Allgemeines zur Ventilauswahl

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1 4 0 Allgemeines zur entilauswahl (ehemaliges Sortiment der Staefa Control System) Stellgeräte werden mit verschiedenen Stellantrieben und entilarmaturen geliefert. Sie wurden für die speziellen Aufgaben zur Regelung von Heizungs-, Lüftungs- und limaanlagen entwickelt. Stellantriebe Die besonderen Merkmale der einzelnen Antriebe sind: Stellantrieb Armatur Stellgerät Magnetantrieb: Robust, wartungsfrei, reibungsarm urze Stellzeit Hohe Auflösung Arbeitsweise: stetig Thermischer Antrieb: Robust, wartungsfrei Zweidraht-Anschluss Hohe Arbeitstemperatur der Festkörper-Dehnstoffantriebe Arbeitsweise stetig Motorantrieb: raftabhängige ndabschaltung Hohe Stellkraft Arbeitsweise stetig oder Dreipunkt Armaturen Armaturen für verschiedene Medien, Druck-, Temperatur- und Mengenbereiche sind mit Flansch-, Gewinde- oder Lötanschluss lieferbar. entile sind dicht schliessend und eignen sich vorzüglich für die stetige Regelung. Sie sind in verschiedenen, den Anforderungen angepassten Ausführungen erhältlich. In Pumpenkreisläufen sind Dreiwegventile den Durchgangsventilen vorzuziehen, da konstante Umlaufwassermengen regeltechnische orteile bringen. Siemens Building Technologies CAN40D /.998 Landis & Staefa Division /8

2 Die Angaben in den Datenblättern beziehen sich auf den Pfad >. Dies ist der Regelpfad. Hier sind die entile dicht schliessend. Beim Pfad > ergeben sich Leckraten, die von den insatzbedingungen abhängig sind. Für spezielle Fälle, in denen der Pfad > als Regelpfad eingesetzt werden soll, ist Landis & Staefa zu konsultieren. Hähne werden fast ausschliesslich für die Mischregelung in Heizungsanlagen verwendet. Die zulässigen Druckdifferenzen sind klein, der Leckdurchfluss jedoch relativ hoch. Drosselklappen sind für Auf-/ Zu-Funktionen anwendbar, z.b. bei Folgeschaltungen mehrerer Heizkessel. Die Druckdifferenz in offener Stellung ist sehr gering, der Leckdurchfluss in geschlossener Stellung relativ hoch. Zur stetigen Regelung sind normale Drosselklappen nicht geeignet. Definitionen, onstruktionsmerkmale Nenndruck PN Der Druck, für den die Armaturen ausgelegt sind. Über den Nenndruck genormt sind z.b. die Werkstoffe der Armaturen, die Mediumstemperaturen, Dimensionierungsvorschriften (z.b. Flanschabmessungen), Prüfvorschriften, usw. Betriebsdruck p e max Der höchste zulässige Druck, dem die Armatur ausgesetzt werden darf. r kann temperaturabhängig sein. Schliessdruck Die höchst zulässige Druckdifferenz über dem geschlossenen Stellgerät. Wo p v max nicht erwähnt ist, entspricht der Schliessdruck der Druckdifferenz p v max. Druckdifferenz Ðp v max Die höchstzulässige Druckdifferenz, unter der das Stellgerät noch stetig regelbar ist. Liegt p v max höher, so kann sich das Durchflussverhalten ändern, können Geräusche entstehen und an den Drosselstellen kann hoher erschleiss auftreten. Temperaturgrenzen Diese Grenzen für Medium und Umgebung sind zu beachten. Sie können auch abhängig sein von Betriebsdruck und Montagelage. k v -Wert Unter k v -Wert versteht man den Durchfluss in m /h einer Flüssigkeit der Dichte ρ = 000 kg/m und der kinematischen iskosität υ = 0-6 m /s, der bei einem Druckverlust von bar durch das Stellventil beim jeweiligen Hub H hindurchgeht. k vo -Wert (Leckmenge) Der k v -Wert bei Hub 0 entspricht der Leckmenge k vo. k vs -Wert orgesehener k v -Wert einer Bauserie bei Nennhub (00 %). Dieser Wert darf nach den gängigen Normen (DI/D7) eine Toleranz von ±0 % aufweisen. CAN40D /.998 Siemens Building Technologies /8 Landis & Staefa Division

