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Tipps für die Praxis
01 02 03 Tipps für die Praxis Übersicht Regelsortimente A-02 Hydraulische Einstellungen Einregulierung der Beimisch- und Einspritzschaltung für Fussbodenheizungen A-03 Einregulieren der Einspritzschaltung für Radiatorheizung A-04 Fehlzirkulationen Am Kessel A-05 Am Verteiler A-06 Ventile und Stellantriebe Dimensionierung und Auswahl A-07 Beispiel Heizungsanlagen A-10 Beispiel Lüftungsanlagen A-12 Ventilbemessung für Wasser A-16 Dimensionierung und Auswahl für Dampf A-19 Wasserdampftabelle A-22 Erläuterungen A-23 Einbau A-24 Fühler Luftklappenantriebe Platzierung A-25 Montage A-27 Auswahl A-28 04 05 06 07 08 09 A B KAP-401-Tipps.indd 01 26.01.2013 15:27:26 Tipps für die Praxis Übersicht Regelsortimente Vorzugslösungen mit unseren Regelsortimenten und Systemen 01 02 03 04 05 Nachbehandlung im Einzelraum Anlagegrösse Projektgrösse 06 Anwendung Einzelanlage ■ autonome Regler ■ lokale Bedienung ■ vorprogrammierte Lösungen Bedienung Heizung Lüftung Klima Kälte Radiator, Fan-Coil Licht und VAV + LQ Jalousien Kühldecke SIGMAGYR RVP.. Synco 100 07 DESIGO RXA Synco 200 Einzelanlage ■ kommunikative Regler ■ lokale/abgesetzte Bedienung ■ vorprogrammierte Lösungen 08 SIGMAGYR RVL.. DESIGO RXB Synco 700 Verteilte Anlagen ■ kommunikative Regler ■ zentrale/lokale Bedienung ■ vorprogrammierte Lösungen 09 A Komplexe Anlagen ■ kommunikative Regler ■ zentrale/lokale Bedienung ■ kundenspezifische Lösungen B Komplexe Anlagen mit Gebäudeleitsystem ■ kommunikative Regler ■ zentrale Bedienung ■ kundenspezifische Lösungen ■ gewerkeübergreifende Integration auch von Fremdsystemen A-02 KAP-401-Tipps.indd 02 Tipps für die Praxis Synco 700 DESIGO RXB DESIGO PX DESIGO RXC DESIGO Insight DESIGO PX DESIGO RXC Siemens AG 26.01.2013 15:27:27 Tipps für die Praxis Hydraulische Einstellungen Einregulierung der Beimisch- und Einspritzschaltung für Fussbodenheizungen Anwendung Beimischschaltung Beimischschaltung mit fester Vormischung und Einspritzschaltung eignen sich für die Regelung von Niedertemperaturheizungen (Fussbodenheizungsanlagen) mit Wärmeerzeugern, deren maximale Vorlauftemperatur höher ist als die maximal zulässige Temperatur des Anlagenvorlaufs. Zu Volumenstrombestimmung für das Regelventil ist die Temperaturdifferenz ∆tRv zwischen Kesselvorlauf und Anlagenrücklauf einzusetzen. Die Ventilnennweite wird dann kleiner als die des Anlagenvorlaufs. Einregulieren der Fussbodenheizung mit Doppelbeimischschaltung 2. Beimischschaltung mit fester Vormischung bei Anschluss an Wärmeerzeuger oder differenzdrucklosen Verteiler 1. Temperaturniveau 1.1 Wärmeerzeuger bei geschlossenem Regelventil auf maximale Betriebstemperatur bringen. 1.2 Drossel D1 im Kurzschluss KS ganz öffnen. 1.3 Pumpe einschalten. 1.4 Stellglied Y1 von Hand ganz öffnen (Vollastbedingung). 1.5 Drossel D1 soweit zudrehen, bis der Vorlauf der Fussbobodenheizung die zulässige maximale Betriebstemperatur z.B. 50°C erreicht hat. (Niemals höher, als maximal zulässig). Einspritzschaltung Einregulieren der Fussbodenheizung mit Einspritzschaltung 01 Temperaturspreizung Die Anlage ist mittels einer Abgleichdrossel D2 im Voroder Rücklauf auf die Nenntemperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklaufwasser (Temperaturspreizung) und damit auf Nennvolumenstrom abzugleichen. Diese Einstellung erfolgt, wenn die Punkte 1.1…1.6 erfüllt sind und bewirkt eine stabile Regelung auch bei Schwachlastbetrieb. In jedem Fall ist die Einstellanleitung des Fussbodenheizungslieferanten zu beachten. 2.1 Wärmeerzeuger bei geschlossenem Regelventil auf maximale Betriebstemperatur bringen. 2.2 Drossel D2 ganz öffnen. 2.3 Pumpe einschalten. 2.4 Stellglied Y1 von Hand ganz öffnen (Vollastbedingung). 2.5 Drossel D2 soweit zudrehen, bis die ausgelegte Temperaturspreizung von z.B. 10 k erreicht ist. 3.1 Regelventil auf Automatik umstellen. 3.2 Nach 72 Stunden Einregulierung überprüfen, insbesondere, wenn mehrere Gruppen an einen Verteiler angeschlossen sind. Wenn die maximale Vorlauftemperatur des Wärmeerzeugers die maximal zulässige Temperatur des Anlagenvorlaufs nicht übersteigt, kann auf den zusätzlichen Kurzschluss KS bei der Beimisch-Schaltung verzichtet werden. 1. Temperaturniveau 1.1 Wärmeerzeuger bei geschlossenem Regelventil auf maximale Betriebstemperatur bringen. 1.2 Haupt- und Gruppenpumpe einschalten. 1.3 Stellglied Y1 von Hand ganz öffnen (Vollastbedingung). 1.4 Drossel D1 im Primärvor- oder rücklauf so einstellen, dass die Vorlauftemperatur der Fussbodenheizung den zulässigen Höchstwert nicht überschreiten kann. 2. Temperaturspreizung Einstellen der Drossel D2 wie für Beimischschaltung mit fester Vormischung beschrieben. 3.1 Regelventil auf Automatik umstellen. 3.2 Nach 72 Stunden Einregulierung überprüfen, insbesondere wenn mehrere Gruppen an einen Verteiler angeschlossen sind. 04 05 06 08 09 A B Über den Kurzschluss KS wird ständig ein relativ grosser Anteil abgekühltes Rücklaufwasser aus der Fussbodenheizung ihrem Vorlauf wieder beigemischt. Dieser enthält so einen gegenüber der Kesselwassertemperatur tieferen maximalen Wert. KAP-401-Tipps.indd 03 03 07 Einspritzschaltung bei Anschluss an Druckverteiler Siemens AG 02 Tipps für die Praxis A-03 26.01.2013 15:27:28 Tipps für die Praxis Hydraulische Einstellungen Einregulieren der Einspritzschaltung für Radiatorheizung Einspritzschaltung Vorgehensweise Der Abgleich erfolgt grundsätzlich bei voll geöffnetem Regelventil. Bei einer abgeglichenen Einspritzschaltung liefert die Hauptpumpe P1 im Primärkreis soviel Wasser an die Heizgruppe, wie deren Pumpe P2 übernehmen kann. Dann ist 01 ∆pA = ∆pp2 in Bypass sowie Kurzschluss zirkuliert kein Heizwasser und 02 Einspritzschaltung Allgemeines Einspritzschaltungen müssen grundsätzlich primärund sekundärseitig abgeglichen werden und zwar weil – an den Anschlusspunkten der jeweiligen Heizgruppe ein Überschussdruck ansteht, der auf den erforderlichen Anschlussdruck ∆pA reduziert werden muss und – in der ausgeführten Anlage meist ein höherer Pumpendruck wirksam ist, als bei der Planung berücksichtigt wurde. 03 04 t1 °C = t2 °C t3 °C = t4 °C Mit der Drossel D1 wird der durch den Verbraucher fliessende Volumenstrom begrenzt und damit die gewünschte Temperaturspreizung zwischen Vorlauf und Rücklauf eingestellt. Die Drossel D2 dient zum Abgleich der Einspritzung, so dass bei voll geöffnetem Ventil die gewünschte Verbraucher-Vorlauftemperatur nicht überschritten wird. 05 Fehlzirkulation 06 07 08 Fehlzirkulation bei nicht abgeglichener Einspritzschaltung Vorgehen – Drosseln D1 und D2 voll öffnen – Wärmeerzeuger auf maximale Betriebstemperatur bringen 1. Vorlauftemperatur: 1.1 Stellglied manuell ganz öffnen (Vollastbetrieb) und stabile Verbraucher-Rücklauftemperatur abwarten. 