1. Przykłady stosowania układów regulacyjnych
1.1.1 Układ dławieniowy
Rys. 7-14 Układ dławieniowy
1 Przelotowy zawór 4217
równoważący
2 Zawór regulacyjny z 4037+7712
napędem
3 Regulator ogrzewania 7793
4 Czujnik temperatury 7793
5 Zawór odcinający 4115
Cechy:
Wymagana jest różnica ciśnień.
Natężenie przepływu wody zmienne po stronie pierwotnej i wtórnej. Temperatura po stronie pierwotnej
zmienna, po stronie wtórnej stała. Regulacja mocy odbywa się przez zmianę natężenia przepływu.
Zalety:
Ze względu na znaczną różnicę temperatur między zasilaniem a powrotem układ ten dobrze sprawdza
się w przypadku kotłów kondensacyjnych oraz ciepła przesyłanego na odległość.
1
Wady:
Większa liczba układów dławieniowych w instalacji powoduje zmianę skoku na zaworze, a co za tym
idzie przesunięcie punktu roboczego pompy. Występująca wówczas zmiana różnicy ciśnień wpływa na
poszczególne odbiorniki ciepła.
Zastosowanie:
w sieci dystrybucji elektrociepłowni
w podłączeniach do zbiorników buforowych
w podłączeniach instalacji c.o. do kotłów kondensacyjnych
regulacje strefowe w systemach radiatorowych i ogrzewania podłogowego z temperaturą na
zasilaniu regulowaną według temperatury otoczenia, a także
niewielkie dogrzewacze i chłodnice powietrza niezależnie od rozmiaru.
Zawór regulacyjny na zasilaniu służy dostosowywaniu przepływu do różnicy ciśnień oraz ograniczeniu
natężenia przepływu.
W tym układzie hydraulicznym dopasowanie wydajności odbywa się przez dławienie strumienia
objętości. W tym przypadku zawory nastawcze przejmują zadanie modulowania strumienia objętości w
obwodzie regulacji, np. w celu oddziaływania na moc cieplną wymiennika ciepła.
Układ dławieniowy znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagane są niskie temperatury na
powrocie i zmienne strumienie objętości. Termiczne właściwości charakteryzują się obniżającymi się
temperaturami przy malejącym obciążeniu.
rzykład: Wymiarowanie układu dławieniowego
P
Q = 70 kW
tV = 90�C
tR = 50 �C
"pL = 10 kPa
"H = 30 kPa
Q 70
qS =3600�" =3600�" =1504 l / h
c�"(tV -tR ) 4,19�"(90 -50)
Rozmiar rury zależy od materiału, z jakiego jest wykonana, oraz dopuszczalnego tarcia w rurach.
Warunek 1: "pv e" "pL (różnica ciśnień na zaworze regulacyjnym musi być większa lub równa różnicy
ciśnień na odbiorniku ciepła)
Krok 1: Obliczenie minimalnej dostępnej różnicy ciśnień:
Warunek 2: "H e" "Hmin (Dostępna różnica ciśnień na rozdzielaczu musi byś większa lub równa
minimalnej wymaganej różnicy ciśnień)
"H = "pV ,min + "pL + "pSRV + "pAb + "pSchmu "pSRV minimalnie 3 kPa
min
Dla straty ciśnienia na zaworze odcinającym (4115) i osadniku zanieczyszczeń (4111  wielkość
oczek) wykorzystano wartości współczynnika kvs dla średnicy DN 25.
"H = 10 +10+ 3+ 0,7 +1,2 = 24,9 [kPa]
min
2
Ponieważ "H = 30 kPa, warunek 2 jest spełniony.
Krok 2: Obliczenie teoretycznej wartości współczynnika kV zaworu regulacyjnego: ("pV,min = 10 kPa)
qS 1504
kv,theo = = = 4,75
100 �" "pv,min 100�" 10
Krok 3: Dobór wartości kvs z typoszeregu zaworów. Spośród zaworów 4037 w grę wchodzą zawór DN
15 o wartości kvs 4,0 oraz zawór DN 20 o wartości kvs 6.3. Z reguły można przyjąć, że w celu
osiągnięcia koniecznej straty ciśnienia należy wybrać mniejszą wartość współczynnika kvs.
przy kvs = 6,3
2 2
�ł qS �ł �ł �ł
1504
�ł �ł �ł
"pv =�ł =�ł �ł =5,7kPa Warunek 1 nie został spełniony!
�ł �ł
�ł100�"Kvs łł �ł100�"6,3łł
przy kvs = 4,0
2 2
�ł qS �ł �ł �ł
1504
�ł �ł �ł
"pv =�ł =�ł �ł =14,1kPa Warunek 1 został spełniony!
�ł �ł
�ł100�"Kvs łł �ł100�"4,0 łł
Zawór regulacyjny ma wartość kvs 4,0 i średnicę DN 15
Autorytet zaworu wynosi:
"pV 14,1
a = = =0,47
"H 30
Autorytet zaworu powinien wynosić między 0,3 a 0,7, jednak nie mniej niż 0,25, w przeciwnym razie
system będzie niestabilny.
Krok 4: Zaprojektowanie przelotowego zaworu równoważącego na zasilaniu
Ustalenie różnicy ciśnień, która ma zostać zredukowana:
"pSVR = "H - ("pV + "pL ) =30 - (14,1+10) =5,9 kPa
Określenie wartości kv
qS 1504
kv,SRV = = =6,2
100�" "pSRV 100 5,9
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy 1 wartość nastawy wstępnej wynosi 3,3.
