Ventily 

Jak určit pokles tlaku na ventilu. Výběr regulačních ventilů

Kapacita regulačního ventilu Kvs- Hodnota koeficientu Kvs je číselně rovna průtoku vody ventilem vm³/h o teplotě 20°C, při které je tlaková ztráta na ventilu 1 bar. Průchodnost regulačního ventilu pro konkrétní parametry systému můžete vypočítat v sekci Výpočty na webu.

DN regulačního ventilu- jmenovitý průměr otvoru ve spojovacích trubkách. Hodnota DN se používá ke sjednocení standardních velikostí potrubní armatury... Skutečný průměr otvoru se může mírně lišit od jmenovitého průměru nahoru nebo dolů. Alternativní označení jmenovité světlosti DN, běžné v postsovětských zemích, byla jmenovitá světlost DN regulačního ventilu. Počet jmenovitých průměrů DN potrubních armatur upravuje GOST 28338-89 "Jmenovité průchody (nominální velikosti)".

PN regulační ventil- jmenovitý tlak - nejvyšší přetlak pracovního média o teplotě 20°C, při kterém je dlouhodobý a bezpečný provoz... Alternativní označení pro jmenovitý tlak PN, běžné v postsovětských zemích, byl jmenovitý tlak PN ventilu. Počet jmenovitých tlaků PN potrubních armatur je regulován GOST 26349-84 "Jmenovité (podmíněné) tlaky".

Dynamický rozsah regulace, je to poměr nejvyššího průtoku regulačního ventilu při plně otevřeném šoupátku (Kvs) k nejnižšímu průtoku (Kv), při kterém je dodržena uvedená průtoková charakteristika. Dynamický rozsah regulace se také nazývá regulační poměr.

Takže například dynamický regulační rozsah ventilu rovný 50:1 při Kvs 100 znamená, že ventil může řídit průtok 2 m³ / h, přičemž zachovává závislosti vlastní jeho průtokové charakteristice.

Většina regulačních ventilů má dynamické rozsahy 30:1 a 50:1, ale existují i ​​ventily s velmi dobrými regulačními vlastnostmi, s regulačním rozsahem 100:1.

Autorita regulačního ventilu- charakterizuje regulační schopnost ventilu. Hodnota autority je číselně rovna poměru tlakové ztráty na plně otevřené kuželce ventilu k tlakové ztrátě na regulovaném úseku.

Čím nižší je autorita regulačního ventilu, tím více se jeho průtoková charakteristika odchyluje od ideálu a tím méně plynulá bude změna průtoku při pohybu vřetena. Takže například v systému řízeném ventilem s lineární charakteristikou průtoku a nízkou autoritou - uzavření oblasti průtoku o 50 % může snížit průtok pouze o 10 %, zatímco při vysoké autoritě by uzavření o 50 % mělo snížit průtok přes ventil o 40-50%.


Zobrazuje závislost změny relativního průtoku ventilem na změně relativního zdvihu regulačního ventilu při konstantním diferenčním tlaku na něm.

Lineární průtoková charakteristika- stejné přírůstky relativního zdvihu tyče způsobují stejné přírůstky relativního průtoku. Regulační ventily s lineární charakteristikou průtoku se používají v systémech, kde existuje přímá úměra mezi regulovanou veličinou a průtokem média. Regulační ventily s lineární průtokovou charakteristikou jsou ideální pro udržování teploty směsi topného média v předávacích stanicích se závislým připojením k topné síti.

Rovnoprocentní průtoková charakteristika(logaritmická) - závislost relativního zvýšení průtoku na relativním zvýšení zdvihu tyče - logaritmická. Regulační ventily s logaritmickou průtokovou charakteristikou se používají v systémech, kde je regulovaná veličina nelineární s průtokem regulačním ventilem. Takže např. regulační ventily s ekviprocentní průtokovou charakteristikou se doporučují používat v topných systémech pro řízení přenosu tepla topných zařízení, který nelineárně závisí na průtoku teplonosného média. Regulační ventily s logaritmickou průtokovou charakteristikou dokonale regulují přenos tepla rychloběžných výměníků s nízkým teplotním spádem chladiva. V systémech, kde je vyžadována regulace podle lineární průtokové charakteristiky a není možné udržet vysokou autoritu na regulačním ventilu, se doporučuje používat ventily s rovnoprocentní průtokovou charakteristikou. V tomto případě snížená autorita zkresluje ekviprocentní charakteristiku ventilu a přibližuje ji k lineární. Tato vlastnost je pozorována, když autorita regulačních ventilů není nižší než 0,3.

Charakteristika parabolického proudění- závislost relativního zvýšení průtoku na relativním zdvihu tyče se řídí kvadratickým zákonem (běží podél paraboly). Parabolické regulační ventily se používají jako kompromis mezi lineárními a ekviprocentními ventily.

Hodnota Kv.

Regulační ventil vytváří dodatečnou tlakovou ztrátu v síti, aby omezil průtok vody na požadované limity. Průtok vody závisí na diferenčním tlaku na ventilu:

kv - průtok ventilem, ρ - hustota (pro vodu ρ = 1 000 kg / m 3 při teplotě 4 ° С a při 80 ° С ρ = 970 kg / m 3), q - průtok kapaliny, m 3 / h , ∆р - diferenční tlak, bar.

Maximální hodnoty k v (k vs) je dosaženo při plně otevřeném ventilu. Tato hodnota odpovídá průtoku vody, vyjádřenému vm 3 / h, pro diferenční tlak 1 bar. Regulační ventil je zvolen tak, aby hodnota kvs poskytovala návrhový průtok pro daný dostupný diferenční tlak, když ventil pracuje za specifikovaných podmínek.

