms V max kann mit Hilfe des theoretischen kvs-wertes (siehe Datenblatt) und der nachstehenden Formel berechnet werden. Der berechnete Wert ist vom benötigten maximalen Volumenstrom V max abhängig. Höhere Differenzdrücke werden vom Ventil automatisch kompensiert. Formel: p min = 100 x V max k vs theor. p min : kpa V max : m 3 /h k vs theor. : m 3 /h Beispiel (DN 5 mit gewünschterm maximalen Durchfluss = 50% V nom ) EP05R+MP kvs theor. = 8.6 m 3 /h V nom = 69 l/min 50% * 69 l/min = 34.5 l/min =.07 m 3 /h p min = 100 x V max k vs theor..07 m 3 /h = 100 x = 6 kpa 8.6 m 3 /h Maximaler Differenzdruck Höhere Differenzdrücke über dem Ventil werden von diesem automatisch ausgeglichen. Eine Bewegung des Schliesskörpers in Richtung Schliesspunkt bewirkt eine Erhöhung des Druckabfall über dem Ventil. Dies gewährleistet eine konstante Wassermenge. Der zulässige maximale Differenzdruck ist auf dem Datenblatt spezifiziert. Auslegung bei fehlenden hydraulischen Daten Durchflusskennlinien Wenn keine hydraulischen Daten vorhanden sind, kann der Ventil-DN gleich der Nennweite des Wärmetauschers gewählt werden. Bei einem elektronisch druckunabhängigem Regelkugelhahn entspricht die Stellsignalanforderung direkt einem Durchflusswert. P5-6-Weg-Regelkugelhahn de Änderungen vorbehalte 7 / 8

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