3
1.1.2 Układ stałotemperaturowy (rozdzielny)
Rys. 7-15 Układ stałotemperaturowy rozdzielny
1 Przelotowy zawór 4217
równoważący
2 Zawór mieszający 4037+7712
z napędem
3 Regulator ogrzewania 7793
4 Czujnik temperatury 7793
5 Zawór odcinający 4115
6 Osadnik zanieczyszczeń 4111
Cechy:
4
Wymagana jest różnica ciśnień.
Natężenie przepływu wody po stronie pierwotnej stałe, po stronie wtórnej zmienne. Temperatura po
stronie pierwotnej stała, po stronie wtórnej stała. Regulacja mocy odbywa się poprzez zmianę
natężenia przepływu.
Zalety:
Stałe natężenie przepływu po stronie pierwotnej eliminuje konieczność stosowania pompy o
regulowanej wydajności. Brak oddziaływania różnicy ciśnień, tzn. zawór regulacyjny można
zaprojektować niezależnie od różnicy ciśnień.
Wady:
Temperatura na odbiorniku ciepła zawsze odpowiada temperaturze pierwotnej.
Zastosowanie:
registry grzewcze
registry chłodzące
regulacja strefowa
Jest to rodzaj układu dławieniowego.
Autorytet zaworu regulacyjnego zależy jedynie od obciążenia, tzn. zawór trójdrogowy jest montowany
niezależnie od sieci rozdzielczej, ponieważ nie zachodzi obawa wzajemnych oddziaływań. Wadą
układu stałotemperaturowego rozdzielnego jest to, że na odbiorniku ciepła zawsze panuje
maksymalna temperatura pierwotnego zasilania, przez co nie można wykorzystać innej wartości
temperatury między obiegiem pierwotnym i wtórnym. Ponadto stosowanie tego układu nie jest
zalecane dla zbiorników buforowych, kotłów kondensacyjnych i ogrzewania zdalnego, ponieważ
podczas pracy urządzeń z obciążeniem częściowym ciepły czynnik grzewczy na zasilaniu miesza się
z czynnikiem na powrocie, co powoduje podniesienie temperatury powrotu.
Szybka dostępność gorącego czynnika pierwotnego stanowi istotną zaletę dla odbiorników ciepła z
punktu widzenia techniki regulacji.
Praca z
ródła energii (generatora ciepła lub zimna) przy stałym natężeniu przepływu jest korzystna nie
tylko pod względem regulacji, ale też w pewnym stopniu pod względem eksploatacji. Z punktu
widzenia energetyki stałość prądu w obiegu pierwotnym ma jednak tę wadę, że nie pozwala na
oszczędność w zużyciu energii do napędu pomp.
rzykład: Wymiarowanie układu stałotemperaturowego rozdzielnego
P
Q = 40 kW
tV = 6�C
tR = 12 �C
"pL = 25 kPa
"H = 70 kPa
Q 40
qS = 3600 �" = 3600 �" = 5730 l / h
c �" (tV - tR) 4,19 �"(12 - 6)
Rozmiar rury zależy od materiału, z jakiego jest wykonana oraz dopuszczalnego tarcia w rurach.
Warunek 1: "pv e" "pL (różnica ciśnień na zaworze regulacyjnym musi być większa lub równa różnicy
ciśnień na odbiorniku ciepła)
Krok 1: Obliczenie minimalnej różnicy ciśnień:
5
Warunek 2: "H e" "Hmin (Dostępna różnica ciśnień na rozdzielaczu musi byś większa lub równa
minimalnej wymaganej różnicy ciśnień)
"H = "pV ,min + "pL + "pSRV + "pSchmu "pSRV minimalnie 3 kPa
min
Dla straty ciśnienia na zaworze odcinającym (4115) i osadniku zanieczyszczeń (4111  wielkość oczek)
wykorzystano wartości współczynnika kvs dla średnicy DN 40.
"H = 25+ 25+3+ 0,8 =53,8 [kPa]
min
Ponieważ "H= 70 kPa , warunek 2 jest spełniony.
Krok 2: Obliczenie teoretycznej wartości współczynnika kV zaworu regulacyjnego:("pV,min = 25 kPa)
qS 5730
kv,theo = = =11,46
100�" "pv,min 100 25
Krok 3: Dobór wartości kvs z typoszeregu zaworów. Spośród zaworów 4037 w grę wchodzą zawór DN
25 o wartości kvs 10,0 oraz zawór DN 32 o wartości kvs 16. Z reguły można przyjąć, że w celu
osiągnięcia koniecznej straty ciśnienia należy wybrać mniejszą wartość współczynnika kvs.
dla kvs = 16
2 2
�ł qS �ł �ł �ł
5730
�ł �ł �ł �ł
"pv =�ł =�ł �ł =12,82kPa Warunek 1 nie został spełniony!
�ł
�ł100�"Kvs łł �ł100�"16 łł
dla kvs = 10
2 2
�ł qS �ł �ł �ł
5730
�ł �ł �ł �ł
"pv =�ł =�ł �ł =32,8 kPa Warunek 1 został spełniony!
�ł
�ł100�"Kvs łł �ł100�"10 łł
Zawór regulacyjny ma wartość kvs 10 i średnicę DN 25
Autorytet zaworu wynosi:
"pV
32,8
a = = =0,57
"pL + "pV 25+ 32,8
Autorytet zaworu powinien wynosić między 0,3 a 0,7, jednak nie mniej niż 0,25, w przeciwnym razie
system będzie niestabilny.
Krok 4: Zaprojektowanie przelotowego zaworu równoważącego 1a na zasilaniu
Ustalenie różnicy ciśnień, która ma zostać zredukowana:
"pSRV1a = "H - ("pV + "pL + "pSchmu ) =70 -(32,8+ 25+ 0,8) =11,4kPa
Określenie wartości kv
qS 5730
kv,SRV1a = = =17,0
100�" "pSRV1a 100 11,4
6
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy DN 40 wartość nastawy wstępnej wynosi 4,8.