Není snadné určit hodnotu kvs požadovanou pro regulační ventil, protože dostupný diferenční tlak na ventilu závisí na mnoha faktorech:

  • Skutečná dopravní výška čerpadla.
  • Tlaková ztráta v potrubí a armaturách.
  • Ztráta tlaku na svorkách.

Tlaková ztráta zase závisí na přesnosti vyvážení.

Při návrhu kotlových systémů se počítají teoreticky správné hodnoty tlakové ztráty a průtoku pro různé prvky systému. V praxi je však vzácné, aby různé prvky měly přesně definované vlastnosti. Instalace obvykle vybírá čerpadla, regulační ventily a terminály pro standardní specifikace.

Regulační ventily se například vyrábějí s hodnotami k vs rostoucími v geometrickém poměru, nazývané řada Reinard:

k vs: 1,0 1,6 2,5 4,0 6,3 10 16 ......

Každá hodnota je přibližně o 60 % větší než ta předchozí.

Není typické, aby regulační ventil poskytoval přesně vypočítanou tlakovou ztrátu pro daný průtok. Pokud má např. regulační ventil vytvořit tlakovou ztrátu 10 kPa při daném průtoku, pak se v praxi může ukázat, že ventil s mírně vyšší hodnotou k vs vytvoří tlakovou ztrátu pouze 4 kPa, v praxi to znamená, že tlaková ztráta je 4 kPa. a ventil s mírně nižší hodnotou k vs zajistí tlakovou ztrátu při 26 kPa pro odhadovaný průtok.

∆р (bar), q (m 3 / h)

∆р (kPa), q (l/s)

∆р (mm ВС), q (l / h)

∆р (kPa), q (l / h)

q = 10 k v √∆p

q = 100 k v √∆p

∆p = (36 q / k v) 2

∆p = (0,1 q / k v) 2

∆p = (0,01 q / k v) 2

kv = 36 q / √∆p

k v = 0,1 q / √∆p

kv = 0,01 q / √∆p

Některé vzorce obsahují průtok, k v a ∆р (ρ = 1 000 kg / m 3)

Čerpadla a terminály jsou navíc často ze stejného důvodu předimenzované. To znamená, že regulační ventily jsou téměř zavřené a regulace v důsledku toho nemůže být stabilní. Je také možné, že se tyto ventily periodicky otevírají co nejvíce, při spuštění je to nutné, což vede k nadměrnému průtoku v tomto systému a nedostatečnému průtoku v ostatních. V důsledku toho by měla být položena otázka:

Co když je regulační ventil předimenzovaný?

Bude oceněno, že obecně není možné najít přesný požadovaný regulační ventil.

Uvažujme případ s ohřívačem 2000 W, dimenzovaným na teplotní spád 20 K. Tlaková ztráta bude 6 kPa pro návrhový průtok 2000x0,86 / 20 = 86 l/h. Pokud je dostupný diferenční tlak 32 kPa a tlaková ztráta v potrubí a armaturách je 4 kPa, musí být na regulačním ventilu rozdíl 32 - 6 - 4 = 22 kPa.

Požadovaná hodnota k vs je 0,183.

Pokud je minimální dostupná hodnota k vs například 0,25, bude průtok namísto požadovaných 86 l/h 104 l/h, což je přebytek o 21 %.

V systémech s proměnným průtokem je rozdílový tlak na koncovkách proměnný, protože tlaková ztráta v potrubí je závislá na průtoku. Regulační ventily se volí podle konstrukčních podmínek. Při nízkém zatížení je maximální potenciální průtok ve všech instalacích zvýšen a nehrozí tak příliš nízký průtok v jedné koncovce. Pokud je za návrhových podmínek požadováno maximální zatížení, je velmi důležité zabránit nadměrnému průtoku.

A... Omezení průtoku s vyvažovacím ventilem v sérii.

Pokud je za konstrukčních podmínek průtok na otevřeném regulačním ventilu vyšší než požadovaná hodnota, lze k omezení tohoto průtoku instalovat do série vyvažovací ventil. Tím se nezmění skutečný zisk regulačního ventilu, ale dokonce se zlepší jeho výkon (viz obrázek na straně 51). Vyvažovací ventil je zároveň diagnostickým nástrojem a uzavíracím ventilem.


B... Snížení maximálního zdvihu ventilu.

Pro kompenzaci předimenzovaného regulačního ventilu lze omezit otevření ventilu. Toto řešení lze uvažovat pro ventily se stejnými procenty, protože je možné významně snížit hodnotu kv, odpovídajícím způsobem snížit stupeň maximálního otevření ventilu. Pokud se otevření ventilu zmenší o 20 %, maximální hodnota kv se sníží o 50 %.

V praxi se vyvažování provádí vyvažovacími ventily v sérii s plně otevřeným regulačním ventilem. Vyvažovací ventily jsou v každém okruhu seřízeny tak, aby při projektovaném průtoku byla tlaková ztráta 3 kPa.

Stupeň zdvihu regulačního ventilu je omezen, když vyvažovací ventil dosáhne 3 kPa. Vzhledem k tomu, že zařízení je vyvážené a zůstává vyvážené, požadovaný průtok je skutečně dosažen za projektovaných podmínek.

C... Snížení průtoku pomocí regulačního ventilu ∆p ve skupině.

Diferenční tlak na regulačním ventilu lze stabilizovat, jak je znázorněno na obrázku níže.


Diferenční tlakový ventil STAP je nastaven na požadovaný průtok pro plně otevřený regulační ventil. V tomto případě musí být regulační ventil přesně dimenzován a jeho regulační faktor se musí blížit jednotce.

