Dreiwegeventile und Netz. 1. Unterscheidung der Dreiwegeventile. Unterscheidung Mischventil Verteilventil Symbole. Ersatzschaltung

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1 Dreiwegeventile und Netz 1. Untersheidung der Dreiwegeventile Untersheidung Mishventil Verteilventil Symbole Ersatzshaltung Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 1

2 2. Grundshaltungen mit Dreiwegeventilen 2.1 Beimishshaltung 2.2 Verteilshaltung 2.3 Doppelbeimishshaltung Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 2

3 Beispiel: Warum Doppelbeimishshaltung statt Beimishshaltung bei Fußbodenheizung? Beimishshaltung: Berehnung des Volumenstroms durh den Rükfluss (Mishrehnung): für x als Anteil des Wassers über den Kessel: 70 x + 30 (1 + x) x x x 10 x 0,25 25 % des Wassers fließen aus dem Kessel, 75 % über den Kurzshluss; Das Wasser wird also im Verhältnis von 1:3 gemisht; das DWV wäre shon a. ¾ geshlossen für den Auslegungsfall, regelungstehnish shleht! Doppelbeimishshaltung: Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 3

4 Berehnung des k va für das Dreiwegeventil: gegeben ist eine Ventilautorität von a v 0,5 Dp volvar 0,1bar V& A 100 1m³ / h Tor B im Auslegungsfall geshlossen Dp v100 Dp volvar 0,1bar wegen a v 0,5 1bar k va 1m³ / h 3,16m³ / h 0,1bar Auswahl der Drossel: gegeben ist die folgende Parallelshaltung für den Auslegungsfall (über Tor B fließt nihts): der Drukabfall in der Parallelshaltung ist gleih, nämlih 0,2 bar der Volumenstrom soll sih zwishen Primärkreis und Drossel im Verhältnis 3:1 aufteilen (Rohrleitungsdrukverluste seien sehr gering) es gilt: k k va,drossel vpr imär 0,75V& 0,25V& für die Drossel gilt: 0,75 1bar k va 1m³ /h 0,25 0,2bar 6,7m³ / h Diese Drossel sollte aus Herstellerunterlagen ausgesuht werden. Dann kann das Dreiwegeventil im Auslegungsfall voll geöffnet sein. Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 4

5 2.4. Einspritzshaltung Das Dreiwegeventil kann entweder ein Verteilventil im Vorlauf sein oder ein Mishventil im Rüklauf Der Widerstand des Dreiwegeventils ist von der Primärpumpe (P1) zu überwinden Mishpunkt m1 ist der Einspritzpunkt Im Auslegungsfall soll gelten: t v,prim t v,sek, also muss der Abgleih so geshehen, dass zwishen m1 und v1 kein Drukuntershied besteht (Dp m1,v1 ª0) Drukabgleih des Systems: a) durh 2 Drosseln b) durh Drehzahlregelung der Pumpe (energetish am besten) ) durh Bypässe über die Pumpen (energetish am shlehtesten) Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 5

6 Einsparung von Pumpenenergie: aus dem Dreiwegeventil ein Durhgangsventil mahen mit einer ganz geringen Zirkulation durh Tor B (Blindflansh mit Loh); aus der Primärpumpe wird dann eine variable Pumpe 2.5. Hydraulishe Entkopplung bei direktem Anshluss von Wärmeerzeugern bzw. Verbrauhern (mehrere Kessel u./o. Verbrauher) an die hydraulishe Entkopplung besteht auh Unabhängigkeit der Kessel bzw. Verbrauher untereinander! Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 6

7 Vergleih direkter und indirekter Anshluss an eine hydraulishe Entkopplung: direkter Anshluss ist günstig für Hydraulik, aber eine teure Anshaffung indirekter Anshluss geshieht über Sammler und Verteiler; die Kreise sind untereinander niht entkoppelt Abhilfe: Leitungen zwishen hydraulisher Weihe und Verteiler/Sammler sehr groß mahen (geringer Widerstand) 3. Einflussgrößen auf das Betriebsverhalten von Shaltungen mit Dreiwegeventilen gegeben ist das folgende System, in dem das DWV durh die Ersatzshaltung ausgedrükt ist: das AV dient dazu, den Widerstand von Kessel mit Leitungen zu kompensieren Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 7

8 Vershaltungstabelle: Zeihenshritt 1. Element 2. Element Vershaltung Ersatzelement 1 VB P R I 2 AV B50 R II 3 I II P III 4 A50 K R IV 5 IV III R Ges 1. Einfluss der Ventilautorität des DWV auf Volumenstrom durh den Verbrauher Frage: wie verhält sih der Volumenstrom durh die Tore A und B, wenn jeweils ein Tor geöffnet ist oder beide halb offen sind? Je höher die Ventilautorität des DWV, desto linearer die Kennlinien von A und B und desto linearer die Summenkennlinie A&B. Bei geringer Ventilautorität fließt über die beiden halboffenen Tore A und B mehr Volumenstrom bei konstanter Pumpendrukerhöhung. Die Volumenstromshwankungen im volumenkonstanten Teil nehmen mit abnehmender Ventilautorität des DWV zu. Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 8