Krok 5: Zaprojektowanie obejścia:
W przypadku, gdy odbiornik ciepła nie może przyjąć mocy, musi istnieć możliwość odprowadzenia
całkowitego przepływu masowego przez obejście (bypass).
Warunek 3: "pSRV1b = "pL
Warunek 4: qBypass = qS
Na podstawie podanych warunków można wyprowadzić wartość kv zaworu w obejściu:
qBypass
5730
kv,SRV1b = = =11,46
100�" "pSRV1b 100 25
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy DN 40 wartość nastawy wstępnej wynosi 4,0.
7
1.1.3 Układ wtryskowy z zaworem przelotowym
Rys. 7-16 Układ wtryskowy z zaworem przelotowym
1 Przelotowy zawór 4217
równoważącego
2 Czujnik temperatury przylgowy 7793
3 Zawór z napędem 4037+7712
4 Regulator ogrzewania 7793
5 Czujnik temperatury 7793
6 Zawór odcinający 4115
7 Osadnik zanieczyszczeń 4111
8 Zawór zwrotny
Cechy:
Wymagana jest różnica ciśnień.
Natężenie przepływu wody po stronie pierwotnej zmienne, po stronie wtórnej stałe. Temperatura na
odbiorniku ciepła zmienna.
8
Zalety:
Odpowiedni dla systemów o niskich temperaturach na powrocie (ogrzewanie zdalne, kotły
kondensacyjne). Umożliwia różne poziomy temperatur dla strony pierwotnej i wtórnej (np. 45�C do
90�C).
Wady:
Do zwymiarowania zaworu regulacyjnego trzeba znać wartość różnicy ciśnień, w przypadku
nagrzewnic powietrza w długich przewodach istnieje niebezpieczeństwo zamarzania.
Zastosowanie:
systemy grzejnikowe
ogrzewanie podłogowe
registry grzewcze
ogrzewanie niskotemperaturowe
W tym systemie natężenie przepływu wody w systemie wtórnym jest, w przeciwieństwie do układu
dławieniowego, stałe. Różnica ciśnienia wytwarzana przez pomp nie wpływa na natężenie przepływu i
ciśnienie w obiegu wtórnym. Można osobno ustawiać przepływ w sekcji pierwotnej i wtórnej, dzięki
czemu możliwe jest sprzężenie różnych poziomów temperatur.
rzykład : Wymiarowanie układu wtryskowego z zaworem dwudrogowym
P
Q = 25 kW
tV = 45�C
tR = 35 �C
"H = 25 kPa
tprim�r = 70 �C
Q 25
qp =3600�" =3600�" =614 l / h
c�"(tprimar - t ) 4,19�"(70 -35)
R
Średnica rury zależy od materiału, z jakiego jest wykonana, oraz dopuszczalnego tarcia w rurach.
Q 25
qS =3600�" =3600�" = 2148 l / h
c�"(tV -tR ) 4,19�"(45-35)
Średnica rury zależy od materiału, z jakiego jest wykonana oraz dopuszczalnego tarcia w rurach, dane
pochodzą z obliczonego pionu instalacyjnego.
Warunek 1: "pv e" "H (Różnica ciśnień na zaworze regulacyjnym musi być większa lub równa różnicy
ciśnień na rozdzielaczu)
Krok 1: Obliczenie teoretycznej wartości współczynnika kV zaworu regulacyjnego: ("pV,min = 25 kPa)
qS 614
kv,theo = = =1,2
100�" "pv,min 100 25
Krok 2: Dobór wartości kvs z typoszeregu zaworów. Spośród zaworów 7762 w grę wchodzą zawór DN
10 o wartości kvs 1,0 lub 1,6. W tym wypadku można wybrać większą wartość. Pozostała różnica
ciśnień zostanie zniwelowana przez przelotowy zawór regulacyjny 2.
9
przy kvs = 1,6
2
qp �ł 614 �ł2
�ł �ł
�ł �ł �ł
"pv =�ł =�ł �ł =14,7 kPa
�ł �ł
�ł100�"Kvs łł �ł100�"1,6 łł
Wymagana różnica ciśnienia 10,3 kPa redukowana jest przez przelotowy zawór regulacyjny.
Zawór regulacyjny ma wartość kvs 1,6 i średnicę DN 10
Autorytet zaworu wynosi:
"pV 14,7
a = = = 0,59
"H 25
Autorytet zaworu powinien wynosić między 0,3 a 0,7, jednak nie mniej niż 0,25, w przeciwnym razie
system będzie niestabilny.
Krok 3: Zaprojektowanie przelotowego zaworu równoważącego 1a na zasilaniu
a.) Ustalenie różnicy ciśnień, która ma zostać zredukowana:
"pSRV1a = "H - "pV = 25-14,7 =10,3 kPa
b) Określenie wartości kv
qp
614
kv,SRV1a = = =1,9
100�" "pSRV1a 100 10,3
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy DN 15 wartość nastawy wstępnej wynosi 2,0.
Krok 4: Zaprojektowanie przelotowego zaworu równoważącego 1b:
Przelotowy zawór równoważący 1 należy dobrać z obliczeniową stratą ciśnienia 3 kPa.
qs 2148
kv,SRV1b = = =12,4
100�" "pSRV1b 100 3
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy DN 32 wartość nastawy wstępnej wynosi 4,3.