Několik základních pravidel

Pokud jsou na svorkách použity dvoucestné regulační ventily, většina regulačních ventilů se při nízkém zatížení uzavře nebo téměř uzavře. Vzhledem k nízké spotřebě vody bude ztráta tlaku v potrubí a armaturách zanedbatelná. Celá hlava čerpadla padá na regulační ventil, který to musí vydržet. Takové zvýšení diferenčního tlaku znesnadňuje regulaci při nízkých průtocích, protože ve skutečnosti se regulační koeficient β" výrazně snižuje.

Předpokládejme, že regulační ventil je dimenzován na tlakovou ztrátu 4 % hlavy čerpadla. Pokud systém pracuje s nízkým průtokem, diferenční tlak se pak vynásobí 25. Pro stejné otevření ventilu se pak průtok vynásobí 5 (√25 = 5). Ventil je nucen pracovat v téměř uzavřené poloze. To může vést k hluku a kolísání regulační hodnoty (v těchto nových provozních podmínkách je ventil pětinásobně předimenzován).

Někteří autoři proto doporučují navrhnout systém tak, aby vypočítaná tlaková ztráta na regulačních ventilech nebyla menší než 25 % dopravní výšky čerpadla. V tomto případě, při nízkém zatížení, překročení průtoku na regulačních ventilech nepřekročí faktor 2.

Vždy je velmi obtížné najít regulační ventil, který zvládne tento vysoký diferenční tlak bez generování hluku. Při použití svorek s nízkým výkonem je také obtížné najít dostatečně malé ventily, které splňují výše uvedená kritéria. Kromě toho je nutné omezit změny diferenčního tlaku v systému, například pomocí sekundárních čerpadel.

Vzhledem k této dodatečné koncepci musí kalibrace 2cestného regulačního ventilu splňovat následující podmínky:

  • Když systém pracuje za normálních podmínek, měl by být dimenzován průtok přes plně otevřený ventil. Pokud je průtok vyšší, než je specifikováno, musí průtok omezit vyvažovací ventil v sérii. Pak by pro PI regulátor byl přijatelný regulační faktor 0,30. Pokud jsou regulační parametry nižší, měl by být regulační ventil nahrazen menším ventilem.
  • Hlava čerpadla musí být taková, aby tlaková ztráta na dvoucestných regulačních ventilech byla alespoň 25 % hlavy čerpadla.

Pro on-off regulátory je koncept regulačních parametrů irelevantní, protože regulační ventil je buď otevřený nebo zavřený. Jeho vlastnosti proto nemají velký význam. V tomto případě je průtok mírně omezen vyvažovacím ventilem instalovaným v sérii.

Existuje názor, že výběr třícestného ventilu nevyžaduje předběžné výpočty. Tento názor je založen na předpokladu, že celkový průtok portem AB je nezávislý na zdvihu a je vždy konstantní. Ve skutečnosti průtok společným portem AB kolísá v závislosti na zdvihu vřetena a amplituda kolísání závisí na autoritě třícestného ventilu v regulované části a jeho průtokové charakteristice.

Metoda výpočtu třícestného ventilu

Výpočet třícestného ventilu provést v následujícím pořadí:

  • 1. Volba optimální průtokové charakteristiky.
  • 2. Stanovení regulační schopnosti (autorita ventilu).
  • 3. Stanovení průchodnosti a jmenovitého průměru.
  • 4. Výběr elektrického pohonu regulačního ventilu.
  • 5. Zkontrolujte hluk a kavitaci.

Výběr průtokové charakteristiky

Závislost průtoku ventilem na zdvihu vřetene se nazývá průtoková charakteristika. Typ průtokové charakteristiky určuje tvar kuželky a sedla ventilu. Protože třícestný ventil má dva uzávěry a dvě sedla - má také dvě charakteristiky průtoku, první označuje dopřednou charakteristiku - (A-AB) a druhá podél kolmice - (B-AB).


Lineární / lineární... Celkový průtok odbočkou AB je konstantní pouze tehdy, když je autorita ventilu rovna 1, což je prakticky nemožné zajistit. Provoz třícestného ventilu s autoritou rovnou 0,1 povede ke kolísání celkového průtoku při pohybu vřetene v rozsahu od 100 % do 180 %. Proto se ventily s lineární / lineární charakteristikou používají v systémech, které nejsou citlivé na kolísání průtoku, nebo v systémech s autoritou ventilu alespoň 0,8.

Logaritmický / logaritmický... Minimální kolísání celkového průtoku portem AB u třícestných ventilů s logaritmickou / logaritmickou charakteristikou průtoku jsou pozorovány s autoritou ventilu 0,2. Současně se snížení autority vzhledem ke specifikované hodnotě zvyšuje a zvýšení snižuje celkový průtok odbočkou AB. Kolísání průtoku v rozsahu autorit od 0,1 do 1 je od + 15 % do -55 %.

Logaritmické / lineární... Třícestné ventily s logaritmickou / lineární průtokovou charakteristikou se používají, pokud je požadována regulace podle různých zákonů v cirkulačních kroužcích procházejících přípojkami A-AB a B-AB. Ke stabilizaci průtoku během pohybu dříku ventilu dochází s autoritou rovnou 0,4. Kolísání celkového průtoku odbočkou AB v rozsahu pravomocí od 0,1 do 1 je od + 50 % do -30 %. Regulační ventily s logaritmickou / lineární průtokovou charakteristikou jsou široce používány v řídicích jednotkách pro topné systémy a výměníky tepla.

Výpočet autority

Autorita třícestného ventilu se rovná poměru tlakové ztráty na ventilu k tlakové ztrátě na ventilu a regulované části. Hodnota autority pro 3-cestné ventily určuje rozsah odchylek v celkovém průtoku portem AB.