09 A 1.2 Ist die Vorlauftemperatur über dem maximal gewünschten Wert, Drossel D2 etwas schliessen. Bei zu tiefer Vorlauftemperatur ist die Drossel D1 entsprechend zu schliessen. 2. Temperaturspreizung: 2.1 Bei voll geöffnetem Ventil hat die Verbraucher-Vorlauftemperatur den maximal zulässigen Wert (siehe Vorlauftemperatur). 2.2 Stabile Verbraucher-Rücklauftemperatur abwarten. 2.3 Ist die Temperaturdifferenz zwischen dem Vorlauf und Rücklauf kleiner als der vorgesehene Wert, Drossel D1 so weit schliessen und damit Durchfluss verringern, bis sich die gewünschte Temperaturdifferenz einstellt. 2.4 Verbraucher-Vorlauftemperatur überprüfen und eventuell mit Drossel D2 ändern. Anschliessend Punkte 2, 3 und 4 überprüfen und bei Bedarf nachkorrigieren. 3.1 Regelventil auf Automatik umstellen. 3.2 Nach 72 Stunden Einregulierung überprüfen, insbesondere wenn mehrere Gruppen an einen Verteiler angeschlossen sind. B A-04 KAP-401-Tipps.indd 04 Tipps für die Praxis Siemens AG 26.01.2013 15:27:29 Tipps für die Praxis Fehlzirkulationen Am Kessel Am Kessel In Heizungsanlagen können bei geschlossenen Dreiwegventien oder Dreiweghähnen Fehlzirkulationen auftreten, weil warmes Wasser spezifisch leichter ist als kaltes. Innerhalb einer Wassersäule strebt deshalb das warme Wasser nach oben und das kalte nach unten, was zur sogenannten Schwerkraftzirkulation führt. Bei eingeschalteter Heizkreispumpe kann des- Falsch Fehlzirkulationen am Kessel… halb aufgeheiztes Kesselwasser vom Kesselrücklauf über die Beimischleitung durch die beiden geöffneten Mischertore in den Heizkreisvorlauf strömen. Bei ausgeschalteter Heizkreispumpe ist es wahrscheinlicher, dass das heisse Kesselwasser über die Heizkreis-Rücklaufleitung in die Heizkörper »schleicht«. Richtig …verhindert eine Rückschlagklappe Massnahmen gegen Fehlzirkulationen 01 Fehlzirkulationen können vermieden werden, entweder durch – Einbau einer Rückschlagklappe (Bild 2), oder besser: 02 03 – Einbau einer Wärmedämmschleife und »Anschuhen« der Beimischleitung an den Rücklauf (Bild 3) 04 05 H (H = 8 bis 10 mal Rohr-Ø) – Einbau einer Wärmedämmschleife mit Entlüftungsventil (Bild 4) 06 07 08 (H = 8 bis 10 mal Rohr-Ø) Anschluss geschlossener Ausdehnungsgefässe Zuleitung zum Ausdehnungsgefäss an dem dafür vorgesehenen Kesselstutzen oder auf dem höchsten Punkt der Wärmedämmschleife anschliessen. 09 A (H = 8 bis 10 mal Rohr-Ø) Bild 7 zeigt ein Anschlussbeispiel für das Ausdehnungsgefäss auf einer Wärmedämmschleife mit unterem Kesselanschluss. B (H = 8 bis 10 mal Rohr-Ø) Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 05 Tipps für die Praxis A-05 26.01.2013 15:27:29 Tipps für die Praxis Fehlzirkulationen Am Verteiler In Heizungsanlagen können bei geschlossenen Dreiwegventien oder Dreiweghähnen Fehlzirkulationen auftreten, weil warmes Wasser spezifisch leichter ist als kaltes. Innerhalb einer Wassersäule strebt deshalb das warme Wasser nach oben und das kalte nach unten, was zur sogenannten Schwerkraftzirkulation führt. Bei eingeschalteter Heizkreispumpe kann des Am Verteiler 01 Falsch halb aufgeheiztes Kesselwasser vom Kesselrücklauf über die Beimischleitung durch die beiden geöffneten Mischertore in den Heizkreisvorlauf strömen. Bei ausgeschalteter Heizkreispumpe ist es wahrscheinlicher, dass das heisse Kesselwasser über die Heizkreis-Rücklaufleitung in die Heizkörper »schleicht«. Richtig Massnahmen gegen Fehlzirkulationen 20° 02 20° 20° Beimischschaltung am differenzdrucklosen Verteiler – Abstand zwischen Bypass und Sammler h ≥ 10 mal Rohr Ø, min. 40 cm oder – Einbau einer Schwerkraftbremse R in den Rücklauf der Heizgruppe 20° C ≥ 10 mal øRohr B 03 R 75° 65° 04 20° 20° 20° 20° B ≥ 10 mal ø Rohr C 05 06 75° R 75° 75° 1 Einspritzschaltung am Druckverteiler – Abstand zwischen Bypass und Kurzschluss h ≥ 10 mal Rohr Ø, min. 40 cm oder – Einbau einer Schwerkraftbremse R in den Vorlauf zwischen Bypass und Kurzschluss 75° Beimischschaltung mit Vierweghahn am Verteiler ohne Hauptpumpe – Regelgruppe mit Dreiwegmischer regeln 2 07 AV 08 M V 09 Fehlzirkulation von Punkt V über den offenen Weg des geschlossenen Mischers nach Mischpunkt M. Auswirkung der Fehlzirkulation in der Fussbodenheizung. A B A-06 KAP-401-Tipps.indd 06 Tipps für die Praxis Siemens AG 26.01.2013 15:27:30 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Dimensionierung und Auswahl Technische Information zur Dimensionierung und Auswahl von Ventilen und Antrieben Das Verhalten einer stetig geregelten Anlage hängt wesentlich von der Bemessung der Regelarmatur ab. Die Dimensionierung ist optimal, wenn die volle Anlagenleistung erst bei ganz offener Regelarmatur erreicht wird. Ventil- und Stellantriebsauswahlhilfen Zur Vereinfachung der Dimensionierung und Auswahl wird die Verwendung der Ventilschieber, der Durchflussdiagramme, HVAC Integrated Tool (HIT) oder Refrigeration VASP empfohlen. 01 Ventile und Stellantriebe für zentrale HLK-Anlagen. Anwendungsbereiche Wärmeerzeugung Wärmeverteilung Heizgruppen Heizungsanlagen Lüftungs- und Klimaanlagen Nah- und Fernwärmeanlagen Trinkwasser-Mischanlagen Prozessregelungen hoher Genauigkeit Luftnachbehandlungsgeräte Induktionsgeräte Induktionsgeräte Deckenkühlung Boilerladungen ■ Zonenregelungen ■ Radiatoranwendungen 02 Anwendungsbereiche 06 Ventilschieber ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 03 04 05 HVAC Integrated Tool (HIT) Planen - Ausführen - Dokumentieren des ganzen Siemens-Sortiments ■ Ventile dimensionieren und auswählen ■ Stellantriebe ■ Regler ■ Fühler ■ Thermostate ■ Stellantriebe ■ Frequenzumrichter ■ Produktaustausch ■ Zubehör für alle Produkte ■ Für oben beschriebene Anwendungsbereiche 07 08 RefrigerationVASP Ventile und Stellantriebe für ■ Expansionsanwendungen ■ Heissgasanwendungen ■ Sauggasanwendungen 09 Anwendungsbereiche ■ Kältekreisläufe ■ Kaltwassersätze ■ Wärmepumpen A Durchflussdiagramme Ventile und Stellantriebe für ■ zentrale HLK Anlagen ■ Raum- und Zonenanwendungen Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 07 B Anwendungsbereiche ■ Für oben beschriebene Anwendungsbereiche Tipps für die Praxis A-07 26.01.2013 15:27:30 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Dimensionierung und Auswahl Ventildimensionierung und