10
1.1.4 Układ wtryskowy z zaworem trójdrożnym
Rys. 7-17 Układ wtryskowy z zaworem trójdrożnym
1 Przelotowy zawór 4217
równoważący
2 Czujnik temperatury 7793
przylgowy
3 Zawór z napędem 4037+7712
4 Regulator ogrzewania 7793
5 Czujnik temperatury 7793
6 Zawór odcinający 4115
7 Osadnik zanieczyszczeń 4111
8 Zawór zwrotny
Cechy:
Wymagana jest różnica ciśnień.
Natężenie przepływu wody po stronie pierwotnej stałe, po stronie wtórnej stałe. Temperatura po
stronie wtórnej zmienna.
Zalety:
11
Doskonała zdolność regulacji dzięki stałemu strumieniowi objętości po stronie wtórnej. Autorytet
wynosi prawie 1, ponieważ na odcinku o zmiennym przepływie prawie nie ma strat ciśnienia. Bardzo
krótki czas rozruchu, ze względu na stałą dostępność gorącej wody. Możliwe jest sprzężenie różnych
poziomów temperatur.
Wady:
Ze względu na stałe podniesienie temperatury na powrocie układ nie nadaje się do stosowania w
systemach z kotłami kondensacyjnymi i ciepła przesyłanego na odległość.
Zastosowanie:
systemy grzejnikowe,
ogrzewanie niskotemperaturowe
registry grzewcze
ogrzewanie podłogowe
Zaletą tego układu jest niewielki czas rozruchu, a nawet jego brak, ponieważ na zaworze
regulacyjnym dostępna jest ciągle gorąca woda. Cechę tę wykorzystuje się przy montażu registrów
grzewczych, w których potrzebne są duże ilości energii dostarczane w krótkim czasie. Kolejną,
wymienioną już zaletą jest autorytet zaworu wynoszący 1, ponieważ na odcinku o zmiennej ilości
przepływu niemal nie istnieje opór.
W przypadku tego układu możliwe jest też utrzymywanie różnych temperatur w obiegu pierwotnym i
wtórnym.
rzykład: Wymiarowanie układu wtryskowego z zaworem trójdrożnym
P
Q = 90 kW
tV = 75�C
tR = 55 �C
"H = 40 kPa
tprim�r = 90 �C
Q 90
qp =3600�" =3600�" = 2209 l / h
c�"(tprimar - t ) 4,19�"(90 -55)
R
Średnica rury zależy od materiału, z jakiego jest wykonana oraz dopuszczalnego tarcia w rurach.
Q 90
qS =3600�" =3600�" = 3866 l / h
c�"(tV -tR ) 4,19�"(75-55)
Średnica rury zależy od materiału, z jakiego jest wykonana oraz dopuszczalnego tarcia w rurach, dane
pochodzą z obliczonego pionu instalacyjnego.
Warunek 1: "pv > 3 kPa
Krok 1: Obliczenie teoretycznej wartości współczynnika kvs zaworu regulacyjnego kV:
qS 3866
kv,theo = = = 22,3
100�" "pv,min 100 3
12
Krok 2: Dobór wartości kvs z typoszeregu zaworów. Spośród zaworów 4037 w grę wchodzą zawór DN
32 o wartości kvs 16 lub zawór DN 40 o wartości kvs = 25.
przy kvs = 25
2 2
�ł qS �ł �ł �ł
3866
�ł �ł �ł �ł
"pv =�ł =�ł �ł = 2,4kPa
�ł
�ł100�"Kvs łł �ł100�"25 łł
przy kvs = 16
2 2
�ł qS �ł �ł �ł
3866
�ł �ł �ł �ł
"pv =�ł =�ł �ł =5,8 kPa
�ł
�ł100�"Kvs łł �ł100�"16 łł
Zawór regulacyjny ma wartość kvs = 16 i średnicę DN 32.
Autorytet zaworu wynosi:
"pV 5,8
a = = =1
"pv 5,8
(Odcinek o zmiennym przepływie ogranicza się do obejścia)
Krok 3: Zaprojektowanie przelotowego zaworu równoważący 1a na zasilaniu
a.) Ustalenie różnicy ciśnień, która ma zostać zredukowana:
"pSRV1a = "H - "pV = 40 -5,8=34,2kPa
b) Określenie wartości kv
qp
3866
kSRV1a = = =6,6
100�" "pSRV1a 100 34,2
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy DN 40 wartość nastawy wstępnej wynosi 3,0.
Krok 4: Zaprojektowanie przelotowego zaworu równoważący 1b na powrocie:
Przelotowy zawór regulacyjny należy dobrać na obliczeniową stratę ciśnienia 3 kPa.
qS 3866
kSRV1b = = = 22,3
100�" "pSRV1b 100 3
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy DN 40 wartość nastawy wstępnej wynosi 5,8.
Krok 5: Zaprojektowanie obejścia
Obejście musi być zdolne do przyjęcia całkowitego wtórnego przepływu wody.
13
1.1.5 Układ z podmieszaniem
Rys. 7-18 Układ z podmieszaniem
1 Przelotowy zawór 4217
równoważący
2 Zawór mieszający 4037+7712
z napędem
3 Regulator ogrzewania 7793
4 Czujnik temperatury 7793
5 Zawór odcinający 4115
6 Osadnik zanieczyszczeń 4111
7 Zawór zwrotny
Cechy:
Różnica ciśnienia nie jest dopuszczalna.
Natężenie przepływu wody po stronie pierwotnej zmienne, po stronie wtórnej stałe. Temperatura po
stronie pierwotnej stała.
Zalety:
Doskonała zdolność regulacji dzięki stałemu strumieniowi objętości po stronie wtórnej.
Autorytet przy podłączeniu do rozdzielacza bezciśnieniowego wynosi prawie 1.