10% odchylka okamžitá spotřeba přes port AB během pohybu tyče je vybaven následujícími hodnotami oprávnění:

  • A + = (0,8-1,0) - pro ventil s lineární / lineární charakteristikou.
  • A + = (0,3-0,5) - pro ventil s logaritmickou / lineární charakteristikou.
  • A + = (0,1-0,2) - pro ventil s logaritmickou / logaritmickou charakteristikou.

Výpočet šířky pásma

Závislost tlakové ztráty na ventilu na průtoku jím je charakterizována koeficientem Kvs. Hodnota Kvs je číselně rovna průtoku vm³/h plně otevřeným ventilem, při kterém je tlaková ztráta na ventilu 1 bar. Hodnota Kvs třícestného ventilu je zpravidla stejná pro zdvihy A-AB a B-AB, ale pro každý zdvih jsou ventily s jinou kapacitou.

S vědomím, že když se průtok změní "n" krát, tlaková ztráta na ventilu se změní "n²" krát, není obtížné určit požadované Kvs regulačního ventilu dosazením vypočteného průtoku a tlakové ztráty do rovnice. Z nomenklatury je vybrán třícestný ventil s hodnotou kapacitního faktoru nejbližší hodnotě získané jako výsledek výpočtu.

Výběr elektrického pohonu

Elektrický pohon je přizpůsoben dříve zvolenému třícestnému ventilu. Doporučuje se vybrat elektrické pohony ze seznamu kompatibilních zařízení uvedených v charakteristikách ventilu, přičemž je třeba věnovat pozornost:

  • Spoje mezi pohonem a ventilem musí být kompatibilní.
  • Dráha dříku pohonu musí být alespoň dráha dříku ventilu.
  • V závislosti na setrvačnosti řízeného systému by měly být použity pohony s různými provozními otáčkami.
  • Uzavírací síla pohonu určuje maximální pokles tlaku na ventilu, při kterém jej pohon může zavřít.
  • Jeden a tentýž elektrický pohon zajišťuje uzavření třícestného směšovacího a průtokového ventilu při různých tlakových ztrátách.
  • Napájecí napětí a řídicí signál servomotoru se musí shodovat s napájecím napětím a řídicím signálem regulátoru.
  • S rotačními pohony se používají třícestné rotační ventily a s lineárními elektrickými pohony globální ventily.

Výpočet pro možnost kavitace

Kavitace - tvorba bublinek páry ve vodním proudu, která se projevuje, když tlak v ní klesne pod tlak nasycení vodní páry. Bernoulliho rovnice popisuje vliv zvýšení průtoku a snížení tlaku v něm, ke kterému dochází při zúžení průtokové plochy. Oblast průtoku mezi kuželkou a sedlem třícestného ventilu je zúžením, ve kterém může tlak klesnout na saturační tlak, a místem, kde je nejpravděpodobnější výskyt kavitace. Parní bubliny jsou nestabilní, objevují se náhle a také prudce kolabují, což vede k požírání kovových částic z kuželky ventilu, což nevyhnutelně způsobí její předčasné opotřebení. Kromě opotřebení vede kavitace ke zvýšení provozní hlučnosti ventilu.


Hlavní faktory ovlivňující vznik kavitace:

  • Teplota vody – čím vyšší je, tím větší je pravděpodobnost kavitace.

  • Tlak vody je před regulačním ventilem, čím je vyšší, tím je menší pravděpodobnost kavitace.

  • Přípustné tlakové ztráty – čím vyšší jsou, tím vyšší je pravděpodobnost kavitace. Zde je třeba poznamenat, že v poloze ventilu blízko zavírání má přiškrcený tlak přes ventil tendenci k dostupnému tlaku v regulované části.

  • Kavitační charakteristika třícestného ventilu je dána charakteristikou škrtícího prvku ventilu. Kavitační koeficient se pro různé typy regulačních ventilů liší a musí být uveden v jejich technických charakteristikách, ale protože většina výrobců tuto hodnotu neuvádí, algoritmus výpočtu zahrnuje řadu nejpravděpodobnějších kavitačních koeficientů.

Kavitační test může přinést následující výsledek:

  • "Ne" - kavitace určitě nebude.
  • „Možná“ - u ventilů některých provedení je možná kavitace, doporučuje se změnit jeden z výše popsaných ovlivňujících faktorů.
  • "Ano" - kavitace určitě bude, změňte jeden z faktorů ovlivňujících vznik kavitace.

Výpočet vzniku hluku

Vysoké průtoky na vstupu 3-cestného ventilu mohou způsobit vysoká úroveň hluk. Pro většinu místností, ve kterých jsou instalovány regulační ventily, je přípustná hladina hluku 35-40 dB (A), což odpovídá rychlosti ve vstupním potrubí ventilu cca 3 m/s. Proto se při výběru třícestného ventilu nedoporučuje překračovat uvedené otáčky.


Specifika výpočtu dvoucestného ventilu

Vzhledem k tomu:

Středa - voda, 115C,

∆prostup = 40 kPa (0,4 bar), ∆ppipe = 7 kPa (0,07 bar),

∆výměna tepla = 15 kPa (0,15 bar), jmenovitý průtok Qnom = 3,5 m3 / h,

minimální průtok Qmin = 0,4 m3 / h

Způsob platby:

∆p přístup = ∆p ventil + ∆p potrubí + ∆p výměna tepla =
∆pventil = ∆prostor - ∆ppipe - ∆výměna tepla = 40-7-15 = 18 kPa (0,18 bar)

Bezpečnostní nadměrek pro pracovní toleranci (za předpokladu, že průtok Q nebyl nadsazený):

Kvs = (1,1 až 1,3). Kv = (1,1 až 1,3) x 8,25 = 9,1 až 10,7 m3/h
Ze sériově vyráběné řady hodnot Kv vybíráme nejbližší hodnotu Kvs, tzn. Kvs = 10 m3/h. Tato hodnota odpovídá světlému průměru DN 25. Pokud zvolíme ventil se závitovým připojením PN 16 z šedé litiny, obdržíme typové číslo (článek objednávky):
RV 111 R 2331 16 / 150-25 / T
a odpovídající pohon.