3 entilkennlinie Die Tellerventile haben eine angenähert lineare ennlinie (Weg > ). Im Schliessbereich (<0 % Hub) ist diese ennlinie optimiert, d.h. sie verläuft konkav, so dass auch kleinste Durchflussmengen noch geregelt werden können (siehe Bild). Der ingangssprung entspricht höchstens der Leckmenge, ist also für das Regelverhalten in den meisten Fällen vernachlässigbar klein. Aus diesem Grund wird auch auf die Angabe eines Stellverhältnisses im Sinne von DI/D7 verzichtet. Für allfällige Berechnungen des Regelverhaltens kann für Tellerventile für das Stellverhältnis in guter Nährung k vs / k vo eingesetzt werden. k v / k vs 0% 9D996 a b 0 0% H / H 00 a : lineare ennlinie (theoretisch) b : ennlinie der 'Staefa'-Teller ventile Dimensionierung Das erhalten einer stetig geregelten Anlage hängt wesentlich von der Bemessung der Regelarmatur ab. Die Dimensionierung ist optimal, wenn die volle Anlageleistung erst bei ganz offener Regelarmatur erreicht wird. Massgebend für die Regelstabilität ist die bei diesem Zustand herrschende entilautorität p v. p v = p v00 p L + p v A B Drosselschaltung Beimischschaltung p L p v00 p L p v00 C Umlenkschaltung p L p L D p v00 inspritzschaltung Druckverlust der voll geöffneten Armatur bei Nenndurchflussmenge p v00 p L NP p v00 p L p L + p L = Druckverlust der mengenvariablen Durchflussstrecke bei Nenndurchfluss A B C D rzeuger erbraucher Siemens Building Technologies CAN40D /.998 Landis & Staefa Division /8

4 Wichtig: Die Druckverluste der Armaturen ( p v ) dürfen die zulässigen Grenzen ( p v max) nicht übersteigen. Dimensionierung für Wasser und ähnliche flüssige Medien Pumpen und Armaturen sind so zu bemessen, dass p v 0,5 ist, das heisst: Der Druckverlust der offenen Armatur ( p v00 ) soll gleich gross oder grösser sein, als der Druckverlust der mengenvariablen Duchfluss-Strecke ( p L ). Bei inspritz- und Beimischschaltungen ist in der Regel p L so klein, dass die Dimensionierung nach der Rohrnennweite oder kleiner erfolgen kann. Bei der inspritzschaltung muss die Netzpumpe (NP) p v00 + p L überwinden. Dimensionierung für Dampf und gasförmige Medien Die maximal mögliche Durchsatzmenge bei Dampf-Armaturen wird dann erreicht, wenn im Drosselquerschnitt die sogenannte kritische Geschwindigkeit herrscht. Diese tritt auf, wenn der Druckverlust der Armatur ca. 4 % des absoluten ingangsdruckes p beträgt. s ist deshalb vorteilhaft, Dampfregelventile auf kritische Druckverhältnisse auszulegen. Bei Niederdruckdampf, also ingangsdrücken unter at absolut, kann es ausnahmsweise erforderlich sein, unterkritisch zu dimensionieren. 0 % Armaturdruckverlust ist jedoch als unterste Grenze zu betrachten. Hydraulisch Schaltungen für alt- und Warmwassernetze NP Netzpumpe HP Hauptpumpe (bedingt für Schaltungen 5, 6, und 7; kurzgeschlossener erteiler) urzschlussleitung ( p < 5 mbar bei max. Wassermenge) D Abgleichdrossel für Zufuhrwassermenge D Abgleichdrossel für Umlaufwassermenge === Für die Dimensionierung massgebende mengenvariable Durchflussstrecke ( p L ) 0 x DN (min. 0,5 m) D D 5 D 6 0 x DN (min. 0,5 m) D D 7 D D 0 x DN (min. 0,5 m) D HP NP Netzanschlüsse inspritzschaltung für Radiatoren und onvektoren Umlenkschaltung für Wärmeaustauscher z.b. Nachwärmer und ühler > p v00 p L inspritzschaltung für grosse Wärmetauscher und orwärmer 4 Beimischschaltung für Wärmetauscher weit entfernt vom erteiler CAN40D /.998 Siemens Building Technologies 4/8 Landis & Staefa Division