14
Wady:
Nie mogą istnieć zbyt duże różnice między temperaturami po stronie pierwotnej i wtórnej. Oznacza to,
że system niskotemperaturowy nie może zostać połączony z systemem wysokotemperaturowym. Nie
może istnieć różnica ciśnień po stronie pierwotnej.
Zastosowanie:
systemy grzejnikowe
registry grzewcze
Ten układ hydrauliczny, w przeciwieństwie do układu stałotemperaturowego rozdzielonego, pracuje ze
zmiennym przepływem wody w obiegu pierwotnym i stałą ilością czynnika grzewczego w obiegu
wtórnym. W tym układzie mamy do czynienia z regulacją zmiennotemperaturową i stałą ilościowo. Ten
rodzaj układu hydraulicznego jest najbardziej rozpowszechniony w technice grzewczej, ponieważ jest
bardzo łatwy do wykonania.
Zawór regulacyjny na powrocie służy ograniczeniu natężenia przepływu.
rzykład: Wymiarowanie układu z podmieszaniem
P
Q = 20 kW
tV = 80�C
tR = 60 �C
"pL = 25 kPa
Q 20
qS = 3600 �" = 3600 �" = 860 l / h
c �" (tV - tR) 4,19 �"(80 - 60)
Średnica rury zależy od materiału, z jakiego jest wykonana, oraz dopuszczalnego tarcia w rurach.
Dane pochodzą z obliczonego pionu instalacyjnego.
Krok 1: Obliczenie teoretycznej wartości współczynnika kV zaworu regulacyjnego:("pV,min = 3 kPa)
qS 860
kv,theo = = = 4,9
100 �" "pv,min 100 3
Krok 2: Dobór wartości kvs z typoszeregu zaworów. Spośród zaworów 4037 w grę wchodzą zawór DN
20 o wartości kvs = 6,3 oraz zawór DN 15 o wartości kvs = 4. Z reguły można przyjąć, że w celu
osiągnięcia koniecznej straty ciśnienia należy wybrać mniejszą wartość współczynnika.
przy kvs = 6,3 rzeczywisty spadek ciśnienia
2 2
�ł �ł �ł 860 �ł
qS
�ł
"pv = �ł
"pv < 3 kPa!  nie spełnia warunku "pv,min = 3 kPa
�ł100�" Kvs �ł = �ł
�ł �ł100�" 6,3�ł =1,86 kPa
�ł łł �ł łł
przy kvs = 4,0 rzeczywisty spadek ciśnienia
2 2
�ł �ł �ł 860 �ł
qS
�ł
"pv = "pv > 3 kPa
�ł100�" Kvs �ł = �ł �ł
�ł �ł100�" 4,0 �ł = 4,62 kPa
�ł łł �ł łł
Zawór regulacyjny ma wartość kvs = 4,0 i średnicę DN 15.
15
W obiegu pierwotnym znajdują się dwa zawory odcinające (4115 � ) i osadnik zanieczyszczeń (4111,
� wielkość oczek 0,75 mm).
Autorytet zaworu wynosi:
"pV
4,62
a = = =0,63
"pv + 2�""pAb + "pSchmu 4,62 + 2 �" 0,7 +1,3
Stratę ciśnienia w zaworze mieszającym musi dodatkowo wytwarzać pompa.
Krok 3: Zaprojektowanie przelotowego zaworu równoważący na 3 kPa
qS 860
kv,SRV = = = 4,9
100�" "pSRV 100 3
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy DN 20 wartość nastawy wstępnej wynosi 3,7.
16
1.1.6 Podwójny układ z podmieszaniem
Rys. 7-19 Podwójny układ z podmieszaniem
1 Przelotowy zawór 4217
równoważący
2 Zawór mieszający z 4037+7712
napędem
3 Regulator ogrzewania 7793
4 Czujnik temperatury 7793
5 Zawór odcinający 4115
6 Osadnik zanieczyszczeń 4111
7 Zawór zwrotny
Cechy:
Różnica ciśnienia nie jest dopuszczalna.
Natężenie przepływu wody stałe po stronie pierwotnej i wtórnej. Temperatura po stronie wtórnej
zmienna.
Zalety:
W przypadku zastosowania na rozdzielaczach bezciśnieniowych lub niskociśnieniowych autorytet
zaworu regulacyjnego wynosi blisko 1 (tzn. dobra zdolność regulacji).
17
Można stosować do podłączania ogrzewania niskotemperaturowego (np. 45�C do 95�C). Krótszy czas
rozruchu.
Wady:
Nie może istnieć różnica ciśnień po stronie pierwotnej. W przypadku rozdzielacza ciśnieniowego
należy bezwzględnie zastosować  bezciśnieniowy układ z podmieszaniem.
Zastosowanie:
ogrzewanie niskotemperaturowe
ogrzewanie podłogowe
Układ z podmieszaniem ze stałym obejściem stosowany jest w przypadku, gdy pomiędzy poziomem
temperatury w obiegu pierwotnym i wtórnym występują znaczne różnice.
W tym układzie obejście w obiegu wtórnym znajduje się przed zaworem regulacyjnym, przez który
niezależnie od ustawienia zaworu trójdrogowego przepływa stała ilość czynnika powracającego.
Układ ten jest często stosowany w ogrzewaniu podłogowym, kotłach kondensacyjnych, zasobnikach i
systemach ciepłowniczych.
rzykład: Wymiarowanie podwójnego układu z podmieszaniem ze stałym obejściem
P
Q = 40 kW
tV = 45�C
tR = 35 �C
tP = 70 �C
"pL = 25 kPa
Q 40
qp =3600�" =3600�" =982 l / h
c�"(tP -tR ) 4,19�"(70 -35)
Średnica rury po stronie pierwotnej zależy od materiału, z jakiego jest wykonana oraz
dopuszczalnego tarcia w rurach.