Stanovení hydraulické ztráty zvoleného a vypočteného regulačního ventilu při plném otevření a daném průtoku.

Takto vypočítané skutečné hydraulická ztráta regulační ventily by se měly promítnout do hydraulického výpočtu sítě.

kde a musí být alespoň 0,3. Kontrola provedena: výběr ventilu odpovídá podmínkám.

Upozornění: Autorita 2cestného regulačního ventilu se vypočítává ve vztahu k diferenčnímu tlaku na ventilu, když je uzavřen, tzn. dostupný tlak větve ∆p je přístupný při nulovém průtoku, a nikdy ne vzhledem k tlaku čerpadla ∆p čerpadla, protože vlivem tlakových ztrát v potrubí sítě k místu připojení regulované větve. V tomto případě pro pohodlí předpokládáme

Kontrola regulačního vztahu

Proveďme stejný výpočet pro minimální průtok Qmin = 0,4 m3 / h. Poklesy tlaku odpovídají minimálnímu průtoku,,.

Požadovaný regulační postoj

musí být menší než nastavený regulační poměr ventilu r = 50. Výpočet těmto podmínkám vyhovuje.

Typické uspořádání regulační smyčky pomocí 2cestného regulačního ventilu.


Specifika výpočtu třícestného směšovacího ventilu

Vzhledem k tomu:

střední - voda, 90C,

statický tlak v místě připojení 600 kPa (6 bar),

∆ppipe2 = 35 kPa (0,35 bar), ∆ppipe = 10 kPa (0,1 bar),

∆výměna tepla = 20 kPa (0,2), jmenovitý průtok Qnom = 12 m3 / h

Způsob platby:



Bezpečnostní nadměrek pro pracovní toleranci (za předpokladu, že průtok Q nebyl nadsazený):
Kvs = (1,1-1,3) xKv = (1,1-1,3) x53,67 = 59,1 až 69,8 m3/h
Ze sériově vyráběné řady hodnot Kv vybíráme nejbližší hodnotu Kvs, tzn. Kvs = 63 m3/h. Této hodnotě odpovídá světlý průměr DN65. Pokud zvolíme přírubový ventil z tvárné litiny, dostaneme typ č.
RV 113 M 6331 -16 / 150-65

Následně vybereme vhodný pohon podle požadavků.

Stanovení skutečné hydraulické ztráty zvoleného ventilu při plném otevření

Vypočtená skutečná hydraulická ztráta regulačního ventilu se tedy musí promítnout do hydraulického výpočtu sítě.

Upozornění: U třícestných ventilů je nejdůležitějším předpokladem bezchybného provozu dodržení minimálního diferenčního tlaku.
na přípojkách A a B. Třícestné ventily se dokážou vyrovnat se značným rozdílem tlaků mezi přípojkami A a B, avšak na úkor deformace regulační charakteristiky a tím i zhoršení regulační schopnosti. Pokud tedy existuje sebemenší pochybnost o rozdílu tlaků mezi oběma šroubeními (například pokud je na primární síť přímo připojen trojcestný ventil bez tlakové komory), doporučujeme použít dvoucestný ventil ve spojení s pevné spojení pro kontrolu kvality.

Typické uspořádání regulačního potrubí pomocí 3cestného směšovacího ventilu.


), uvnitř kterého je umístěna měchová nádoba naplněná pracovním médiem (plyn, kapalina, pevná látka) s vysokým koeficientem objemové roztažnosti. Když se změní teplota vzduchu obklopujícího měch, pracovní tekutina se roztáhne nebo smrští a deformuje měch, který zase působí na dřík ventilu, otevírá nebo zavírá jej ( rýže. jeden).

Rýže. 1. Schéma termostatického ventilu

Hlavní hydraulickou charakteristikou termostatického ventilu je průtoková kapacita Kv... Jedná se o průtok vody, který je ventil schopen sám procházet při tlakové ztrátě 1 bar přes něj. index " PROTI»Označuje, že koeficient se vztahuje k hodinovému objemovému průtoku a je měřen v m 3 / h. Když znáte propustnost ventilu a průtok vody přes něj, můžete určit tlakovou ztrátu ve ventilu podle vzorce:

Δ P k = ( PROTI / K v) 2 · 100, kPa.

Regulační ventily mají v závislosti na stupni otevření různé průtokové kapacity. Plná šířka pásma otevřít ventil označené Kvs... Tlaková ztráta na termostatickém radiátorovém ventilu v hydraulických výpočtech se zpravidla neurčuje při plném otevření, ale pro určité proporcionální pásmo - X p.

X p je pásmo činnosti termostatického ventilu v rozsahu od teploty vzduchu při úplném uzavření (bod S na regulačním grafu) do uživatelem nastavené hodnoty dovolené odchylky teploty. Například pokud koeficient Kv dáno na X p = S- 2 a termočlánek je nastaven do takové polohy, že při teplotě vzduchu 22 ˚С bude ventil zcela uzavřen, pak tento koeficient bude odpovídat poloze ventilu při teplotě okolí 20 С.