Auswahl Ventile und Stellantriebe Hydraulische Grundschaltungen 1 01 Einspritzschaltung mit 2-Weg-Ventil Drosselschaltung Hydraulische Schaltung bestimmen Umlenkschaltung Einspritzschaltung mit 3-Weg-Ventil Beimischschaltung mit fester Vormischung Beimischschaltung Primärpumpe Primärpumpe Primärpumpe Primärpumpe — Für die Ventildimensionierung relevante mengenvariable Strecke 02 HLK-Anlagen und Verbraucher Heizung 03 04 05 06 07 08 Flächenheizung – – veraltet – – Heizungsanlage (primär) – veraltet Strangregelung Heizung – – veraltet – – – – Heizgruppen – – – Wärmeerzeuger – – – – – – WT Wasser/Wasser unüblich unüblich unüblich unüblich – – – Luftbehandlungseinheit veraltet – – Ventilatorkonvektoren – veraltet – – – – entfeuchtend – entfeuchtend unüblich – – – – veraltet veraltet unüblich unüblich unüblich unüblich Vorerwärmer – – veraltet unüblich unüblich unüblich unüblich VVS – veraltet – – – – Zonenregelung – veraltet – – – – Lüftungs- und Klimaanlagen Luftkühler Nachwärmer Kälte-, Kühlanlagen Flächenkühlungen – – veraltet – – – – Kälteerzeuger – – – – – – Kühltürme – unüblich – – – – Strangregelung Kühlung – – veraltet – – – – Fernwärme primär (WT) unüblich – – – unüblich – unüblich Fernwärme sekundär – – – unüblich – unüblich Fernkälte primär unüblich – – – unüblich – unüblich Fernkälte sekundär – – – unüblich – unüblich – – – – – – Fernwärme, -kälte Brauchwarmwasser (BWW) BWW 09 Verteiler Differenzdruck Verteiler Volumendurchfluss A druckarm konstant variabel Bestimmung kvs-Wert ΔpVR oder ΔpMV 2 typischer Bereich typischer Wert B druckbehaftet variabel 3 ΔpV100 bestimmen 4 V100 berechnen 5 kvs-Wert bestimmen 6 Resultierendes ΔpV100 prüfen A-08 KAP-401-Tipps.indd 08 Tipps für die Praxis ΔpMV ΔpVR 10…200 kPa 10…200 kPa 10…50 kPa 2…5 kPa 2…5 kPa 5…15 kPa 2…5 kPa 5…15 kPa 35 kPa 3 kPa 3 kPa 8 kPa 3 kPa 8 kPa effektiven ΔpVR Wert verwenden ∆p ∆pV100 ≥ VR 2 Wasser ohne Frostschutz V100 = ΔpV100 > ΔpMV Q100 1,163·∆T kV = Wasser mit Frostschutz V100 = V100 ∆pV100 100 => Q100 · 3600 c·ρ·∆T kVS ≥ 0,85 ⋅ kV-Wert ∆pV100 = 100 · ( ) V100 kVS 2 Siemens AG 26.01.2013 15:27:31 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Dimensionierung und Auswahl Wahl von Ventil und Stellantrieb Ventilautorität Pv (Regelstabilität) prüfen a) Art der Armatur (2-Weg, 3-Weg, 3-Weg mit Bypass) b) Anschlussart (Flansch-, Gewinde-, Lötanschluss) ∆pV100 PV = ≥ 0,25…0,8 ∆pVR c) PN-Stufe e) Max/min Mediumstemperatur d) Nennweite DN f) Medium ∆pV100 PV = ≥ 0,25…0,8 ∆pV100 + ∆pMV Wahl Stellantrieb a) Betriebsspannung d) Notstellfunktion 7 Wahl passende Armaturenreihe 8 9 b) Stellsignal 10 Arbeitsbereich prüfen a) Differenzdruck Δpmax > ΔpV0 11 Wahl Ventil und dazu passender Stellantrieb c) Stellzeit e) Zusatzfunktionen 01 b) Schließdruck Δps > H0 Kombiventile dimensionieren und auswählen 02 Volumendurchfluss V bestimmen 1 Q100 bestimmen Q100 2 ΔT bestimmen ΔT 3 V berechnen Wasser ohne Frostschutzmittel V100 = Q100 1,163·∆T Wasser mit Frostschutzmittel V100 = Q100 · 3600 c·ρ·∆T 03 Auswahl Kombiventil und Stellantrieb Passendes Kombiventil auswählen Voreinstellung bestimmen a) Art der Armatur (mit/ohne Messnippel) d) Anschluss (Flansch, Gewinde) 6 Wahl Stellantrieb a) Betriebsspannung 7 Arbeitsbereich prüfen a) Δp < Δpmax – maximal zulässiger Differenzdruck über dem Regelpfad des Ventils b) Δp > Δpmin – erforderlicher minimaler Differenzdruck über dem geöffneten Ventil, damit der Differenzdruckregler zuverlässig funktioniert 8 Wahl Stellgerät Kombiventil und passender Stellantrieb 4 5 b) PN-Stufe e) Nennweite DN c) Max/min Mediumstemperatur f) Medium 04 Voreinstellung mit der Tabelle Volumendurchfluss/Skala im Datenblatt des jeweiligen Kombiventils bestimmen b) Stellsignal c) Stellzeit d) Zusatzfunktionen 05 06 07 08 09 A B Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 09 Tipps für die Praxis A-09 26.01.2013 15:27:32 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Beispiel Heizungsanlagen Beispiel: Auslegung eines Regelventils Gesucht 3-Weg Regelventil mit Flanschanschluss Anlagedaten PN Stufe Anlage-Nennleistung Q100 Temperaturspreizung ∆T Medium PN 10 160 kW 70/55 = 15 K Wasser Differenzdruck mengenvariable Strecke ∆pMV Stellsignal 8 kPa 3-Punkt, AC 230 V 01 02 03 04 . 1 Volumendurchfluss V100 bestimmen 2 Differenzdruck ∆pV100 bestimmen Hydraulische Schaltung bestimmen 05 —— ∆pMV Differenzdruck über der mengenvariablen Strecke 06 07 08 Beimischschaltung ohne Bypass Beimischschaltung mit Bypass Mit Primärpumpe Ohne Primärpumpe Mit Primärpumpe Ohne Primärpumpe 2...5 kPa 5...15 kPa 2...5 kPa 5...15 kPa Typischer Bereich ∆pMV Typischer Wert 3 kPa 8 kPa 3 kPa 8 kPa ∆pV100 ∆pV100 ≥ ∆pMV ∆pmax ≥ ∆pV100 Hydraulische Schaltung Beispiel Beimischschaltung ohne Primärpumpe → ∆pV100 ≥ ∆pMV Gewählter Differenzdruck ∆pV100 = 8 kPa 3 Durchfluss kv bestimmen 09 4 Ventildurchfluss-Nennwert kvs auswählen und resultierenden Differenzdruck ∆pV100 bestimmen kvs ≥ 0,8 · kv-Wert A kvs ≥ 0,8 · 32,5 m³/h = 26 m³/h → kvs = 31 m³/h Resultierendes ∆pV100 B A-10 KAP-401-Tipps.indd 10 Tipps für die Praxis Siemens AG 26.01.2013 15:27:32 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Beispiel Heizungsanlagen 5 Ventilautorität PV (Regelstabilität) prüfen Resultierenden Differenzdruck ∆pV100 einsetzen 01 6 Passende Armaturenbaureihe auswählen a) Art der Armatur b) Anschlussart c) PN Stufe d) Nennweite DN e) Medium f) Temperatur Medium Mögliche Baureihe(n) Wahl Ventil 3-Weg Ventil Flansch PN 10 50 Wasser 70 °C kvs = 31 m³/h VXF31.50 02 VXF31.. kvs = 31 m³/h 03 7 Stellantrieb auswählen a) Betriebsspannung b) Stellsignal c) Stellzeit Antrieb AC 230 V 3-Punkt Erhältlicher Bereich d) Notstellfunktion e) Zusatzfunktionen Mögliche Stellantriebe Nein Hilfsschalter, Potentiometer, Stellungsrückmeldung erhältlich SAX.., SKD.., SKB.. 04 SAX.. SKD.., SKB.. 30…120 s 30…120 s 05 8 Arbeitsbereich Stellgerät prüfen a) Differenzdruck b) Schliessdruck Wahl Stellantrieb SAX.. + VXF31.50 SKD.. + VXF31.50 SKB.. + VXF31.50 ∆pmax ≥ ∆pV100 ∆pmax ≥ 8,8 kPa ∆pmax 300 kPa 300 kPa 300 kPa ∆ps ≥ H0 bei 3-Weg Ventilen nicht anwendbar SAX31.00 (ohne Notstellfunktion, Laufzeit 120 s, ohne Zusatzfunktionen) 06 07 Wahl Ventil Stellantrieb VXF31.50 SAX31.00 Details siehe Datenblatt N4320 Details siehe Datenblatt N4501, P4040 08 09 A B Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 11 Tipps für die Praxis A-11 26.01.2013 15:27:34 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Beispiel Lüftungsanlagen Beispiel: Lüftungsanlage mit Zuluft-Temperatur-Regelung Teil 1 – Warmwasser-Lufterhitzer Gesucht 3-Weg Regelventil mit Aussengewinde Anlagedaten PN Stufe Anlage-Nennleistung Q100 Temperaturspreizung Warmwasser-Lufterhitzer ∆T PN 16 55 kW Medium Wasser Differenzdruck mengenvariable Strecke ∆pMV Stellsignal 3 kPa 0...10 V 01 02 03 60/40 = 20 K . 