Q 40
qS =3600�" =3600�" =3437l / h
c�"(tV -tR ) 4,19�"(45-35)
Średnica rury po stronie wtórnej zależy od materiału, z jakiego jest wykonana oraz dopuszczalnego
tarcia w rurach.
Krok 1: Obliczenie teoretycznej wartości współczynnika kV zaworu regulacyjnego:("pV,min = 3 kPa)
qP 982
kv,theo = = = 5,7
100 �" "pv,min 100 3
Krok 2: Dobór wartości kvs z typoszeregu zaworów. Spośród zaworów 4037 w grę wchodzą zawór DN
20 o wartości kvs = 6,3 oraz zawór DN 15 o wartości kvs = 4. Z reguły można przyjąć, że w celu
osiągnięcia koniecznej straty ciśnienia należy wybrać mniejszą wartość współczynnika kvs.
przy kvs = 6,3
18
2
qp �ł 982 �ł2
�ł �ł
�ł �ł �ł
"pv =�ł =�ł �ł = 2,4 kPa "pv < 3 kPa
�ł �ł
�ł100�"Kvs łł �ł100�"6,3łł
przy kvs = 4,0
2
qp �ł 982 �ł2
�ł �ł
�ł �ł �ł
"pv =�ł =�ł �ł = 6,0kPa "pv > 3 kPa!
�ł �ł
�ł100�"Kvs łł �ł100�"4,0 łł
Zawór regulacyjny ma wartość kvs = 4,0 i średnicę DN 15.
Autorytet zaworu wynosi:
"pV
6
a = = =0,5
"pv + "pSRV 2 6 + 6
Stratę ciśnienia w zaworze mieszającym musi dodatkowo wytwarzać pompa.
Krok 3: Zaprojektowanie przelotowego zaworu równoważący 1a na 3 kPa
qS 3437
kv,SRV1a = = = 19,8
100�" "pSRV1a 100 3
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy DN 40 wartość nastawy wstępnej wynosi 5,3.
Krok 4: Zaprojektowanie obejścia
Natężenie przepływu w obejściu oblicza się następująco:
qBypass = qS - qP =3437 -982= 2455 [l/h]
b.) Zaprojektowanie przelotowego zaworu równoważący 1b na stratę ciśnienia na zaworze
regulacyjnym (6 kPa).
qBypass
2455
kv,SRV1b = = =10
100�" "pSRV1b 100 6
Dla zaworu prostego 4217 o średnicy DN 32 wartość nastawy wstępnej wynosi 4.
19
1.1.7 Układ ze sprzęgłem hydraulicznym
Hydrauliczne rozdzielenie obiegu kotłowego i obiegów grzewczych można osiągnąć montując
sprzęgło hydrauliczne.
Bezciśnieniowe obejście, w którym przepływ może odbywać się w obu kierunkach, umożliwia
przyłączenie obu obwodów w taki sposób, by nie wpływały one na siebie nawzajem.
Jak wynika z poniższych punktów, jest to korzystne dla poszczególnych obiegów grzewczych:
- brak oddziaływania hydraulicznego pomiędzy kotłem a obiegiem grzewczym
- układ dostarczania i układ dystrybucji ciepła zasilane są tylko przez przyporządkowane do nich
strumienie wody
- systemy regulacji obiegu kotła nie oddziałują na siebie nawzajem
- człony nastawcze pracują optymalnie po obu stronach hydraulicznego przewodu kompensującego
- łatwe wymiarowanie pompy obiegu kotłowego i członów nastawczych
Sprzęgło hydrauliczne montuje się między z
ródłem ciepła a rozdzielaczem (rys. 7-20). W celu
termicznego oddzielenia zasilania i powrotu sprzęgło należy podłączyć w pozycji pionowej. Aby mógł
powstać odcinek wyrównywania, odstęp między rurą zasilającą i powrotną powinien być co najmniej
trzy do czterech razy większy niż średnica rur.
Rys. 7-20 Montaż sprzęgła hydraulicznego
Zamontowanie sprzęgła hydraulicznego wymaga odpowiedniej regulacji przepływu wody w obiegu
pierwotnym i wtórnym (rys. 7-21 u góry). Obliczeniowe natężenie przepływu wody w obiegu
pierwotnym qp powinno być takie samo jak obliczeniowe natężenie przepływu w obiegu wtórnym qs.
Natężenia obliczeniowe oblicza się w następujący sposób:
gdzie:
qp kg �" s-1 obliczeniowy przepływ wody
w obiegu pierwotnym
qs kg �" s-1 obliczeniowy przepływ wody
w obiegu wtórnym
Śp kW moc cieplna układu 20
dostarczania ciepła
(pierwotna) �1 �C
temperatura zasilania z
ródła
ciepła
�2 �C temperatura powrotu
z
ródła ciepła
�3 �C temperatura zasilania
odbiornika ciepła
�4 �C temperatura powrotu od
Dla obiegu pierwotnego
Ś
p
qp =
c �"(�1 -�2 )
Dla obiegu wtórnego
Ś
s
qs =
c�"(�3 -�4 )
Niewłaściwa regulacja lub jej brak może mieć negatywny wpływ na pracę instalacji grzewczej.
Sytuację taką przedstawia rysunek 7-21 (na dole). Natężenie przepływu w obiegu wtórnym jest w tym
wypadku większe niż w obiegu pierwotnym. Następuje tu podmieszanie niewielkiej ilości ciepłej wody
powracającej z instalacji. Przy obciążeniu całkowitym instalacji pojawią się problemy, ponieważ
wytworzone ciepło nie może być przeniesione na odbiornik.