Můžeme tedy usoudit, že teplota vzduchu v místnosti bude kolísat mezi 20 a 22 ˚С. Indikátor Xp ovlivňuje přesnost udržování teploty. Na Xp = (S- 1) rozsah udržování vnitřní teploty vzduchu bude do 1 ˚С. Na Xp = (S- 2) - rozsah 2 ˚С. Zóna X p = ( S- max) charakterizuje provoz ventilu bez termosenzitivního prvku.

V souladu s GOST 30494-2011 „Obytné a veřejné budovy. Parametry vnitřního mikroklimatu “, během chladného období roku v obývacím pokoji jsou optimální teploty v rozmezí od 20 do 22 ˚С, to znamená, že rozsah udržování teploty v obytných prostorách budov by měl být 2 ˚С. Pro výpočet obytných budov je tedy nutné vybrat hodnoty propustnosti při Xp = (S – 2).

Rýže. 2. Termostatický ventil VT.031

Na rýže. 3 ukazuje výsledky testu na lavici ( rýže. 2) s termostatickým prvkem VT.5000 s nastavenou hodnotou "3". Tečka S na grafu je to teoretický uzavírací bod ventilu. To je teplota, při které má ventil tak nízký průtok, že jej lze považovat za prakticky uzavřený.


Rýže. 3. Harmonogram uzavírání ventilu VT.031 termočlánkem VT.5000 (poz. 3) při tlakové ztrátě 10 kPa

Jak je vidět na grafu, ventil se zavírá při 22 °C. S klesající teplotou vzduchu se zvyšuje průchodnost ventilu. Graf ukazuje hodnoty průtoku vody ventilem při teplotě 21 ( S- 1) a 22 ( S- 2) ˚С.

PROTI tab. jeden pasové hodnoty průchodnosti termostatického ventilu VT.031 při různých Xp.

Tabulka 1. Pasové hodnoty průchodnosti ventilu VT.031

Ventily jsou testovány na speciální stolici zobrazené na rýže. 4... Během testů se udržuje konstantní pokles tlaku na ventilu na hodnotě 10 kPa. Teplota vzduchu je simulována pomocí termostatické vodní lázně, do které je ponořena termohlavice. Teplota vody ve vaně postupně stoupá, přičemž se zaznamenává průtok vody ventilem až do jeho úplného uzavření.


Rýže. 4. Zkoušky ventilu VT.032 na zkušební stolici pro průchodnost v souladu s GOST 30815-2002

Kromě hodnot průtokové kapacity se termostatické ventily vyznačují takovým ukazatelem, jako je maximální pokles tlaku. Jedná se o takový pokles tlaku na ventilu, při kterém si zachovává vlastnosti pasového řízení, nevytváří hluk a také při kterém nebudou všechny prvky ventilu podléhat předčasnému opotřebení.

V závislosti na provedení mají termostatické ventily různé maximální diferenční tlaky. Většina termostatických radiátorových ventilů na trhu má tuto charakteristiku 20 kPa. Zároveň podle bodu 5.2.4 GOST 30815-2002 by se teplota, při které se ventil uzavírá, při maximálním poklesu tlaku, neměla lišit od uzavírací teploty při poklesu tlaku 10 kPa o více než 1 ˚ С.

Z grafu do rýže. 5 je vidět, že ventil VT.031 se zavírá při 22 ˚С při tlakové ztrátě 10 kPa a nastavení termočlánku "3".


Rýže. 5. Schémata uzavírání ventilu VT.031 termočlánkem VT.5000 při tlakové ztrátě 10 kPa (modrá čára) a 100 kPa (červená čára)

Při diferenčním tlaku 100 kPa se ventil zavírá při teplotě 22,8 °C. Vliv diferenčního tlaku je 0,8 °C. V reálných provozních podmínkách takového ventilu s poklesy tlaku od 0 do 100 kPa, když je termočlánek nastaven na číslo "3", bude rozsah uzavírací teploty ventilu od 22 do 23 ˚С.

Pokud v reálných provozních podmínkách tlaková ztráta na ventilu stoupá více než maximum, může ventil vytvářet nepřijatelný hluk a jeho vlastnosti se budou výrazně lišit od pasových.

Co způsobuje zvýšení poklesu tlaku na termostatickém ventilu během provozu? Faktem je, že v moderních dvoutrubkových topných systémech se průtok chladicí kapaliny v systému neustále mění v závislosti na aktuální spotřebě tepla. Některé termostaty otevírají, některé zavírají. Změna průtoků napříč sekcemi vede ke změně rozložení tlaku.

Zvažte například nejjednodušší schéma ( rýže. 6) se dvěma radiátory. Před každým radiátorem je instalován termostatický ventil. Na společném vedení je umístěn regulační ventil.


Rýže. 6. Návrhové schéma se dvěma radiátory

Předpokládejme, že tlaková ztráta na každém termostatickém ventilu je 10 kPa, tlaková ztráta na ventilu je 90 kPa, celkový průtok chladicí kapaliny je 0,2 m 3 / h a průtok chladicí kapaliny každým radiátorem je 0,1 m 3 / h. . Tlakovou ztrátu v potrubí zanedbáváme. Celková tlaková ztráta v tomto systému je 100 kPa a je udržována konstantní. Hydrauliku takového systému lze reprezentovat následujícím systémem rovnic:

kde PROTI o - celková spotřeba, m 3 / h, PROTI p je průtok radiátory, m 3 / h, kvв - průtok ventilu, m 3 / h, kv od té doby - průchodnost termostatických ventilů, m 3 / h, Δ Pв - pokles tlaku na ventilu, Pa, Δ P protože - pokles tlaku na termostatickém ventilu, Pa.