1 Volumendurchfluss V100 bestimmen 04 2 Differenzdruck ∆pV100 bestimmen Hydraulische Schaltung bestimmen 05 06 —— ∆pMV Differenzdruck über der mengenvariablen Strecke Umlenkschaltung 07 Typischer Bereich Typischer Wert Typischer Bereich Typischer Wert ∆pMV ∆pVR 08 Einspritzschaltung mit 2-Weg Ventil Primärpumpe konstant 5...50 kPa 2...5 kPa 35 kPa 3 kPa Gewählter Differenzdruck Drosselschaltung Primärpumpe geregelt 20...200 kPa 20...200 kPa Effektiven ∆pVR-Wert verwenden ∆pVR 2 ∆pmax ≥ ∆pVR ∆pV100 ≥ ∆pMV ∆pV100 ∆pmax Hydraulische Schaltung 09 Einspritzschaltung mit 3-Weg Ventil ∆pmax ≥ ∆pV100 Beispiel Einspritzschaltung mit 3-Weg Ventil Primärpumpe konstant ∆pV100 = 3 kPa ∆pV100 ≥ → ∆pV100 ≥ ∆pMV 3 Durchfluss kv bestimmen A B 4 Ventildurchfluss-Nennwert kvs auswählen und resultierenden Differenzdruck ∆pV100 bestimmen kvs ≥ 0,8 · kv-Wert Resultierendes ∆pV100 A-12 KAP-401-Tipps.indd 12 Tipps für die Praxis kvs ≥ 0,8 · 13,9 m³/h = 11,1 m³/h kvs = 12 m³/h → oder kvs = 12 m³/h oder kvs = 16 m³/h kvs = 16 m³/h Siemens AG 26.01.2013 15:27:34 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Beispiel Lüftungsanlagen 5 Ventilautorität PV (Regelstabilität) prüfen MXG461.32-12 VXG41.32 kvs = 12 m³/h kvs = 16 m³/h 01 Resultierenden Differenzdruck ∆pV100 einsetzen 6 Passende Armaturenbaureihe auswählen 02 a) Art der Armatur b) Anschlussart c) PN Stufe d) Nennweite DN e) Zubehör 3-Weg Ventil Aussengewinde PN 16 32 Verschraubungen Mögliche Baureihe(n) kvs = 12 m³/h kvs = 16 m³/h MXG461.. VXG41.., VXG44.., VXP45.. Wahl Ventil MXG461.32-12 VXG41.32 kvs = 12 m³/h kvs = 16 m³/h 03 04 7 Arbeitsbereich Ventil prüfen a) Temperatur Medium 90 °C < MXG461.. hat 130 °C maximale Mediumstemperatur 90 °C < VXG41.. hat 130 °C maximale Mediumstemperatur MXG461..: geeignet für Wasser VXG41..: geeignet für Wasser b) Medium 05 8 Stellantrieb auswählen a) Betriebsspannung b) Stellsignal c) Stellzeit Antrieb AC 24 V 0...10 V Erhältlicher Bereich d) Notstellfunktion e) Zusatzfunktionen Nein Hilfsschalter, Potentiometer, Stellungsrückmeldung erhältlich oder vorhanden MXG461..: Antrieb integriert VXG41..: SAX.., SKD.., SKB.. MXG461.32-12 SAX61.03 Mögliche Stellantriebe Wahl Stellantriebe 06 MXG461.. SAX.. SKD.., SKB.. <2s 30…120 s 30…120 s 07 08 9 Arbeitsbereich Stellgerät prüfen a) Differenzdruck b) Schliessdruck Wahl Stellantriebe MXG461.32-12 VXG41.32 + SAX61.03 ∆pmax ≥ ∆pV100 ∆pmax ≥ 4 kPa ∆pmax ≥ 2,3 kPa ∆pmax 300 kPa 800 kPa ∆ps ≥ H0 bei 3-Weg Ventilen nicht anwendbar MXG461.32-12 Antrieb integriert SAX61.03 ohne Notstellfunktion, Laufzeit 30 s, ohne Zusatzfunktionen, mit Stellungsrückmeldung 09 A Wahl Ventil Stellantrieb VXG41.32 SAX61.03 Details siehe Datenblatt N4463 Geeignet für Regelstrecken mit Details siehe Datenblatt N4501, P4040 ■ Üblichen Schwierigkeitsgraden ■ Wenn Service- und Reparaturfreundlichkeit gefragt ist Ventil und Stellantrieb MXG461.32-12 Details siehe Datenblatt N4455 Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 13 B Besonders gut geeignet für Regelstrecken mit ■ Hohem Schwierigkeitsgrad ■ Hohen Anforderungen an die Regelgenauigkeit ■ Schnellem Wechsel äusserer Lasten Tipps für die Praxis A-13 26.01.2013 15:27:37 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Beispiel Lüftungsanlagen 5 Ventilautorität PV (Regelstabilität) prüfen 01 MXG461.40-20 VVG41.40 kvs = 20 m³/h kvs = 25 m³/h Resultierenden Differenzdruck ∆pV100 einsetzen 6 Passende Armaturenbaureihe auswählen 02 03 04 a) Art der Armatur b) Anschlussart c) PN Stufe d) Nennweite DN e) Zubehör 3-Weg Ventil Aussengewinde PN 16 40 Verschraubungen Mögliche Baureihe(n) kvs = 20 m³/h kvs = 25 m³/h MXG461.. (2-Weg) VVG41.., VVG44.., VVP45.. Wahl Ventil MXG461.40-20 VVG41.40 kvs = 20 m³/h kvs = 25 m³/h 7 Arbeitsbereich Ventil prüfen a) Temperatur Medium 12 °C < MXG461.. hat 130 °C maximale Mediumstemperatur 12 °C < VVG41.. hat 130 °C maximale Mediumstemperatur 6 °C > VXG41.. hat 130 °C maximale Mediumstemperatur 6 °C > VVG41.. hat 1 °C minimale Mediumstemperatur MXG461..: geeignet für Wasser VVG41..: geeignet für Wasser 05 b) Medium 06 8 Stellantrieb auswählen a) Betriebsspannung b) Stellsignal c) Stellzeit Antrieb AC 24 V 0...10 V Erhältlicher Bereich d) Notstellfunktion e) Zusatzfunktionen Nein Hilfsschalter, Potentiometer, Stellungsrückmeldung erhältlich oder vorhanden MXG461..: Antrieb integriert VVG41..: SAX.., SKD.., SKB.. MXG461.40-20 SAX61.03 07 Mögliche Stellantriebe 08 09 Wahl Stellantriebe <2s 30…120 s 30…120 s 9 Arbeitsbereich Stellgerät prüfen a) Differenzdruck b) Schliessdruck A MXG461.. SAX.. SKD.., SKB.. Wahl Stellantriebe MXG461.40-20 ∆pmax ≥ ∆pVR ∆pmax ≥ 30 kPa ∆pmax 300 kPa ∆ps ≥ H0 300 kPa MXG461.40-20 SAX61.03 VVG41.40 + SAX61.03 ∆pmax ≥ 30 kPa 525 kPa 525 kPa Antrieb integriert ohne Notstellfunktion, Laufzeit 30 s, ohne Zusatzfunktionen, mit Stellungsrückmeldung Wahl B Ventil Stellantrieb VXG41.40 SAX61.03 Details siehe Datenblatt N4463 Geeignet für Regelstrecken mit Details siehe Datenblatt N4501, P4040 ■ Üblichen Schwierigkeitsgraden ■ Wenn Service- und Reparaturfreundlichkeit gefragt ist Ventil und Stellantrieb MXG461.40-20 Details siehe Datenblatt N4455 A-14 KAP-401-Tipps.indd 14 Tipps für die Praxis Besonders gut geeignet für Regelstrecken mit ■ Hohem Schwierigkeitsgrad ■ Hohen Anforderungen an die Regelgenauigkeit ■ Schnellem Wechsel äusserer Bei Verwendung als Durchgangsventil ist der Eingang B mit dem mitgelieferten Zubehör (Mutter‚ Deckel‚ Flachdichtung) zu verschliessen. Lasten Siemens AG 26.01.2013 15:27:37 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Beispiel Lüftungsanlagen Beispiel: Lüftungsanlage mit Zuluft-Temperatur-Regelung Teil 2 – Kaltwasser-Luftkühler Gesucht 2-Weg Regelventil mit Aussengewinde Anlagedaten PN Stufe Anlage-Nennleistung Q100 Temperaturspreizung Kaltwasser-Luftkühler ∆T PN 16 65 kW Medium Wasser Differenzdruck ∆pVR Nullförderhöhe H0 Stellsignal 30 kPa 200 kPa 0...10 V 01 6/12 = 6 K 02 03 . 