Jeśli natężenie przepływu wody jest większe w obwodzie pierwotnym niż wtórnym (rys. 7-21,
pośrodku) ma miejsce podmieszanie ciepłej wody z zasilania z
ródła ciepła do powrotu do z
ródła
ciepła. Może to wpłynąć korzystnie na pracę instalacji, ponieważ jest to równoznaczne z
podniesieniem temperatury na powrocie.
Sytuacji takiej należy unikać przy pompach ciepła.
21
 22
Rys. 7-21 Różne przypadki działania sprzęgła hydraulicznego
Wymiarowanie sprzęgła hydraulicznego:
Zasadniczo strata ciśnienia pomiędzy przewodem zasilania i powrotu powinna być na tyle mała, by
można było ją pominąć. Aby osiągnąć taką stratę w sprzęgle hydraulicznym, prędkość przepływu nie
może przekraczać 0,15 m.s-1 zgodnie z �NORM H 5142. Z tego warunku oraz na podstawie
obliczeniowego przepływu wody w obiegu pierwotnym qp można obliczyć średnicę sprzęgłą
hydraulicznego. Spełnione są wówczas wymagania hydrauliczne.
Drugą metodą rozdzielenia różnych obiegów grzewczych jest zastosowanie zbiornika buforowego, tak
jak pokazano na rys. 7-22.
23
Rys. 7-22 Instalacja grzewcza ze zbiornikiem buforowym jako sprzęgłem hydraulicznym
24
Głównym zadaniem zbiornika buforowego jest magazynowanie chwilowo niepotrzebnej energii
cieplnej do momentu, aż będzie mogła zostać zużyta. Dzięki temu możliwe jest lepsze wykorzystanie
z
ródła ciepła.
Zbiorniki buforowe montuje się głównie w instalacjach grzewczych opalanych paliwem stałym oraz w
układach z pompami ciepła i instalacjach solarnych. Zapewnia to zwiększenie stopnia wykorzystania
tych instalacji.
Zbiornik buforowy pełni też funkcję sprzęgła hydraulicznego. Na przykład: Pompy ciepła pracują z
różnicą temperatur między zasilaniem a powrotem wynoszącą 5 K, podczas gdy w układach
dystrybucji ciepła różnica ta wynosi 15 do 20 K. Natężenie przepływu po stronie z
ródła ciepła jest więc
3 do 4 razy większe niż w układzie rozprowadzającym ciepło. W celu hydraulicznego rozdzielenia tych
obiegów konieczne jest zamontowanie zbiornika wyrównawczego (buforowego) oraz po jednej pompie
na każdy obieg ogrzewania.
Na podstawie doświadczeń praktycznych zbiorniki buforowe oblicza się tak, by na każdy kW mocy
generatora ciepła przypadało co najmniej 40 l jego pojemności.
Wymiarowanie zbiornika buforowego dla kotła na paliwo stałe (podstawa projektowa wg EN 303-5):
�ł QH �ł
�ł �ł
VSp = 15 �"TB �"QN �"�ł1- 0,3
Qmin �ł
�ł łł
gdzie:
Vsp l pojemność zbiornika buforowego
TB h czas spalania przy obliczeniowej mocy cieplnej
QN kW obliczeniowa moc cieplna
QH kW zapotrzebowanie na ciepło budynku
Qmin kW najmniejsza moc cieplna
1.2 Kryteria wyboru regulacji ogrzewania
Pojedyncze pomieszczenie; regulacja pomieszczeniowa RR
Dom jednorodzinny z głównym pomieszczeniem przeznaczonym do przebywania ludzi RR
Dom jednorodzinny z łączącymi się ze sobą pomieszczeniami przeznaczonymi do
przebywania ludzi RR
Dom jednorodzinny z kilkoma równorzędnymi głównymi pomieszczeniami mieszkalnymi; pogodowa
regulacja temperatury zasilania WVR
Domy wielorodzinne, szkoły, biura, itp.; obiegi grzewcze podzielone zgodnie z kierunkami
stron świata WVR
Zapamiętaj:
a) W pomieszczeniu reprezentatywnym nie wolno montować zaworu termostatycznego TV.
b) Czujniki pomieszczeniowe rejestrują zyski ciepła (ciepło słoneczne, ciepło pochodzące od
ludzi i urządzeń).
c) W przypadku ogrzewania podłogowego regulacja pomieszczeniowa RR wykazuje większe
przesunięcie czasowe, ale można ją stosować także w systemach ogrzewania podłogowego
montowanych na mokro z 5-centymetrową warstwą jastrychu.
Optymalizacja ogrzewania jako funkcja dodatkowa:
" W dzień pracuje jako WVR.
" Przełączanie za pomocą wyłącznika zegarowego na tryb obniżenia temperatury z RR w
pomieszczeniu reprezentatywnym. Temperatura podtrzymania utrzymywana jest przez
podgrzewanie.
25
" Tryb szybkiego grzania włącza się możliwie jak najpóz
niej. Potem następuje przełączenie na pracę
WVR.
Właściwie zastosowana kombinacja dwóch typów regulacji powoduje mniejsze zużycie energii.
1.2.1 Właściwe usytuowanie czujników pomieszczeniowych
a) z punktu widzenia techniki regulacji
Do testowania regulacji pomieszczeniowej należy wybrać raczej chłodne pomieszczenie, w którym
przebywa się najdłużej w ciągu dnia. W pomieszczeniach nasłonecznionych zysk ciepła powinien
regulować zawór termostatyczny.
b) z punktu widzenia techniki pomiarowej
Czujnik pomieszczeniowy musi odpowiednio mierzyć temperaturę w pomieszczeniu. Temperatura
pomieszczenia składa się z temperatury powietrza oraz temperatury promieniowania powierzchni
otaczających.
