Berechnung und Auswahl des Temperaturreglers für Wasser mit direkter Wirkung
BEISPIEL
Auswahl des Temperaturreglers
Ein direkter Temperaturregler ist ein eigenständiges Element des Heizsystems, das keine zusätzlichen Komponenten benötigt und ohne externe Energiequellen funktioniert.
Die Hauptaufgabe des Temperaturreglers besteht darin, den Heiz- oder Kühlprozess des Arbeitsmediums zu steuern, indem der Durchfluss des Heiz- oder Kühlmittels geschlossen wird. Die Regelgenauigkeit wird durch die Autorität des Ventils im geregelten System bestimmt, weshalb empfohlen wird, das Ventil unter Berücksichtigung der Krümmung seiner Regelkennlinie auszuwählen, die mit der Abweichung der Reglerautorität von 1 zusammenhängt. Andernfalls kann der Regelprozess im Zweipunktmodus erfolgen.
Die Genauigkeit der Temperaturregelung durch den Regler hängt von der Hysterese und der Proportionalzone des Temperatursensors ab, und die Reaktionsgeschwindigkeit auf Temperaturabweichungen hängt von der Zeitkonstanten ab.
In Systemen mit schnell ändernden Parametern ist es besser, 'schnelle' Regler mit einer Zeitkonstante von bis zu 60 Sekunden zu wählen, während in Systemen mit Speichern und Wärmespeichern 'langsamere' Regler ausreichen.
Es wird empfohlen, den Temperatursensor des Reglers so auszuwählen, dass die gehaltene Temperatur im mittleren Drittel des Regelbereichs liegt.
Berechnungsmethodik
Die Berechnungs- und Auswahlmethodik für den Temperaturregler besteht in der Bestimmung:
- der erforderlichen Durchflusskapazität des Reglers
- des optimalen Bereichs der gehaltenen Temperaturen
- der Schließgeschwindigkeit und der Regelgenauigkeit
Berechnung der Durchflusskapazität
Die Berechnung der Durchflusskapazität des Temperaturreglers Kv basiert auf Daten über den Durchfluss des Wärmeträgers durch ihn und dem zulässigen Druckverlust. Es ist zu beachten, dass je höher der Prozentsatz der Verluste im geregelten Abschnitt ist, der durch den Temperaturregler aus dem verfügbaren Überdruck bereitgestellt wird, desto höher ist seine Autorität, und desto sanfter wird die Regelung sein.
Der oben beschriebene Algorithmus zur Auswahl des Temperaturreglers verwendet bei der Berechnung der Abweichung der Regelkennlinie des Ventils von der Autorität 1 standardmäßig die anfängliche Arbeitskennlinie - linear.
Berechnung der Möglichkeit des Auftretens von Kavitation
Kavitation ist die Bildung von Dampfblasen im Wasserfluss, die auftritt, wenn der Druck in ihm unter den Sättigungsdruck von Wasserdampf fällt. Die Bernoulli-Gleichung beschreibt den Effekt der Erhöhung der Fließgeschwindigkeit und der Drucksenkung, der auftritt, wenn der Durchflussquerschnitt verengt wird. Der Durchflussquerschnitt des Temperaturreglers ist genau diese Verengung, bei der der Druck auf den Sättigungsdruck sinken kann, und es ist der wahrscheinlichste Ort für das Auftreten von Kavitation. Dampfblasen sind instabil, sie erscheinen plötzlich und verschwinden ebenso plötzlich, was zur Erosion von Metallpartikeln aus der Ventilklappe führt, was unvermeidlich zu vorzeitigem Verschleiß führt. Neben dem Verschleiß führt Kavitation zu einer Erhöhung des Geräuschpegels während des Betriebs des Ventils.
Die wichtigsten Faktoren, die das Auftreten von Kavitation beeinflussen, sind:
- Wassertemperatur - je höher sie ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Wasserdruck - vor dem Regelventil, je höher er ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Zulässiger Druckverlust - je höher er ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit von Kavitation.
- Die Kavitationscharakteristik des Temperaturreglers wird durch die Besonderheiten des Regelelements des Ventils bestimmt. Der Kavitationskoeffizient ist für verschiedene Arten von Reglern unterschiedlich und sollte in ihren technischen Spezifikationen angegeben sein. Da die meisten Hersteller diesen Wert jedoch nicht angeben, enthält der Berechnungsalgorithmus einen Bereich der wahrscheinlichsten Kavitationskoeffizienten.
Berechnung des Temperaturreglers für die Geräuschentwicklung
Eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Einlass des Temperaturreglers kann zu hohen Geräuschpegeln führen. Für die meisten Räume, in denen Temperaturregler installiert sind, beträgt der zulässige Geräuschpegel 35-40 dB(A), was einer Strömungsgeschwindigkeit im Einlass des Ventils von etwa 3 m/s entspricht. Daher wird bei der Auswahl eines Temperaturreglers empfohlen, die angegebene Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
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