9 2. Einfluss des Verhältnisses Dp vol-konst /Dp vol-var auf die Änderung des Gesamtvolumenstroms bei untershiedlihen Ventilstellungen es werden folgende Parameter festgelegt, die die Verhältnisse beshreiben: a p p V100 v100 Ventilparameter (niht Ventilautorität!) b p vol konst100 vol konst100 Parameter für Anlagen/Erzeugerwiderstand p p AV100 AV100 Parameter für hydraulishen Abgleih p Dp vol-var100 ist Drukabfall im Kesselkreis ohne Ventiltor A bei Auslegungsvolumenstrom Dp vol-konst100 ist Drukabfall im Verbrauherkreis ohne Pumpe bei Auslegungsvolumenstrom Dp AV100 ist Drukabfall über dem Abgleihventil im Kesselkreis ohne Ventiltor B bei Auslegungsvolumenstrom Beispiel: Es wird eine konstant geregelte Pumpe eingesetzt, die Ventile/Tore A und B sind Linearventile. a) Bestimmen sie die 3 Parameter. b) Bestimmen sie für die 3 Fälle Tor A voll offen, Tor B voll offen und beide Tore halb offen die Gesamtwiderstände. ) Bestimmen Sie die Volumenstromverhältnisse V & B100 / V& und A100 V & AB50 / V& A für 100 zwei vershiedene Widerstände des volumenkonstanten Teils. d) Welhe Konsequenzen ergeben sih daraus für die Ventilauslegung? e) Vershaltung des Systems im Dp, V & -Diagramm. Gegeben sind für das vorliegende Anlagenbild: v vol-var vol-konst 200 (5000) AV Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 9

10 v a) a 0, b vol konst (5000) ,2 (5) AV ,05 b) Auslegungsfall Tor A voll offen (A100) + + gesa100 vol konst100 v (6100) Auslegungsfall Tor B voll offen (B100) + + gesb100 vol konst100 AV100 v (5150) Auslegungsfall beide Tore halb offen (AB50) k ² V& V ² 2² V 50 v100 v k ² V& ² 1² V50 * var + V50 vol * AV100 + V50 AV * 450 vol var AV * * ( vol var + AV ) 383 (5183) gesab50 vol konst100 ) V& / V& gesa100 B 100 A100 1,93 (1,09) gesb100 V& gesa100 / V& AB 50 A100 gesab50 * 1,84 (1,08) Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 10

11 d) Bei voll geöffnetem Tor B fließt ein fast doppelt so großer Volumenstrom, als wenn A voll offen ist; wenn der Volumenstrom steigt, dann steigt die Geshwindigkeit im System, dann sinkt die Totzeit, dann sinkt der Shwierigkeitsgrad und die Regelbarkeit somit auh. Wenn der Widerstand des volumenstromkonstanten Teils sehr groß ist, dann spielt die Ventilautorität des Systems kaum mehr eine Rolle! Ventile können mit sehr viel geringeren Ventildrukabfällen als bisher ausgelegt werden (Dreiwegeventile). Für b>3...5 kann auf die Auslegung nah der Ventilautorität und auf hydraulishen Abgleih im Nebenshluss verzihtet werden. Dies gilt nur für Netze mit einem Verbrauherkreis! Für den betrahteten Fall ergibt sih ein Ventildrukabfall im Auslegungsfall von zum Beispiel: Dp V100 (1) kpa. Durh die geringeren Ventilautoritäten ist die nötige Gesamtdrukerhöhung der Pumpe geringer, somit die hydraulishe Leistung. Je größer der Parameter b, desto positiver die Auswirkung auf das Betriebsverhalten (Konstanz des Volumenstroms) bei untershiedlihen Ventilstellungen. Beahten: b wird nur groß, wenn der Kesselkreis einen kleinen Widerstand hat (Naturumlaufkessel)! Bei zwangsdurhströmten Kesseln (zum Beispiel Thermen) muss man nahrehnen! Dort kann man aber hydraulish entkoppeln oder Differenzdrukregler einsetzen. Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 11

12 e) Vershaltung Quelle: Skript zur Vorlesung "Neue Heiz- und Energietehnologien" an der Fahhohshule Braunshweig Wolfenbüttel; erarbeitet von Prof. Dr.-Ing. D. Wolff und erstellt von Dipl.-Ing. (FH) K. Jagnow; Wolfenbüttel; 2000 Dreiwegeventile und Netz (Weiterverwendung nur nah Absprahe) Seite 12