1 Volumendurchfluss V100 bestimmen 04 2 Differenzdruck ∆pV100 bestimmen Hydraulische Schaltung bestimmen 05 06 —— ∆pMV Differenzdruck über der mengenvariablen Strecke Umlenkschaltung ∆pMV ∆pVR Typischer Bereich Typischer Wert Typischer Bereich Typischer Wert ∆pV100 ∆pmax Hydraulische Schaltung Einspritzschaltung mit 3-Weg Ventil Einspritzschaltung mit 2-Weg Ventil Primärpumpe konstant 5...50 kPa 2...5 kPa 35 kPa 3 kPa Drosselschaltung 07 Primärpumpe geregelt 20...200 kPa 20...200 kPa Effektiven ∆pVR-Wert verwenden ∆pV100 ≥ ∆pMV ∆pmax ≥ ∆pV100 Beispiel Drosselschaltung, Primärpumpe geregelt 08 ∆pVR ∆pV100 ≥ 2 ∆pmax ≥ ∆pVR → ∆pV100 ≥ ∆pVR 2 09 Gewählter Differenzdruck A 3 Durchfluss kv bestimmen B 4 Ventildurchfluss-Nennwert kvs auswählen und resultierenden Differenzdruck ∆pV100 bestimmen kvs ≥ 0,8 · kv-Wert Resultierendes ∆pV100 Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 15 kvs ≥ 0,8 · 24 m³/h = 19,2 m³/h kvs = 20 m³/h → oder kvs = 20 m³/h oder kvs = 25 m³/h kvs = 25 m³/h Tipps für die Praxis A-15 26.01.2013 15:27:38 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Ventilbemessung für Wasser Wichtige Hinweise Bei der Ventilbemessung mit anderen Medien als Wasser ist zu beachten, dass sich die Mediumseigenschaften ■ spezifische Wärme ■ Dichte ■ kinematische Zähigkeit von Wasser unterscheiden. Alle Grössen sind temperaturabhängig. 01 Wasser ohne Frostschutz [m³/h] 02 03 04 oder [m³/h] = Anlage-Nennleistung [kW] = Temperaturdifferenz zwischen [K] Vor- und Rücklauf Wasser mit Frostschutz Die Auslegungstemperatur liegt bei der tiefsten im Ventil herrschenden Mediumstemperatur. V& 100 = = Volumendurchfluss = spezifische Wärmekapazität [kJ/kgK] = spezifische Dichte [kg/m3] Q100 1,.163 × ΔT × f1 Bei Glykolanteilen > 20 % ist der Korrekturfaktor f1 gemäss Tabelle in die Formel zur Bestimmung des Volumenstroms einzusetzen. Korrekturfaktor f1 für Antifrogen N 05 06 x 100 80 60 52 44 34 20 -40 0.60 0.71 0.79 0.82 -20 0.62 0.73 0.80 0.83 0.87 0.92 0 0.63 0.74 0.81 0.84 0.88 0.92 0.97 20 0.65 0.75 0.82 0.85 0.88 0.92 0.97 40 0.67 0.77 0.84 0.86 0.89 0.92 0.96 60 0.68 0.78 0.85 0.87 0.90 0.92 0.96 80 0.69 0.79 0.86 0.88 0.90 0.93 0.96 100 0.71 0.80 0.86 0.88 0.90 0.93 0.95 Temp. [°C] Verbindlich sind die Daten und Anwendungshinweise des Glykolherstellers. x = prozentualer Anteil Antifrogen N 07 Bestimmung des Korrekturfaktor f1 09 A B Ausgabe: Korrekturfaktor f1 Kinematische Viskosität Für kinematische Viskositäten υ bis zu 10 mm²/s sind keine Korrekturen notwendig. Für die Auswahl von Stellgeräten mit anderen kinematischen Viskositäten υ kontaktieren Sie bitte ihren lokalen Vertreter. Kavitation Durch die hohen Mediumsgeschwindigkeiten im engsten Querschnitt des Regelventils entsteht örtlich Unterdruck (p2). Unterschreitet dieser den Siededruck (Dampfdruck) des Mediums, so entsteht Kavitation (Dampfblasen) und es kommt unter Umständen zu Materialabtragungen an den Oberflächen. Bei einsetzender Kavitation steigt zudem der Lärmpegel schlagartig an. Durch Begrenzung der Druckdifferenz über dem Ventil in Abhängigkeit der Mediumstemperatur und des Vordrucks, kann Kavitation vermieden werden, wenn die im Durchflussdiagramm 1 eines Ventils angegebenen Differenzdruckwerte nicht überschritten und die im Diagramm 2 aufgeführten statischen Drücke eingehalten werden. 4330Z02 08 Eingabe: c; ρ Druckverlauf ----- Geschwindigkeitsverlauf Um Kavitation zu vermeiden ist bei Warmwasser- und Kaltwasserkreisläufen auf einen ausreichenden statischen Gegendruck auf der Ausströmseite des Ventils zu achten. Dies kann z.B. durch ein Drosselventil hinter dem Wärmetauscher gewährleistet werden. Der Druckverlust über dem Regelventil sollte dabei maximal entsprechend der 80 °C-Kurve des Diagramms auf Seite 19-18 gewählt werden. A-16 KAP-401-Tipps.indd 16 Tipps für die Praxis Siemens AG 26.01.2013 15:27:40 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Ventilbemessung für Wasser SKB... 20 SKD... 3 4 5 6 8 10 2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 0,2 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,1 0,02 0,01 Δpv100 [bar] SKC... Beispiel – Durchflussdiagramm für VVF61.. 58 k vs 20 10 8 6 5 4 3 2 1 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 02 28 22,4 16,8 14 11,2 8,4 03 5,8 2,8 2,24 1,68 1,4 1,12 0,84 0,58 Δpmax DN - 300 1 50 - 20 0 1 25 1 2 4 100 8 -7 80 49 6 5 31 50 19 05 , 40 - 12 40 7,5 25 5 25 -3 25 9 , 5 1 - 1, 5 1 ,2 -1 15 ,7 -0 15 0,45 15 0,3 15 0,19 15 100 80 60 50 40 30 04 V100 [l/s] 200 05 0,28 0,224 0,168 0,140 0,112 0,084 06 0,058 0,1 0,08 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 07 2000 300 400 500 600 800 1000 200 30 40 50 60 80 100 20 3 4 5 6 8 10 2 1 0,028 0,0224 0,0168 0,0140 0,0112 0,0084 0,0058 08 4382D04 V100 [m³/h] 01 140 112 84 500 400 300 09 Δpv100 [kPa] A B Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 17 Tipps für die Praxis A-17 26.01.2013 15:27:41 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Ventilbemessung für Wasser Kavitation Um Kavitation zu vermeiden ist auf einen ausreichenden statischen Gegendruck p3 auf der Ausströmseite des Ventils zu achten. Dies kann z.B. durch ein Drosselventil hinter dem Wärmetauscher gewährleistet werden. Der Druckverlust über dem Regelventil sollte dabei maximal entsprechend der 80 °C-Kurve des folgenden Diagramms gewählt werden. 4000 40 3500 35 3000 30 01 03 P1 [kPa] 2500 ϑ 0°C 8 1 2000 04 05 06 0 16 25 °C °C 0 C 14 0 ° C 12 0 ° °C 10 80 20 1500 15 1000 10 500 5 0 0 A B 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Δpmax [kPa] Diagramm 2 ∆pmax = Differenzdruck bei fast geschlossenem Ventil, bei der die Kavitation weitgehend vermieden werden kann Statischer Druck am Eintritt p1 = Statischer Druck am Austritt p3 = M= Pumpe J= Wassertemperatur Beispiel Heisswasser Druck p1 vor dem Ventil: Wassertemperatur: p1 500 kPa (5 bar) 120 °C M Δpmax Aus dem oben stehenden Diagramm 2 ergibt sich, dass bei fast geschlossenem Ventil ein maximaler Differenzdruck ∆pmax von 200 kPa (2 bar) zulässig ist. Δpmax Beispiel Kaltwasser Vermeidung von Kavitation am Beispiel einer Brunnenwasserkühlung. Kaltwasser = p1 = p4 = ∆pmax = ∆p3-3’ = ∆pD (Drossel) = p3’ = A-18 KAP-401-Tipps.indd 18 12 °C 500 kPa (5 bar) 100 kPa (1 bar) (atmospharischer Druck) 300 kPa (3 bar) 20 kPa (0,2 bar) 80 kPa (0,8 bar) Druck nach dem Verbraucher in kPa Tipps für die Praxis M p1 p4 p3 4382Z06 09 0 4382Z07 08 4382D06 07 P1 [bar] 02 p3 p3' ΔpD Siemens AG 26.01.2013 15:27:42 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Dimensionierung und Auswahl für Dampf Ventilauslegung für Sattdampf und überhitzten Dampf Betriebsdruck absolut [bar] SKD... SKB… SKC... Sattdampf und überhitzten Dampf im unterkritischen Bereich 17 20 01 DN15, DN25 11 10 7 5 DN 40...150 2 1 3 2 1 