انواع شیرآلات بالانس جریان، فشار و دما
معرفی
با توجه به آزاد شدن قيمت انرژي در كشور، صرفه جويي در مصرف انرژي بيش از پيش اهميت يافته است، بالاخص در زمينه هايي كه تا به حال به آنها توجهي نشده و يا توجه كمي شده است، مانند سيستم هايي كه در آنها براي سرمايش و گرمايش از فن كويل استفاده مي شود. در اين سيستم ها به دليل تقريب هاي اجتناب ناپذيري كه در مرحله طراحي بايد در نظر گرفت، معمولاً در هنگام راه اندازي نرخ جريان به گردش درآمده در شبكه لوله كشي بيش از حد نياز است و اين مسئله باعث افزايش هزينه هاي پمپاژ و سرمايش و گرمايش آب موجود در سيستم مي شود. علاوه بر اين با توجه به اينكه نرخ جريان در مسيرهايي كه افت كمتري دارند بيشتر است و بلعكس، علي رغم استفاده از ابزارها و روش هاي مختلف براي تعديل فشار در سيستم، توزيع جريان در سيستم بهينه نبوده و راندمان سيستم كاهش مي يابد.
همانطور كه از نام اين شير پيداست، هدف اصلي طراحي اين شير، بالانس سيستم هاي هيدرونيك و جلوگيري از توزيع نا مناسب و غير يكنواخت جريان در سيستم هاي سرمايشي و گرمايشي تمام آب و همچنين حذف جريان اضافي موجود در سيستم است. از اين نوع شير براي محدود كردن مقدار جريان عبوري از لوله استفاده مي شود تا جريان اضافي از يك مسير عبور نكرده و به اين ترتيب در نقاط ديگر سيستم كمبود جريان ايجاد نشود.
به عبارت ساده تر از شیرآلات بالانس برای جلوگیری از بروز مشکلات زیر استفاده می گردد:
- برخی اتاق ها در ساختمان تقریباً هیچگاه به دمای (حرارت یا برودت) دلخواه نمی رسند
- گرمایش سیستم پس از راه اندازی بسیار طول می کشد
- نوسان بسیار زیاد دمای اتاق خصوصاً در زمان هایی که دیماند حرارتی پایین است
- مصرف انرژی بسیار زیاد علیرغم نصب رگولاتور دما در اتاق
چگونه شیرآلات بالانس این مشکلات را برطرف می کنند؟
توزیع جریان
علت اصلی بروز مشکلات یادشده در سیستم های گرمایش سرمایش ساختمان، وجود جریان های اشتباه در سیکل این سیستم ها می باشد. در این صورت راه حل مشکل می تواند نصب شیرهای تنظیم و راه اندازی دوسویه، تنظیم کننده اختلاف فشار و یا تنظیم کننده جریان در لوله های متناظر باشد. دنبال کردن فشار در یک سیکل گرمایش سرمایش علت بروز مشکل را روشن می سازد.
مطابق شکل زیر برای تضمین اینکه پایانه مصرف شماره 4 جریان آبی با فشار مطلوب را دریافت می کند می بایست پمپ، اختلاف فشاری با بزرگی ∆P totalفراهم کند. از آنجا که این اختلاف فشار برای پایانه های مصرف شماره 1تا3 بسیار زیاد می باشد هم باعث افزایش سرعت آب در لوله ها و طبعاً تولید سروصدا در لوله ها می شود و هم با گذردهی بیش از اندازه آب از پایانه های 1تا3 موجب مصرف زیاد انرژی در این پایانه ها و عملاً اتلاف آن می شود. برای جلوگیری از این پیش آمد این مشکلات می توان با نصب شیر تنظیم و راه اندازی دوسویه از اختلاف فشار بیش از حد آب در لوله ها جلوگیری نمود و میزان جریان مطلوب آب در لوله ها را نیز کنترل و تنظیم نمود. بدین ترتیب می توان فشار مطلوب برای همه پایانه ها را تضمین نمود.
نگهداشت انرژی
وجود نرخ های جریان اشتباه در سیکل های مختلف سیستم گرمایش سرمایش باعث افزایش مصرف انرژی میگردد. از یک سو برای تامین اختلاف فشار زیاد جهت تضمین فشار مطلوب برای همه پایانه ها می بایست پمپ با ظرفیت بسیار بالا در سیستم قرار گرفته و مشغول کار شود، از سوی دیگر پایانه هایی که در موقعیت های پایینی نصب شده اند آب گرم/سرد با فشاری بیش از حد نیاز دریافت می کنند که این امر موجب گرمتر شدن دمای اتاق در زمان گرمایش و یا سردتر شدن دمای اتاق در زمان سرمایش می شود. نتایج مطالعات نشان می دهد با 1 درجه سانتی گراد سردتر شدن اتاق مصرف انرژی گرمایشی 6 تا 10 درصد و مصرف انرژی سرمایشی 15 درصد افزایش می یابد.
از سوی دیگر سیستم های گرمایشی یا سرمایشی که فاقد شیرهای بالانس برای تنظیم و راه اندازی میزان فشار هستند برای آنکه به نقطه دمایی مطلوب برسند زمان بیشتری را صرف می کنند، می بایست برای رسیدن به دمای مطلوب، این سیستم ها را از زمان طولانی تری قبل روشن نمود و لذا زمان مصرف انرژی بدین ترتیب نیز افزایش می یابد.
