KLÍMABERENDEZÉSEK SZABÁLYOZÁSA ALAPISMERETEK segédenergia nélküli szabályozások

A klímaberendezések terjedését, a tartózkodási tér levegőjének minél jobb minősége iránti igényt az indokolja, hogy egyre több ember dolgozik zárt térben, és a munkateljesítmény függ a dolgozók közérzetétől. Az 1. ábrán a munkateljesítmény alakulását láthatjuk a tartózkodási tér hőmérsékletének függvényében. A diagram átlagos értékekkel dolgozik, amelytől egy-egy ember tényleges igényei eltérhetnek. Egyesek kicsit melegebb, mások hűvösebb térben szeretnek dolgozni, de az egyén által megkívánt optimális hőmérséklet az ábrának megfelelően alakul.

Az emberek eltérő igényei szerint változtatják a klímaberendezések műszaki kialakítását az utóbbi időben. Nagy központi egységek helyett, ahonnan helyigényes klímacsatornákon keresztül lehet a klímaközpontban beállított paraméterekkel rendelkező levegőt a tartózkodási térbe juttatni, terjednek a kihelyezett készülékek, helyi légkezelők, fan-coil készülékek, indukciós berendezések és hűtőgerendák. A tartózkodási térbe, vagy annak közelébe telepített készülékeknél a helyszínen lehet a kívánt paramétereket beállítani. Ezek az eszközök egyedi szabályozási lehetőséggel készülnek.

Két-pont (ON/OFF) szabályozás: A fűtés- és hűtés-szabályozásban egyaránt használhatunk két- pont-szabályozást. A beavatkozó szerv ilyenkor általában termohidraulikus motor, amelyet szoba-termosztáttal, vagy épület-felügyeleti rendszerrel működtetünk. Az energiaköz- lés váltakozva vagy maximális mértékű, vagy nulla. Arányos (P) szabályozás: Erre a fűtési rendszerekben általánosan használt és ismert példa a termosztatikus fűtőtestszelep. Az arányos szabályozási formánál a beavatkozás mértéke arányos a szabályozási eltéréssel.

A szelep zárt helyzetből maximális teljesítményt nyújtó állapotba kerül annak függvényében, hogy a tényleges hőmérsékleti érték mennyiben tér el a beállított, kívánt értéktől. Ennél a szabályozási megoldásnál mindig van eltérés a kívánt érték és a tényleges érték között, de ez az arányossági sávon (2K) belül marad.

Arányos-integráló (PI) szabályozás: A PI szabályozásnál a szabályozási eltéréssel arányos beavatkozás mellett jelentkezik egy további hatás is, amely a tartósan megmaradó eltérést igyekszik megszüntetni. Ennek hatására egy bizonyos idő után a tényleges hőmérsékleti érték a kívánt értékre áll be, nem marad arányos eltérés. Jó példa erre az időjárás-követő elektronikus szabályozás esete, amely általában ezt a szabályozási elvet használja. A szabályozástechnika használ arányos-integráló és differenciáló (PID) megoldásokat is, de a fűtési és klíma rendszereknél nincsenek olyan gyors folyamatok, amelyek ennek használatát szükségessé tennék.

A 3. ábra a szobahőmérséklet és a hűtési teljesítmény hatását mutatja az idő függvényében először állandósult állapotban, majd a sárga sávval jelölt napsugárzás okozta többlet hőelvonási igény időszakára. A zöld görbék a két-pont (ON/OFF), a kék az arányos (P), a piros az arányos-integráló (PI) szabályozások mellett jelentkezö értékeket mutatják. Jól látható, hogy a kétpont-szabályozás esetén állandósult állapotban is ingadoznak az értékek, a szabályozó által kiadott parancsok és a szelepeknél szokásos 2-3 perc zárási és nyitási idő függvényében.

A zavarás jelentkezésekor a lengések növekednek, majd beáll a korábbi helyzet, eltérő teljesítményszinten. A másik két szabályozás mellett állandósult állapotban sima görbéket kapunk, majd a zavarás jelentkezésekor lengések keletkeznek, amelyek mértéke nem jelentős. Az idő múlásával a lengések csillapodnak, majd újra beáll a stabil állapot. Megállapíthatjuk az ábrából azt is, hogy az arányos és arányos-integráló szabályozások görbéi között nincs nagy eltérés, és az arányos szabályozás nagyon kedvező eredményt mutat. Hogyan lehetne a fűtéstechnikában használt egyszerű arányos szabályozóknál, a termosztatikus szelepeknél alkalmazott technikát felhasználni a klímaszabályozásban? A kilencvenes évek elejéig Európában, de elsősorban Észak-Európában nagyon elterjedten használtak segédenergia nélküli arányos szabályozót hűtési, fűtési és váltakozva hűtés-fűtési célra, tehát a kérdéses szabályozási módszer nem ismeretlen. Magyarországon is épültek szálloda és iroda épületek ezzel a bevált technikával.