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 1 2 3 1 02 Nassdampf zu vermeiden Sattdampf erlaubter Betriebsbereich überhitzter Dampf 03 Mediumstemperatur [°C] Empfehlung: Der Differenzdruck ∆pmax über dem Ventil soll für Sattdampf und überhitzten Dampf dem kritischen Druckverhältnis möglichst nahe sein. Druckverhältnis = p1 − p3 ⋅ 100% p1 p1 p3 = absoluter Druck vor dem Ventil in kPa = absoluter Druck nach dem Ventil in kPa 04 05 Berechnung des kvs-Wertes für Dampf Unterkritischer Bereich p1 − p3 ⋅ 100% < 42 % p1 kvs = 4., 4 ⋅ & m p 3 ⋅ (p1 − p 3 ) 06 Überkritischer Bereich Druckverhältnis < 42% unterkritisch p1 − p3 ⋅ 100% ≥ 42 % p1 Druckverhältnis ≥ 42% überkritisch (nicht empfohlen) 07 & m kvs = 8,.8 ⋅ ⋅ k p1 ⋅k . m = k = ∆T = 08 Dampfmenge in kg/h Faktor für Überhitzung des Dampfes = 1 + 0,0012 · ∆T (bei Sattdampf ist k = 1) Temperaturdifferenz in K zwischen Sattdampf und überhitztem Dampf 09 A B Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 19 Tipps für die Praxis A-19 26.01.2013 15:27:42 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Dimensionierung und Auswahl für Dampf Beispiel mit Sattdampf und für unterkritischen Bereich Mit Formeln gegeben 01 02 Mit Diagramm 3 (nächste Seite) Sattdampf p1 . m Druckverhältnis gesucht kvs, Ventiltyp Lösung p3 p1 Sattdampf p1 . m Druckabfall = 133,5 °C = 150 kPa (1,5 bar) = 75 kg/h = 40 kPa (0,4 bar) kvs, Ventiltyp 27 % p1 100 % p3 150 kPa vertikale Linie nach oben bei Druckabfall p1 = 1,5 bar (150 kPa) (absolut) 27 % 150 kPa 110 kPa (1.,1 bar) 100 % 75 kg h 1 4,.97 m3 / h 110 kPa (150 kPa 110 kPa) k vs 4,.4 03 = 133,5 °C = 150 kPa (1,5 bar) = 75 kg/h = 27 % horizontale Linie nach rechts beim Schnittpunkt 1,5 bar (150 kPa) und Druckabfall 0,4 bar (40 kPa) vertikale Linie nach unten bei 75 kg/h Schnittpunkt kvs-Wert Wahl vorhandener kvs-Wert der Ventilreihen VVF41.., VXF41.., VVF45.., VVF52.., VVF61.., VXF61.. 04 Gewählter kvs-Wert: 5 m³/h gewählt → VVF61.24 kvs = 5 m³/h kvs = 5 m³/h → VVF61.24 05 Beispiel mit überhitztem Dampf und für unterkritischen Bereich 06 Mit Formeln gegeben 07 Mit Diagramm 3 (nächste Seite) Überhitzter Dampf Sattdampf Überhitzung ∆T p1 . m Druckverhältnis gesucht kvs, Ventiltyp Lösung p3 p1 08 Überhitzter Dampf Sattdampf Überhitzung ∆T p1 . m Druckabfall = 251,8 °C = 151,8 °C = 100 °C = 500 kPa (5 bar) = 150 kg/h = 200 kPa (2 bar) kvs, Ventiltyp 40 % p1 100 % p3 500 kPa 09 = 251,8 °C = 151,8 °C = 100 °C = 500 kPa (5 bar) = 150 kg/h = 40 % k vs 4,.4 vertikale Linie nach oben bei Druckabfall p1 = 5 bar (500 kPa) (absolut) 40 % 500 kPa 300 kPa (3 bar ) 100 % 150 kg h 1 3,.02 m3 / h 300 kPa (500 kPa 300 kPa) horizontale Linie nach rechts beim Schnittpunkt 5 bar (500 kPa) und Druckabfall 2 bar (200 kPa) vertikale Linie überhitzter Dampf nach oben bei 150 kg/h Schnittpunkt kvs-Wert Wahl vorhandener kvs-Wert der Ventilreihen VVF41.., VXF41.., VVF45.., VVF52.., VVF61.., VXF61.. A Gewählter kvs-Wert: 3 m³/h B gewählt A-20 KAP-401-Tipps.indd 20 kvs = 3 m³/h Tipps für die Praxis → VVF61.23 kvs = 3 m³/h → VVF61.23 Siemens AG 26.01.2013 15:27:42 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Dimensionierung und Auswahl für Dampf Diagramm 3 zur Bestimmung des kvs-Wertes für Dampf 01 02 03 04 05 06 07 08 09 Beispiel überhitzer Dampf A Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 21 Beispiel Sattdampf B Tipps für die Praxis A-21 26.01.2013 15:27:42 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Wasserdampftabelle Wasserdampftafel Sättigungszustand (Drucktafel) Druck p p Temperatur Spez. Volumen des Wassers Spez. Volumen des Dampfes Dichte des Dampfes Enthapie des Wassers Enthalpie des Dampfes Verdampfungswärme t v’ v’’ ρ’’ h’ h’’ r m3 /kg kg/m3 01 kPa °C dm 3 /kg kJ/kg kJ/kg 1 2 3 4 0.010 0.020 0.030 0.040 6.9808 17.513 24.100 28.983 1.0001 1.0012 1.0027 1.0040 129.20 67.01 45.67 34.80 0.007739 0.01492 0.02190 0.02873 29.34 73.46 101.00 121.41 2514.4 2533.6 2545.6 2554.5 2485.0 2460.2 2444.6 2433.1 02 5 6 7 8 9 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090 32.898 36.183 39.025 41.534 43.787 1.0052 1.0064 1.0074 1.0084 1.0094 28.19 23.74 20.53 18.10 16.20 0.03547 0.04212 0.04871 0.05523 0.06171 137.77 151.50 163.38 173.86 183.28 2561.6 2567.5 2572.6 2577.1 2581.1 2423.8 2416.0 2409.2 2403.2 2397.9 03 10 20 30 40 50 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 45.833 60.086 69.124 75.886 81.345 1.0102 1.0172 1.0223 1.0265 1.0301 14.67 7.650 5.229 3.993 3.240 0.06814 0.1307 0.1912 0.2504 0.3086 191.83 251.45 289.30 317.65 340.56 2584.8 2609.9 2625.4 2636.9 2646.0 2392.9 2358.4 2336.1 2319.2 2305.4 04 60 70 80 90 100 0.60 0.70 0.80 0.90 1.0 85.954 89.959 93.512 96.713 99.632 1.0333 1.0361 1.0387 1.0412 1.0434 2.732 2.365 2.087 1.869 1.694 0.3661 0.4229 0.4792 0.5350 0.5904 359.93 376.77 391.72 405.21 417.51 2653.6 2660.1 2665.8 2670.9 2675.4 2293.6 2283.3 2274.0 2265.6 2257.9 05 150 200 250 300 350 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 111.37 120.23 127.43 133.54 138.87 1.0530 1.0608 1.0675 1.0735 1.0789 1.159 0.8854 0.7184 0.6056 0.5240 0.8628 1.129 1.392 1.651 1.908 467.13 504.70 535.34 561.43 584.27 2693.4 2706.3 2716.4 2724.7 2731.6 2226.2 2201.6 2181.0 2163.2 2147.4 06 400 450 500 600 700 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 143.62 147.92 151.84 158.84 164.96 1.0839 1.0885 1.0928 1.1009 1.1082 0.4622 0.4138 0.3747 0.3155 0.2727 2.163 2.417 2.669 3.170 3.667 604.67 623.16 640.12 670.42 697.06 2737.6 2742.9 2747.5 2755.5 2762.0 2133.0 2119.7 2107.4 2085.0 2064.9 07 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 8.0 9.0 10.0 11 12 13 14 170.41 175.36 179.88 184.07 187.96 191.61 195.04 1.1150 1.1213 1.1274 1.1331 1.1386 1.1438 1.1489 0.2403 0.2148 0.1943 0.1774 0.1632 0.1511 0.1407 4.162 4.655 5.147 5.637 6.127 6.617 7.106 720.94 742.64 762.61 781.13 798.43 814.70 830.08 2767.5 2772.1 2776.2 2779.7 2782.7 2785.4 2787.8 2046.5 2029.5 2013.6 1998.5 1984.3 1970.7 1957.7 1500 1600 1700 1800 1900 15 16 17 18 19 198.29 201.37 204.31 207.11 209.80 1.1539 1.1586 1.1633 1.1678 1.1723 0.1317 0.1237 0.1166 0.1103 0.1047 7.596 8.085 8.575 9.065 9.555 844.67 858.56 871.84 884.58 896.81 2798.9 2791.7 2793.4 2794.8 2796.1 1945.2 1933.2 1921.5 1910.3 1899.3 2000 2500 3000 4000 5000 20 25 30 40 50 212.37 223.94 233.84 250.33 263.91 1.1766 1.1972 1.2163 1.2521 1.2858 0.09954 0.07991 0.06663 0.04975 0.03743 10.05 12.51 15.01 20.10 25.36 908.59 961.96 1008.4 1087.4 1154.5 2797.2 2800.9 2802.3 2800.3 2794.2 1888.6 1839.0 1793.9 1712.9 1639.7 6000 7000 8000 9000 