مزایای شیرآلات بالانس
مزاياي استفاده از شير بالانس در سيستم هاي سرمايش و گرمايش فن كويلي عبارتند از: حذف سيستم لوله كشي بازگشت معكوس و در نتيجه كاهش قابل توجه مصالح مورد نياز، هزينه اجراي كمتر، نياز به فضاي كمتر براي لوله كشي، سرعت اجراي بيشتر. جلوگيري از پمپاژ جريان اضافه و در نتيجه كاهش هزينه پمپاژ، با توجه به امكان نصب پمپ كوچكتر و يا استفاده از پمپ در دور پايين تر. كاهش هزينه سرمايش و گرمايش آب موجود در سيستم با توجه به كاهش نرخ جريان كل و همچنين كاهش مقدار لوله كشي با توجه به حذف سيستم بازگشت معكوس. توزيع جريان با توجه به نياز هر فضا و جلوگيري از اتلاف انرژي در نقاطي كه با ازدياد جريان مواجه هستند. جلوگيري از ايجاد رسوب و خوردگي هاي موضعي و همچنين كاهش آلودگي صوتي با توجه به تعديل سرعت جريان در سيستم لوله كشي. امكان اندازه گيري جريان در هر زمان و هر نقطه از مدار لوله كشي به منظور عيب يابي و بررسي عملكرد سيستم مانند تشخيص گرفتگي فيلترها، ايجاد رسوب بيش از حد، خرابي پمپ وجود هوا در سيستم، نشتي و غيره.
در زیر، سیکل و نمودار مربوط به استفاده از شیرکنترلی مستقل از فشار “Cocon QTZ” نشان داده شده است.
درصورت بروز شرایط Overload، فشار در سطح ثابت نگه داشته می¬شود (qm design = qm max). این شیر را می توان به یک عملگر و یا کنترلر دمایی مجهز نمود. بدین ترتیب نه تنها جریان بلکه سایر فاکتورها از جمله دمای اتاق را می توان از طریق این نوع شیر کنترل نمود.
محدوده کنترل و عملکرد
شیر Cocon QTZ/QFC بهمراه عملگر
شیر Cocon QTZ برای تنظیم جریان و تضمین فشار ثابت عملکردی در سیستم های گرمایشی/سرمایشی طراحی شده است، این شیر قابلیت تنظیم جریان برای کاربری از 30 کیلوگرم بر ساعت تا 120 کیلوگرم بر ساعت دارد و با استفاده از آن می توان مجموعه ای از نرخ های جریان کم را برای بدست آوردن نرخ جریان مطلوب ترکیب و تنظیم نمود.
مشخصات فنی این شیر به شرح زیر می باشد:
این شیر را می توان توسط یک عملگر، کنترلر دما و یا یک فلکه دستی تجهیز نمود. بدنه و کلاهک این شیر از جنس برنج مقاوم بوده، مهره ها از جنس EPDM یا PTFE می باشد و ساقه شیر نیز از جنس فولاد ضدزنگ است.
مزایای این شیر:
- قابل نصب بر روی لوله های رفت و برگشت سیستم های گرمایشی/سرمایشی
- قابلیت قفل شدن بر روی مقدار تنظیمی و استتار درجه ی تنظیمی
- قابلیت خواندن مقدار تنظیمی فعلی توسط عملگر
- قابلیت تنظیم مقادیر بر حسب m3/h بدون نیاز به تبدیل
- فعال سازی شیر از طریق عملگر
کاربرد
شیر Cocon QTZدر واقع یک پکیج کنترلی شامل یک تنظیم کننده اتوماتیک (automatic regulator) و یک شیر تنظیم (regulating valve) می¬باشد که از آن برای بالانس هیدرونیک و کنترل دما در تجهیزات سیستم های گرمایش/سرمایش از نوع سرمایش سقفی، فن کویل، مبدّل، گرمایش مرکزی و گرمایش از کف استفاده می گردد.
سه برد فشار در تصویر زیر مشخص شده که در آن p1 فشار ورودی، p3 فشار خروجی و p2فشار عملگر مربوط به تنظیم دیافراگم شیر است که اختلاف فشار p2-p3 را در حالت ثابت نگه می دارد.
شیر Cocon 2TZ
شیر Cocon 2TZ برای تنظیم جریان و دما در سیستم های گرمایشی/سرمایشی به تناسب مشخصات لوله و یا سنجش اختلاف فشار استفاده می گردد و قابلیت آن را دارد تا با تنظیم جریان بین بیشترین و کمترین مقدار با اختلاف فشار 0.1 بار بالانس برقرار کند.
در مثال زیر نصب یک شیر Cocon 2TZ را در یک سیستم سرمایش سقفی برای کاهش هرچه بیشتر دمای اتاق مشاهده می کنید
کاربرد
شیر Cocon 2TZ برای تنظیم دمای اتاق در سیستم های سرمایش/گرمایشی سقفی مورد استفاده قرار می گیرد و نصب آن به خصوص در مسیر لوله برگشت از پایانه های سرمایش سقفی موثر خواهد بود. این شیر با محاسبه اختلاف فشار (در Metering Station) از فلومیتر موجود در داخل شیر نسبت به تنظیم نرخ جریان اقدام می کند. در صورت ایجاد اختلاف فشار در لوله، با گردش ساده فلکه این شیر تنظیم مجدد می گردد.