A kilencvenes évek elején az elektronika olyan erővel terjedt az épületgépészetben, hogy nem látszott érdemesnek ezeket a szabályozókat továbbfejleszteni, gyártásuk és használatuk megszűnt. Nagyon hamar kiderült azonban, hogy az arányos, vagy arányos-integráló szabályozás megvalósítása költségigényes, ezért az elektronikus megoldások a két-pont (ON/OFF) szabályozások felé tolódtak el. Újra éledt az igény a megbízható és alacsonyabb árfekvésű segédenergia nélküli megoldások iránt. A régi-új technika, amely csak fűtés, csak hűtés, vagy váltakozva fűtés-hűtés szabályozását valósítja meg, korszerűsített formában, újra megjelent a piacon. A szabályozó egy érzékelő és beállító egységből, a fűtő- és hűtőszelepekre szerelendő mozgatókból és az ezeket ősszekötő kapilláris csövekből áll. A szabályozó különböző változatokban áll rendelkezésre, ha szükséges külső érzékelővel, az alkalmazásnak megfelelő eltérő kapilláris cső hosszakkal.

A működés biztonsága szempontjából rendkívül fontos,hogy a hűtés és fűtés között az ábrán látható, gyárilag 2-2,5 K értékre beállított holt zóna található. Ennek köszönhetően nem fordulhat elő, hogy párhuzamosan, egymás hatását lerontva fűtés és hűtés is működjön. A gyárilag beállított holt zóna mérete a gyakorlatban jól bevált, de kívánság esetén a hűtő szelep mozgatójánál ez a beállítási érték kívánságra megváltoztatható. A beállító gomb elfordításával a hűtés- és fűtésszabályozás görbéje együtt tolódik el melegebb, vagy hidegebb értékre, változatlan holt zónával. A középső helyzetben 22 OC a kívánt érték, amely mindkét irányban 5 OC mértékben tolható el.

A kiforrott konstrukció és az cgyedülálló technika lehetővé teszi a fűtési és hűtési szelep- mozgatók egyszerű cseréjét és így a rendelkezésre álló kapilláris cső hosszak célszerű kihasználását különböző beépítési esetekben. Ugyanez a technika, a kisméretű mozgató membrán teszi lehetővé a kapilláris cső behúzását az ábrán bemutatott módon min. 23 mm méretű befalazott csőbe a rejtett szere- lés érdekében.

A klímarendszerek fűtési és hűtési oldalán egyaránt terjednek az egyutú szabályozó szelepek, a változó térfogatárammal működő hálózatok. Ezek jelentik a jobb rendszerhatásfokot, kisebb hálózati veszteségeket és csökkentett szivattyúzási munkát. Ennek megfelelően, a segédenergia nélküli klímasza-bályozó szelepmozgatója mindkét oldalon azonos rögzítési móddal, a fűtési oldalon hagyományos előbeállítós fútőszelepre, a hűtési oldalon szintén előbeállítós, de növelt kapacitású hűtőszelepre szerelhető fel. Az ábra egy hűtőszelepet mutat.

Négycsöves rendszereknél a szelepek beépítése ábra szerint lehetséges.

Az ábrán a kétcsöves hálózat látható, ahol egy kétutú termosztatikus szelep gondoskodik arról, hogy a hőközpontban létrehozott beállítástól függően érkező hideg, vagy meleg közeg melyik szabályozó szelephez érkezzen. A megoldás előnye, hogy a kétféle üzemállapot között a klímakészüléknél nincs szükség átállításra. Az előbeállítós szelepeknek köszönhetően a kétféle üzemállapotnál igényelt eltérő vízmennyiség a szereléskor mindkét oldalon beállítható.

Az ábra egy termosztatikus osztószeleppel és segédenergia nélküli klímaszabályozóval szerelt fan-coil szelepcsoportját mutatja.

A fejlett konstrukció, az egységek közötti kapilláriscső hosszak választéka nem csak egymáshoz közel fekvő szabályozó szelepek mellett nyújt megoldást - ahogyan ez a fan-coil berendezések esetében lehetséges, hanem olyan alkalma- zásoknál is, ahol a fűtés és hűtés szabályozó szelepei egymástól távolabb helyezkednek el. Az ábra egy radiátoros fűtés mellett mennyezeti panelekkel hűtött terem szabályozási megoldását mutatja. Az érzékelő és beállító egységtől egy kapilláris cső vezet a fűtő, majd tovább a hűtő szelephez. A kisméretű mozgató membrán egy kézmozdulattal kiszerelhető a szelepmozgatóból és fűtő és hűtő szelepmozgatók egymással egyszerűen felcserélhetők.