60 70 80 90 275.55 285.79 294.97 303.31 1.3187 1.3513 1.3842 1.4179 0.03244 0.02737 0.02353 0.02050 30.83 36.53 42.51 48.79 1213.7 1267.4 1317.1 1363.7 2785.0 2773.5 2759.9 2744.6 1571.3 1506.0 1442.8 1380.9 10000 11000 12000 13000 14000 100 110 120 130 140 310.96 318.05 324.65 330.83 336.64 1.4526 1.4887 1.5268 1.5672 1.6106 0.01804 0.01601 0.01428 0.01280 0.01150 55.43 62.48 70.01 78.14 86.99 1408.0 1450.6 1491.8 1532.0 1571.6 2727.7 2709.3 2689.2 2667.0 2642.4 1319.7 1258.7 1197.4 1135.0 1070.7 15000 20000 22000 22120 150 200 220 221.2 342.13 365.70 373.69 374.15 1.6579 2.0370 2.6714 3.17 0.01034 0.005877 0.003728 0.00317 96.71 170.2 268.3 315.5 1611.0 1826.5 2011.1 2107.4 2615.0 2418.4 2195.6 2107.4 1004.0 591.9 184.5 0 08 09 A B A-22 KAP-401-Tipps.indd 22 bar Tipps für die Praxis kJ/kg Siemens AG 26.01.2013 15:27:43 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Erläuterungen Erläuterung der verwendeten Abkürzungen und Begriffe Abkürzung Begriff Einheit Definition ∆p Differenzdruck kPa Druckunterschied zwischen Anlageteilen ∆pmax Maximaler Differenzdruck kPa Maximal zulässiger Differenzdruck über dem Regelpfad des Ventils für den gesamten Stellbereich der Ventil-Stellantrieb-Einheit ∆pV100 Differenzdruck bei Nenndurchfluss kPa Differenzdruck über dem voll geöffneten Ventil und dem Regelpfad A - AB bei Volumendurchfluss V100 ∆ps Schliessdruck kPa Maximal zulässiger Differenzdruck (Schliessdruck), bei dem die Ventil-Stellantrieb-Einheit gegen den Druck noch sicher schliesst ∆pMV Differenzdruck mengenvariable Strecke kPa Differenzdruck über die mengenvariable Strecke. Häufig ist∆pMV nicht bekannt oder sehr klein, in diesem Falle können typische Werte aus der Praxis verwendet werden. ∆pVR Differenzdruck zwischen Vorlauf und kPa Rücklauf ∆T Temperaturspreizung DN Nennweite Kenngrösse zueinander passender Teile bei Rohrleitungssystemen EPDM Dichtungsmaterial Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk für Dichtelemente H Hub mm Weg des Ventilstössels oder Stellantriebs H0 Nullförderhöhe m Förderhöhe, wenn kein Volumenstrom gefördert wird. Die Pumpe arbeitet gegen geschlossenes Ventil. K 02 Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf 03 kPa Druckeinheit kv Durchfluss-Nennwert m³/h 100 kPa = 1 bar = 10 mWS Durchfluss-Nennwert vom Kaltwasser (5…30 °C) durch das Ventil bei jeweiligem Hub, bei einem Differenzdruck von 100 kPa (1 bar) kvs Nenndurchfluss m³/h Durchfluss-Nennwert von Kaltwasser (5...30 °C) durch das voll geöffnete Ventil (H100), bei einem Differenzdruck von 100 kPa (1 bar) Leckrate % kvs Notstellfunktion 01 04 05 Leckmenge bei geschlossenem Ventil (H0) nach DIN EN 1349 Schliessfunktion Stellantrieb bei Stromausfall mWS Meter Wassersäule PN PN-Stufe m Kenngrösse bezogen auf Kombination von mechanischen und masslichen Eigenschaften eines Bauteils im Rohrleitungssystem PV Ventilautorität Verhältnis zwischen dem Differenzdruck über dem offenen Ventil (H100) und dem Differenzdruck über Ventil und mengenvariablem Streckenteil. Um richtig regeln zu können, ist ein Wert von mindestens 0,3 erforderlich. Teflon Dichtungsmaterial Poly Tetra Fluor Ethylene (PTFE) für Dichtelemente Viton Dichtungsmaterial Fluoro- Karbone für Dichtelemente Q100 . V100 Nennleistung kW Maximale Anlageleistung gemäss Auslegung Volumendurchfluss m³/h Volumendurchfluss durch das voll geöffnete Ventil (H100) mm²/s υ Kinematische Viskosität c Spezifische Wärmekapazität kJ/kgK ρ Spezifische Dichte kg/m³ 06 07 08 Zusammenhänge der Begriffe ∆pmax und ∆ps (Schliessdruck) Der maximale Differenzdruck ∆pmax gibt an, bis zu welchem Differenzdruck das Regelventil über dem gesamten Hubbereich, d. h. vom geschlossenen Zustand bis hin zum vollen Durchfluss, den resultierenden dynamischen Anforderungen ausgesetzt werden kann. ∆pmax hängt somit zunächst von der konstruktiven Gestaltung und Materialwahl sowie von der verfügbaren Stellkraft des Antriebs ab. Mit einem zu schwachen Stellantrieb kann nur ein Teil des möglichen Einsatzbereichs des Ventils genützt werden. 09 Fazit: ∆pmax ist der wichtigste Druckbegriff für den Regelbetrieb von Stellgeräten. Der Schliessdruck ∆ps gilt auschliesslich für den Fall der reinen Absperrfunktion, jedoch nicht als dauerhafter Betriebszustand. In diesem Fall (z. B. als Sicherheitsfunktion bei Rohrbruch) geht es darum, gegen einen möglichst hohen dynamischen Druck abschliessen zu können. Diese Kenngrösse ist vergleichbar mit dem im marktüblichen Begriff «Schliessdruck». Fazit: ∆ps oder «Schliessdruck» wird vielfach bewusst oder unbewusst dem dynamischen Einsatzbereich ∆pmax gleich gesetzt. Damit wird dem Kunden ein Anwendungsgebiet vorgetäuscht, das nicht dem zulässigen Einsatzbereich des Regelventils entspricht und zu Frühausfällen führen kann. A B Die aufgeführten Begriffe befinden sich in den Produktbeschreibungen und technischen Angaben des Produktekatalogs. Normen und Standards Die aufgeführten Armaturen entsprechen den Anforderungen der Druckgeräterichtlinie PED97/23/EC für drucktragende Ausrüstungsteile gemäss Artikel 1, Paragraph 2.1.4. Für Produkte, die den Kategorien I und II zugeordnet sind, sind Konformitätserklärungen verfügbar. Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 23 Tipps für die Praxis A-23 26.01.2013 15:27:43 Tipps für die Praxis Ventile und Stellantriebe Einbau Einbau und Funktion von Dreiwegarmaturen Dreiwegarmaturen Funktion A mischen: von A und B nach AB verteilen: von AB nach A und B B 01 02 AB Stellantriebe Tor A = Regeltor (dichtschliessend) Tor B = Bypasstor (Tauchsitz) bei allen Ventilen nur Typ VXG41 mit dichtschliessendem Bypasstor in Verbindung mit SAX-Antrieben mit allen Antriebsarten: Einbau als Mischer ■ elektromotorisch A 03 AB ■ elektrohydraulisch ■ elektromagnetisch B A 04 Regeltor geöffnet Regeltor geschlossen AB B vorzugsweise mit elektrohydraulischen Stellantrieben Einbau als Verteiler A 05 AB Regeltor geöffnet B A AB Regeltor geschlossen B 06 Einbaulage Stellantriebe 07 erlaubt nicht erlaubt Stellantriebe Elektromotorischer Hubantrieb SQS35../65.. für Ventile mit 5,5 mm Hub 08 Elektromotorischer Drehantrieb SQK33.. / SQK34.. / SQL33.. / SQL35.. für Hähne und Drosselklappen 09 Elektromotorischer Hubantrieb SAX.. für Ventile mit 20 mm Hub A Elektrohydraulischer Hubantrieb SKB.. / SKD.. für Ventile mit 20 mm Hub SKC.. für Ventile mit 40 mm Hub B A-24 KAP-401-Tipps.indd 24 Tipps für die Praxis Siemens AG 26.01.2013 15:27:43 Tipps für die Praxis Fühler Platzierung Raumtemperaturfühler; Raumthermostate; Fernbedienungsgeräte mit eingebautem Raumtemperaturfühler Anwendung Auswahl des Referenzraumes Raumtemperaturfühler werden eingesetzt in Ein- und Zweifamilienhäuser für: – Raumtemperaturregelungen – Witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung mit Aufschaltung der Raumtemperatur als Störgrösse – Überwiegend in Nichtwohnbauten für: – Raum-Max.