Rýže. 7. Návrhové schéma s odpojeným radiátorem

Předpokládejme, že v místnosti, kde je instalován horní radiátor, se teplota zvýšila a termostatický ventil zcela zablokoval průtok chladicí kapaliny skrz něj ( rýže. 7). V tomto případě bude celý průtok procházet pouze spodním radiátorem. Pokles tlaku v systému je vyjádřen následujícím vzorcem:

kde V o ′ je celkový průtok v systému po vypnutí jednoho termostatického ventilu, m 3 / h, V p ′ je průtok chladicí kapaliny chladičem, v tomto případě se bude rovnat celkovému průtoku hodnotit; m3/h.

Pokud vezmeme v úvahu, že tlaková ztráta je udržována konstantní (rovný 100 kPa), pak je možné určit průtok, který se v systému nastaví po vypnutí jednoho z radiátorů.


Tlaková ztráta na ventilu se bude snižovat, když se celkový průtok ventilem sníží z 0,2 na 0,17 m 3 / h. Naopak tlaková ztráta na termostatickém ventilu se zvýší, protože průtok jím vzrostl z 0,1 na 0,17 m 3 / h. Tlaková ztráta na ventilu a termostatickém ventilu je:

Z výše uvedených výpočtů lze usoudit, že tlaková ztráta na termostatickém ventilu spodního radiátoru při otevírání a zavírání termostatického ventilu horního radiátoru se bude pohybovat od 10 do 30,8 kPa.

Co se ale stane, když oba ventily blokují průtok chladicí kapaliny? V tomto případě bude tlaková ztráta přes ventil nulová, protože přes něj nedojde k žádnému pohybu chladicí kapaliny. V důsledku toho bude rozdíl tlaků před šoupátkem / za šoupátkem v každém radiátorovém ventilu roven dostupné dopravní výšce a bude 100 kPa.

Pokud jsou použity ventily s přípustným diferenčním tlakem menším než je tato hodnota, může se ventil otevřít, ačkoli to není ve skutečnosti potřeba. Proto musí být pokles tlaku v regulované části sítě nižší než maximální povolený pokles tlaku na každém termostatu.

Předpokládejme, že místo dvou radiátorů je v systému instalována sada radiátorů. Pokud se v určitém okamžiku všechny termostaty kromě jednoho uzavřou, bude tlaková ztráta na ventilu mít tendenci k 0 a pokles tlaku na otevřeném termostatickém ventilu bude mít tendenci k dostupné dopravní výšce, tj. například k 100 kPa. .

V tomto případě bude mít průtok chladicí kapaliny otevřeným chladičem hodnotu:

To znamená, že v nejnepříznivějším případě (pokud zůstane otevřený pouze jeden z mnoha radiátorů) se průtok na otevřeném radiátoru více než ztrojnásobí.

Jak moc se mění výkon topidla při takovém zvýšení spotřeby? Odvod tepla Q sekční radiátor se vypočítá podle vzorce:

kde Q n - jmenovitý výkon ohřívače, W, Δ t St - průměrná teplota ohřívače, ˚С, tв - vnitřní teplota vzduchu, ˚С, PROTI pr je průtok chladicí kapaliny ohřívačem, n- koeficient závislosti prostupu tepla na průměrné teplotě zařízení, p- součinitel závislosti prostupu tepla na průtoku chladiva.

Předpokládejme, že ohřívač má jmenovitý tepelný výkon Q n = 2900 W, vypočtené parametry chladicí kapaliny jsou 90/70 ˚С. Koeficienty radiátorů jsou akceptovány: n= 0,3, p = 0,015. Během projektovaného období bude mít takový ohřívač při průtoku 0,1 m 3 / h následující výkon:


Pro zjištění výkonu zařízení při Vр '' = 0,316 m³⁄h je nutné vyřešit soustavu rovnic:


Metodou postupných aproximací získáme řešení této soustavy rovnic:


Můžeme tedy konstatovat, že v topném systému za nejnepříznivějších podmínek, kdy jsou všechna topná zařízení kromě jednoho v prostoru uzavřena, může pokles tlaku na termostatickém ventilu stoupnout na dostupný tlak. V uvedeném příkladu s dostupnou dopravní výškou 100 kPa se průtok ztrojnásobí, zatímco výkon zařízení se zvýší pouze o 17 %.

Zvýšení výkonu ohřívače povede ke zvýšení teploty vzduchu ve vytápěné místnosti, což následně způsobí uzavření termostatického ventilu. Kolísání diferenčního tlaku na termostatickém ventilu během provozu v rámci specifikované maximální diferenční hodnoty je tedy přijatelné a nepovede k poruše systému.

V souladu s GOST 30815-2002 je maximální tlaková ztráta na termostatickém ventilu stanovena výrobcem, aby byly splněny požadavky na bezhlučnost a zachování regulačních charakteristik. Výroba ventilu se širokým rozsahem přípustných tlakových ztrát je však spojena s určitými konstrukčními obtížemi. Zvláštní požadavky jsou kladeny také na přesnost výroby dílů ventilů.

Většina výrobců vyrábí ventily s maximálním diferenčním tlakem 20 kPa.

Výjimkou jsou ventily VALTEC VT.031 a VT.032 () s maximálním diferenčním tlakem 100 kPa ( rýže. osm) a ventily Giacomini řady R401-403 s maximálním diferenčním tlakem 140 kPa ( rýže. 9).


Rýže. 8. Technické vlastnosti radiátorových ventilů VT.031, VT.032


Rýže. 9. Fragment technický popis termostatický ventil Giacomin R403


Rýže. 10. Fragment technického popisu termostatického ventilu

Při studiu technické dokumentace je třeba být obezřetní, někteří výrobci totiž přešli na praxi bankéřů – vkládat do poznámek malý text.