Miejsce montażu:
" nie w słońcu
" nie w pobliżu z
ródeł ciepła, np. lamp
" nie na ogrzewanych ścianach, przez które np. przechodzą rury grzewcze,
" nie we wnękach lub w rogach, gdzie występują mniejsze ruchy powietrza.
" nie na ścianie zewnętrznej
" nie w pobliżu drzwi prowadzących do pomieszczeń nieogrzewanych (wpływ zimna pochodzącego z
obcego z
ródła)
" nie podłączać do rury TIP . Zimny ciąg powietrza wywołany ciśnieniem wiatru lub siłami
konwekcyjnymi może mieć znaczny wpływ na wynik pomiaru.
1.2.2 Właściwe usytuowanie czujników zewnętrznych
a) z punktu widzenia techniki regulacji
W pomieszczeniach o dużym nasłonecznieniu należy zastosować zawory termostatyczne.
Położenie głównych pomieszczeń Usytuowanie - ściana
N N
E E (zacienienie w godzinach porannych)
S W (ze względu na kumulowanie ciepła przez
ścianę S)
W W
różne NW, N
b) z punktu widzenia techniki pomiarowej
- wysokość 1 piętro,
- chronić przed fałszywym ciepłem, np. przez okna,
- nie we wnękach, lecz na rogach budynku.
1.2.3 Właściwe usytuowanie czujników temperatury wody zasilającej
a) z punktu widzenia techniki regulacyjnej
umieścić za punktem mieszania (np. za mieszaczem)
b) z punktu widzenia techniki pomiarowej
- ze względu na przemieszanie za pompą w miarę możliwości w pionowej rurze.
- ze względu na czas rozruchu montować blisko od punktu mieszania.
- krótkie króćce przyłączeniowe i długie rury zanurzeniowe skierowane w kierunku przeciwnym do
kierunku przepływu.
- czujniki przylgowe przymocować na gładkiej rurze i zaizolować termicznie.
26
ŚH
qm =
c�" "�
1.3 Regulacje ogrzewania niskotemperaturowego
W przypadku systemów ogrzewania niskotemperaturowego konieczny jest dobór niskich
różnic temperatur między zasilaniem a powrotem, aby utrzymać możliwie wysoką średnią temperaturę
grzejnika, a tym samym uzyskać niewielkie wymiary grzejnika. Wymaga to często dwu- do
czterokrotnie większych natężeń przepływu czynnika grzewczego w obiegu odbiornika w stosunku do
obiegu kotła, przy czym korzystne jest w tym wypadku zastosowanie obejścia ze stałą nastawą.
Znacznie zwiększa się przez to zakres nastaw zaworu regulacyjnego. Kąt nastawienia 90 � będzie
osiągany także przy np. 60�C.
W monowalentnych układach pomp ciepła obejście nie jest konieczne, ponieważ różnica
temperatur między zasilaniem a powrotem układu pomp ciepła również jest niewielka. W układach
biwalentnych należy jednak przewidzieć sprzęgło hydrauliczne.
W przypadku kombinacji regulacji jakościowej (centralnie) i ilościowej (miejscowo przez
zawory termostatyczne) może dojść do podniesienia różnicy ciśnień. Istnieją 3 możliwości rozwiązania
tego problemu:
- zawór przelewowy,
- regulator różnicy ciśnień,
- pompy z elektronicznym regulatorem różnicy ciśnień.
Przy a) trybie obniżenia nocnego
lub
b) niskich temperaturach zasilania
dobrze jest zastosować pompę z regulowaną prędkością obrotową.
Na czas obniżenia temperatury można przełączyć ją na mniejszą prędkość obrotową, a tym
samym mniejsze natężenie przepływu. W ten sposób oszczędza się energię.
Ogrzewanie podłogowe i pompa ciepła
Przy monowalentnej pompie ciepła ilość oddawanego ciepła w instalacji ogrzewania
podłogowego można regulować w następujący sposób:
" ręcznie  ustawiając temperaturę powrotu na pompie ciepła (właściwe sterowanie, podłoga pełni
funkcję bufora) lub
" automatycznie w zależności od temperatury pomieszczenia. Ze względu na dużą bezwładność
cieplną ogrzewania podłogowego do regulacji sterowanej temperaturą pomieszczenia odpowiedni
jest też regulator dwupunktowy, załączający i wyłączający sprężarkę. Pompa cyrkulacyjna wody
grzewczej musi jednak pracować dalej, by uniknąć zbyt częstego włączania sprężarki pompy ciepła
(maks. 6 razy na godzinę).
Również do regulacji temperatury wody powrotnej sterowanej temperaturą zewnętrzną w
instalacjach ogrzewania podłogowego można zastosować regulator dwupunktowy.
Ilość ciepła oddawanego przez ogrzewanie podłogowe w poszczególnych pomieszczeniach
dopasowuje się do zapotrzebowania za pomocą zaworów regulacyjnych rozdzielaczy obiegu
grzewczego (dławienie). Oddawaną moc cieplną poszczególnych obiegów grzewczych można też
regulować na zaworach rozdzielających za pomocą regulatora pomieszczeniowego z napędem
termicznym. Pozwala to na przykład uniknąć przegrzania w pomieszczeniach położonych od strony
południowej.
W układach biwalentnych do sterowania ogrzewaniem podłogowym należy zastosować regulację
taką jak w tradycyjnych instalacjach, przy czym dobrze jest zaplanować oprócz regulacji z
podmieszaniem dodatkowo regulację pomieszczeniową. W takich instalacjach funkcję akumulatora
ciepła pełni nie podłoga, lecz zbiornik buforowy (wyrównawczy) z regulacją temperatury zasilania w
obiegu grzewczym.
27