-Begrenzungen – Überwachung der Raumtemperatur bei ausgeschalteter Heizung (Frostschutz) und bei Schnellaufheizung. – Optimierung Der Referenzraum für die Plazierung des Raumtemperaturfühlers ist – im Ein- und Zweifamilienhaus im allgemeinen der Hauptwohnraum – in Nichtwohngebäuden der thermisch ungünstigste Raum, z.B.: Eckraum an der Nord/Nordwest-Seite oder Raum mit grossem Aussenflächenanteil und muss repräsentativ für die Hauptnutzung der vom Optimierungssystem beeinflussten Räume sein (z.B. keine innenliegende Räume, Foyers, Flure, Lagerräume, Wandelgänge). 02 03 Richtig ~ 150 cm ~ 20 cm Bester Montageort für den Raumtemperaturfühler: Die Innenwand im Hauptwohnraum gegenüber dem Heizkörper 01 Richtige Platzierung von Raumtemperaturfühler So platzieren Sie den Raumtemperaturfühler richtig: – Dieses Gerät soll an einer Innenwand im Hauptwohnraum gegenüber dem Heizkörper platziert werden. – Damit die für die ganze Wohneinheit repräsentative Temperatur im Hauptwohnraum erreicht wird, muss der Raum hinter dieser Wand beheizt sein. – Montagehöhe: ca. 1,5 m über dem Fussboden. – 1,5 m Mindestabstand von Wärmequellen (wie z.B. Fernsehapparate und starke Lampen). 04 05 06 07 Falsch Falsche Platzierung von Raumtemperaturfühler Platzieren Sie den Raum-temperaturfühler jedoch nicht: – in Regale und Nischen, hinter Türen und Gardinen – im Bereich direkter Sonnenbestrahlung oder von Zugluft – in der Nähe von Fenstern und Türen – im Bereich starker Verschmutzung – an eine Stelle der Wand, hinter der gerade die Heizungs- bzw. Brauchwasserrohre verlaufen oder sich ein Kamin befindet – an eine Aussenwand. 08 09 A B Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 25 Tipps für die Praxis A-25 26.01.2013 15:27:44 Tipps für die Praxis Fühler Platzierung Vor- und Rücklauftemperaturfühler Tauch- oder Anlegetemperaturfühler 01 Einbaulagen Regelungsfühler Begrenzungsfühler Zum Schutz gegen Eindringen von Feuchtigkeit ist die Einbaulage des Fühlergehäuses so zu wählen, dass die Einführung des elektrischen Anschlusskabels nicht nach oben zeigt. Die Fühler sind grundsätzlich so zu platzieren, dass das zu messende Medium am Montageort ständig zirkuliert. Wo das nicht möglich ist, muss der Fühler möglichst nahe an das Medium mit sich ändernder Temperatur gesetzt werden. (Beispiel: siehe indirekter Fernheizanschluss). Richtig Montageort bei Pumpe im Vorlauf Minimalbegrenzung der Kesselrücklauftemperatur mit Vierwegmischer 02 M M 03 M 04 Min.- oder Maximalbegrenzung der Heizungsvorlauftemperatur mit Dreiwegmischer ohne Mischer 05 mit Dreiwegmischer (Fussbodenheizung) ➁ ➀ M 06 M Maximalbegrenzung des Fernwärmerücklaufs (direkter Fernheizanschluss) 07 Falsch Montageort bei Pumpe im Rücklauf M 08 1.5 m 1.5 m M Maximalbegrenzung des Fernwärmerücklaufs (indirekter Fernheizanschluss) M 09 M A Steuerung der Kesselbeimischpumpe B M A-26 KAP-401-Tipps.indd 26 Tipps für die Praxis Siemens AG 26.01.2013 15:27:44 Tipps für die Praxis Fühler Montage Tauchtemperaturfühler QAE..; Anlegefühler QAD..; Standard Tauch- und Anlegetemperaturfühler können für Mediumstemperaturen bis max. 130°C eingesetzt werden (in speziellen Ausführungen bis 200°C/450°C). Da die höchstzulässige Umgebungstemperatur für deren Gehäuse in der Regel nur 50°C beträgt, darf der montierte Fühler keinem Wärmestau ausgesetzt sein. Tauchfühler müssen tief genug in das Heizwasser eintauchen, sonst ist ihr Messergebnis zu niedrig. §6 Dieses Blatt enthält Angaben über: – die vorgeschriebene Mindestdicke der Wärmedämmung von Heizungsrohren, – Montagemöglichkeiten von Tauchtemperaturfühler, – die nach Rohr-Nennweite und Wärmedämmschicht-Dicke zu wählenden Tauchfühlerlängen, – die jeweils dafür erforderliche Länge des Fühlerstutzens. 02 der Heizungsanlagenverordnung: Wärmedämmung von Wärmeverteilungsanlagen Rohrnennweite DN in mm Mindestdicke der Dämmschicht in mm bis 20 30 gleich DN 100 20 22...35 40...100 100...250 01 03 04 * bei λ = 0,035 Wm -1 K -1 Tauchtemperaturfühler DN 60 mm ge än l ch u Ta Fühlerstutzen 45˚ Rohr Ø DN [mm] Wärmedämmschicht [mm] Fühlerstutzen in mm für Tauchfühler-Länge 150 200 300 [mm] 80 100 125 150...250 80 100 100 100 80 - Rohr Ø DN [mm] Wärmedämmschicht [mm] Fühlerstutzen in mm für Tauchfühler-Länge 200 300 [mm] 80 100...250 80 100 Rohr Ø DN [mm] Fühlerstutzen Tauchfühler-Länge [mm] 100 150 200 x - x x x x - x x x x x 110 100 100 120 120 130 - 05 06 07 130 160 08 Optimale Anordnung 40 50 65 80 100...250 DN Anlagetemperaturfühler 300 [mm] 09 x x x x x A DN Beim Einsatz eines Anlegetemperaturfühlers ist die Wärmedämmung des Heizungsrohres auf einer Länge von ca. 100 mm auszusparen (siehe Bild). ≈100 mm B Siemens AG KAP-401-Tipps.indd 27 Tipps für die Praxis A-27 26.01.2013 15:27:44 Tipps für die Praxis Luftklappenantriebe Auswahl Auswahl Luftklappenantrieb Auswahl von Luftklappenantrieben Beispiel für Herstellerdiagramm Reibungsdrehmoment [Nm] 01 Für die Auswahl des einzusetzenden Luftklappenantriebes sind die Daten der Luftklappe erforderlich. Die Hersteller bieten hierzu in ihren Unterlagen Dimensionierungs-Diagramme für die unterschiedlichen Luftklappentypen an. Damit kann, in Abhängigkeit von Luftklappen-Breite, Luftklappen-Höhe und Anlagengesamtdruck das erforderliche Drehmoment für die Luftklappe bestimmt werden. 02 03 öhe penh Klap 04 Beispiel: EMCO-Jalousieklappe JK481 Höhe = 1335 mm Breite = 1400 mm Gesamtdruck = 1000 Pa 05 Gesamt-Drehmoment [Nm] Gesamt-Drehmoment = 9,7 Nm 06 Um sicherzustellen, dass der Antrieb auch im Betrieb und bei Verschmutzung der Anlage das Klappen-Drehmoment sicher überwindet, sollte der Antrieb etwa 20% mehr Drehmoment aufbringen, als für die Luftklappe im Neuzustand erforderlich. 07 Sicherheitsfaktor SF = 0,8 Gesamtdrehmoment = Drehmomentkennzahl [Nm/m2] x Klappenfläche [m2] 08 Anzahl Stellantriebe = 09 Stellantrieb Serie GBB Nenndrehmoment = 20 Nm Anzahl Stellantriebe = Gesamtes, benötigtes Klappendrehmoment SF1 x Stellantriebdrehmoment (siehe Spezifikation) 9,7 Nm 0,8 x 20 Nm ≤1→1 A Steuersignal Ansteuerung mit Synco RMU7.. DC 0..10 V Stellantrieb: GBB161.1E B A-28 KAP-401-Tipps.indd 28 Tipps für die Praxis Siemens AG 26.01.2013 15:27:45