Na rýže. 10 je uveden výňatek z technického popisu jednoho z typů termostatických ventilů. V hlavním sloupci je uvedena hodnota maximální tlakové ztráty 0,6 bar (60 kPa). V poznámce pod čarou je však poznámka, že skutečný provozní rozsah ventilu je omezen pouze na 0,2 baru (20 kPa).

Rýže. 11. Cívka termostatického ventilu s axiálním upevněním těsnění

Omezení je způsobeno hlukem generovaným ve ventilu při vysokých poklesech tlaku. Zpravidla to platí pro ventily se zastaralou konstrukcí šoupátka, u kterých je těsnicí pryž jednoduše připevněna uprostřed nýtem nebo šroubem ( rýže. jedenáct).

Při velkých poklesech tlaku začne těsnění takového ventilu kvůli neúplnému přilnutí k desce cívky vibrovat a způsobovat akustické vlny (hluk).

Zvýšený přípustný pokles tlaku u ventilů VALTEC a Giacomini je dosažen díky zásadně odlišné konstrukci šoupátkových sestav. Zejména ventily VT.031 používají mosazný plunžr cívky „vystlaný“ elastomerem EPDM ( rýže. 12).

Rýže. 12. Pohled na sestavu šoupátka ventilu VT.031

Nyní je vývoj termostatických ventilů s širokým rozsahem provozních tlakových ztrát jedním z prioritních úkolů specialistů v mnoha společnostech.

    Na základě výše uvedeného lze pro návrh otopných soustav s termostatickými ventily učinit následující doporučení:
  1. Kapacitní součinitel termostatického ventilu se doporučuje stanovit na základě přípustného teplotního rozsahu místnosti s obsluhou. Například pro obytné místnosti v souladu s GOST 30494-2011 jsou optimální parametry vnitřního vzduchu v rozmezí 20–22 ˚С. V tomto případě se hodnota Kv bere při Xp = S - 2.
    V místnostech kategorie 3a (místnosti s hromadnou přítomností lidí, ve kterých lidé převážně sedí bez pouličního oblečení) je optimální teplotní rozsah 20–21 ˚С. Pro tyto prostory se doporučuje brát hodnotu Kv při Xp = S - 1.
  2. Na cirkulačních kroužcích topného systému musí být instalována zařízení (obtokové ventily nebo regulátory diferenčního tlaku), aby se omezil maximální pokles tlaku tak, aby pokles tlaku na ventilu nepřesáhl maximální jmenovitou hodnotu.

Zde je několik příkladů výběru a instalace zařízení pro omezení poklesu tlaku v prostoru s termostatickými ventily.

Příklad 1 Odhadovaná tlaková ztráta v systému vytápění bytu ( rýže. třináct), včetně termostatických ventilů, je 15 kPa. Maximální diferenční tlak na termostatických ventilech je 20 kPa (0,2 bar). Tlaková ztráta na rozdělovači včetně ztráty na měřičích tepla, vyvažovacích ventilech a dalších armaturách se předpokládá 8 kPa. V důsledku toho je tlaková ztráta na rozdělovači 23 kPa.

Pokud nainstalujete regulátor diferenčního tlaku nebo obtokový ventil před rozdělovačem, pak pokud se všechny termostatické ventily v této větvi uzavřou, rozdíl mezi nimi bude 23 kPa, což překračuje pasportní hodnotu (20 kPa). V tomto systému tedy musí být regulátor diferenčního tlaku nebo obtokový ventil instalován na každém výstupu za rozdělovačem a musí být nastaven na diferenční tlak 15 kPa.


Rýže. 13. Schéma například 1

Příklad. 2... Pokud přijmeme ne slepý, ale radiální systém vytápění bytu ( rýže. 14), pak bude tlaková ztráta v něm mnohem nižší. V daném příkladu systému kolektor-paprsk jsou ztráty v každé smyčce radiátoru 4 kPa. Na bytovém kolektoru se předpokládá tlaková ztráta 3 kPa, na patrovém kolektoru 8 kPa.

V tomto případě může být regulátor diferenčního tlaku umístěn před podlahovým rozdělovačem a nastaven na diferenční tlak 15 kPa. Takové schéma umožňuje snížit počet regulátorů diferenčního tlaku a výrazně snížit náklady na systém.


Rýže. 14. Schéma například 2

Příklad 3 V této verzi se používají s maximálním diferenčním tlakem 100 kPa ( rýže. 15). Stejně jako v prvním příkladu předpokládejme, že tlaková ztráta v systému vytápění bytu je 15 kPa. Tlaková ztráta na vstupním uzlu bytu (bytová stanice) je 7 kPa. Tlaková ztráta před bytovou stanicí je 23 kPa. V desetipatrové budově může být celková délka dvojice stoupaček topného systému řádově 80 m (součet přívodního a vratného potrubí).

Rýže. 15. Schéma například

Při průměrné lineární tlakové ztrátě ve stoupačce 300 Pa / m je celková tlaková ztráta ve stoupačce 24 kPa. Z toho vyplývá, že tlaková ztráta u paty stoupaček bude 47 kPa, což je méně než maximální povolená tlaková ztráta na ventilu.

Pokud nastavíte regulátor na diferenční tlak na stoupačce a nastavíte jej na tlak 47 kPa, pak i když jsou všechny ventily radiátorů připojené k této stoupačce zavřené, pokles tlaku na nich bude pod 100 kPa.

Je tedy možné výrazně snížit náklady na otopnou soustavu tím, že místo deseti regulátorů diferenčního tlaku na každé podlaží nainstalujete jeden regulátor na patě stoupaček.