Akár a fűtő, akár a hűtőegység közelében elhelyezhető a beállító gomb, attól függően, hogy a helyszíni adottságok miatt melyik kedvezőbb.

A távolabb elhelyezkedő fűtőtest és hűtőpanel, vagy hűtőgerenda esetén az érzékelés és beállítás a fűtőtest szabályozó szelepénél történik, míg a hűtő szelep mozgatója egy kapilláris cső közvetítésével távolabb helyezhető el. A szabályoz szelepek kiválasztási kérdéseit, a hálózat hidraulikájával kapcsolatos megoldá- sokat és a hűtőmennyezeteknél fellépő kondenzációs csöpögés elkerülésének módját szaktervező bevonásával célszerű meghatározni.

A KONDENZÁCIÓ ELKERÜLÉSÉHEZ SZÜKSÉGES MIN. FELÜLETI HŐMÉRSÉKLET

A segédenergia nélküli szabályozás gazdaságos megoldást jelent akkor is, ha nem vesszük figyelembe az elektronikus szabályozásnál szükséges vezetékezést, installációs költségeket, folyamatos áramfogyasztást.

A táblázatból látható, hogy a fűtési és a hűtési oldalon is mindkét esetben egyutú szelepet célszerű alkalmazni. Ez a változó térfogatáramú megoldás erősen terjed a korábban megszokott, kétutú szelepekkel szerelt, állandó térfogatáramú rendszerekkel szemben, az egyértelműen jobb kalorikus hatásfok miatt. A fűtési rendszerekben elterjedten használatos RA-N szelepek mellett most egy új egyutú előbeállítós hűtőszelep áll rendelkezésre 1/2" és 3/4" névleges méretben, külsőmenetes kivitelben, emelt kvs értékkel. A 3/4" méretű szelep 3,3 m3/h kvs értéke nagyméretű fan-coil készülékek hűtési oldalán is megoldást jelent. Kisebb teljesítményeknél az 1/2" méretű RA-C szelep is elegendő.

Az utóbbi időben kiterjedt klímarendszerekben megjelentek a térfogat- áram-szabályozók, önállóan vagy szabályozó szeleppel kombinálva, amelyek egy-egy készülék maximális térfogatáramát állítják be, helyi nyomáskülönbség szabályozással. Ilyen mennyiségszabályozót mutat a 4. ábra.

Nagyszámú fogyasztók mellett azok csoportba gyűjtése, a csoportonkénti nyomáskülönbség-szabályozás megoldása és az előbeállítás minden készüléknél, ahogyan ez az ábrán látható, olcsóbb és további kezelési-karbantartási előnyöket nyújt, ugyanakkor a méretezési állapottól való esetleges későbbi eltérés esetén gyors korrekciót tesz lehetővé.

BEÉPÍTÉSI TANÁCSOK Ha egy-egy helyiségben több FED szabályozóval szerelt fan-coil készülék található, akkor ezek ventilátorait célszerű egy közös háromsarkú kapcsolóval együtt szabályozni. Téli időszakban és nyáron közepes hűtőteljesítményig a ventilátorok alapfordulaton működhetnek. Ez kellemes klímát és alacsony zajszintet biztosít. Nyári csúcsterhelés esetén, ha alapfordulaton nem elegendő a hűtés, lehet kettes, majd hármas ventilátorfokozatot kapcsolni. A fan-coil berendezésekre szerelt FED szabályozók egyszerű, felhasználóbarát kezeléssel biztosítják télen és nyáron a kezelőgombon beállított hőmérsékletet. A mennyezetbe szerelt fan-coil készülékek érzékelő és beállító egysége megfelelő kapilláris vezetékkel kényelmes magasságban szerelhető. Ha az üzemeltető nem kívánja, hogy a beállítást rajta kívül más is módosíthassa, az érzékelő-beállító gomb a mennyezeten is elhelyezhető.

A FED szabályozók fejlett konstrukciója, az egységek közötti kapilláriscső hosszak választéka nem csak egymáshoz közel fekvő szabályozószelepek mellett nyújt megoldást - ahogyan ez a fan-coil berendezések esetében általános -, hanem olyan esetekben is, ahol a fűtés és a hűtés szabályozószelepei egymástól távolabb helyezkednek el.