5 erteileranschlüsse 5 Beimischschaltung für Radiatoren und onvektoren 6 Beimischschaltung mit Bypass für Fussbodenheizung 7 Beimischschaltung für Wärmeaustauscher nahe am erteiler inbauhinweise Nie zwei Pumpen auf eine -Weg -Armatur einwirken lassen ( Pumpe kurzschliessen). Die vorgeschriebenen Durchflussrichtungen sind einzuhalten. Spannungslose Magnetventile sperren den Durchgang > durch Federdruck ab. Der Durchgang > darf nicht als zuverlässig dichtender Anschluss verwendet werden. Für spezielle Anwendungen (Durchgang > als Regelpfad) ist Landis & Staefa zu konsultieren. Die entile sind so zu montieren, dass kein Wasser in den Stellantrieb eindringen kann. Die Montagelage kann von der Mediumstemperatur abhängen. Bei Mediumtemperaturen über 0 C sind unbedingt die Montagevorschriften zu beachten. Um die unerwünschte 'schleichende Zirkulation' zu vermeiden, ist der Abstand vom erteilpunkt bis zur urzschlussleitung '' bzw. Sammler mindestens 0 x DN oder 0,5 m zu wählen. Berechnung Die hydraulische Berechnung von Armaturen erfolgt über den Durchflusswert k v (in den USA c v -Wert). D 0D 9H008A P P [m /h] m [kg/h] D P p (p ) = absoluter Druck vor der Armatur in bar p = absoluter Druck in bar nach der Armatur p p = Druckverhältnis p = Wassermenge in m/h m = ältemittelmenge oder Dampfmenge in kg/h x = ältemittelfaktor x - Werte für: R4a 0,08 R 0,06 R500 0,056 R507 0,047 Amoniak 0,064 k = Überhitzungsfaktor = + 0,00 T T = Überhitzungstemperatur = t Dampf t Sattdampf ennt man die benötigte Duchflussmenge bzw. m und die erforderliche Druckdifferenz über der Armatur, so lässt sich der k v -Wert mit nachstehenden Formeln berechnen. Gewählt wird die Armatur mit dem der Berechnung am nächstliegenden k vs -Wert. Meistens sind in der Berechnungsannahme Reserven vorgesehen, so dass die Wahl der nächst kleineren Armatur optimal ist. Siemens Building Technologies CAN40D /.998 Landis & Staefa Division 5/8

6 Wasser: kv = p p ältemittel: kv = x. m p (p p ) Dampf: a) Druckverhältnis < 0,4 (< 4 %), unterkritischer Bereich kv = 0,04. m. k p (p p ) b) Druckverhältnis > 0,4 (> 4 %), überkritischer Bereich kv = 0,084. m p. k Beispiele zur entilwahl a) unterkritisch gegeben: Dampfmenge m = 0 kg/h überhitzter Dampf t = 5,5 C ingangsdruck p =,0 bar Sattdampftemperatur =,5 C Überhitzung T = 0 Druckverhältnis = 0, gesucht: erforderlicher kv -Wert, entiltyp Lösung: p = p 0, p =,64 bar k = + 0,00. 0 =,06 kv = 0,04. 0.,06 = 4,86,64 (-,64) entiltyp: MH0, entsprechend kvs = 5 b) überkritisch gegeben: Sattdampf t =,5 C (k =,0) ingangsdruck p =,0 bar Dampfmenge m = 0 kg/h Druckverhältnis: überkritisch zulässig 0,4 gesucht: erforderlicher kv -Wert, entiltyp 0 Lösung: kv = 0,084.. =,08 p ( 0,4).,74 bar entiltyp: MH5, entsprechend kvs = CAN40D /.998 Siemens Building Technologies 6/8 Landis & Staefa Division

7 c) Wasser mit Zusätzen Um die Durchfluss-Diagramme für andere Medien als Wasser verwenden zu können, ist die Durchflussmenge mit dem orrekturfaktor f für die Dichte und f für die kinematische Zähigkeit (iskosität) υ zu multiplizieren: = Wasser. f. f Bestimmung der orrekturfaktoren: f siehe Diagramm Dichte-orrektur f siehe Diagramm Zähigkeits-orrektur, wobei R =,8 0 (Zähigkeitszahl) υ. kvs υ = kinematische Zähigkeitszahl [m /s] Beispiel: Gegeben: = 4 m/h Medium = Wasser mit Aethylenglykol Dichte =,09 kg/dm kinematische Zähigkeit υ = 0,0005 m /s Gesucht: Lösung: entil mit pvmax < bar f =,04 (aus Diagramm) R =,8. 4 = 550 0, (kvs = 5, entsprechend DN0, wird näherungsweise angenommen) Hinweis: Für die entilwahl steht als Arbeitshilfsmittel die entil-rechenscheibe zur erfügung. f =,06 (aus Diagramm) = 4.,04.,06 = 4,4 m /h Aus dem Wasserdurchfluss-Diagramm erhält man bei DN0 kvs = 5 > pv = 0,8, also < bar Das entil mit DN0 kann verwendet werden Dichte-orrektur Zähigkeits-orrektur f, 9I69A f,6,4,,,0 9I640,0,8,6 0,9,4, 0,8 ρ 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9,0,,,,4,5 [kg/dm ],0 R Siemens Building Technologies CAN40D /.998 Landis & Staefa Division 7/8

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