niedziela 25 Wrz 2016
  • Narrow screen resolution
  • Wide screen resolution
  • Wide screen resolution
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size
  • default style
  • blue style
  • red style
  • yellow style
Czy wiesz, że

...pompy ciepła najwyższą efektywność  osiągają w połączeniu z ogrzewaniem podłogowym lub konwektorami wentylatorowymi. Pomimo tego, nawet z konwencjonalnymi grzejnikami koszty eksploatacji są niższe, aniżeli przy zastosowaniu kotłów olejowych lub gazowych. Temperatury o wartości do 75 °C są możliwe do osiągnięcia i gwarantują przyjemne ciepło także przy niskich temperaturach zewnętrznych.

Sprzęgło hydrauliczne PDF Drukuj Email
Wpisany przez Administrator   
poniedziałek, 11 sierpnia 2008 00:15

Sprzęgło hydrauliczne

W tradycyjnych, żeliwnych kotłach grzewczych, ze względu na konstrukcję wymiennika ciepła występowały niewielkie opory hydrauliczne co umożliwiało relatywnie wysokie wielkości przepływów co za tym idzie minimalne oddziaływanie z obiegami grzewczymi. Sytuacja zmieniła się wraz z zastosowaniem wysokowydajnych kotłów posiadających wymienniki o znacznych powierzchniach wymiany ciepła – lecz z tym nieodłącznie związane znacznymi oporami przepływu związane z kontaktem czynnika grzewczego z dużą powierzchnią wymiany ciepła. Aby zapewnić niezakłóconą pracę większej ilości niezależnie kontrolowanych stref obiegów cieplnych wykorzystuje się urządzenie nazywane sprzęgłem hydraulicznym (wajchą hydrauliczną z niem. hydraulische weiche). Takie rozwiązanie  zapewnia separację obiegów i znacząco eliminuje wzajemne ich oddziaływanie.

Jak zbudowane jest sprzęgło hydrauliczne

Dla lepszego zrozumienia zasady działania wyobraźmy sobie, że mamy do czynienia z dwoma obiegami: pierwotnym (zasilanie) i wtórnym (odbiór ciepła). W praktyce oczywiście tych obiegów może być więcej, zarówno po jednej jak i drugiej stronie. Każdy z obiegów posiada króćce zasilania i powrotu podłączone do korpusu sprzęgła. Korpus sprzęgła powinien mieć przekrój kilkukrotnie większy niż średnica króćców przyłączeniowych. Z punktu widzenia fizyki chodzi o zapewnie spadku prędkości przepływu (poprzez zwiększenie przekroju). Znaczny przekrój umożliwia ponadto dużo większy przepływ (nie prędkość przepływu!!!) i zmniejszenie oporów przepływu w samym sprzęgle. Pozwala to na odprzęgnięcie dwóch obiegów.

Zasada działania sprzęgła hydraulicznego

W obiegu grzewczym mamy do czynienia z równoczesnym przepływem masy (objętości czynnika grzewczego) i energii (wyrażonej temperaturą czynnika grzewczego). Dlatego należy rozpatrzyć trzy przypadki mogące mieć miejsce wewnątrz sprzęgła. Oczywiście zakładamy, że obydwa strumienie są zrównoważone a straty ciepła w sprzęgle pomijalne.

Przyjmijmy następujące oznaczenia:

V- objętość czynnika, Q- strumień ciepła

Indeksy oznaczają : 0 –strona pierwotna/grzanie/, n –strona wtórna /odbiór ciepła/, z-zasilanie, p- powrót

Przypadek pierwszy: objętość czynnika grzewczego wpływającego po stronie grzania V0 jest równa jego objętości wypływającej po stronie odbioru Vn. Temperatury na króćcu zasilania i odbioru będą takie same więc i strumień ciepła dostarczonego Q0 będzie równy strumieniowi ciepła odebranego Qn

(V0=Vn, Q0=Qn, T0z=Tnz, T0p=Tnp)

przypadek pierwszy

Przypadek drugi: występuje gdy objętość czynnika grzewczego po stronie grzania V0 jest większa niż objętość czynnika wypływającego po stronie grzewczej Vn (V0>Vn). Może się tak zdarzyć gdy wyłączą się pompy cyrkulacyjne po stronie odbioru ciepła i/lub zamkną się zawory termostatyczne a brak jest zaworu kompensacyjnego różnicy ciśnień (nb.sytuacja występująca w 95% małych obiegów grzewczych). W tym przypadku część strumienia powraca na stronę zasilania króćcem powrotu z wyższą temperaturą, dając sygnał automatyce do ograniczenia bądź zaprzestania dostarczania ciepła.

(V0>Vn, Q0>Qn, T0p>Tnp) temperatury T0z i Tnz – są zasadniczo równe

przypadek drugi

Przypadek trzeci: występuje gdy objętość czynnika grzewczego po stronie grzania V0 jest mniejsza niż objętość czynnika po stronie grzewczej Vn (V0<Vn). Tak zdarza się gdy pompa cyrkulacyjna po stronie ogrzewania wyłącza, zmniejsza się liczba jej obrotów lub generalnie zapotrzebowanie po stronie odbioru jest większe niż aktualna moc kotła. W tej sytuacji ponieważ pośrednio obniżają się temperatury T0p i Tnp . Ponieważ zwiększa się różnica temperatur pomiędzy T0z i Tzp – urządzenie grzewcze otrzymuje sygnał żądania zwiększenia mocy grzania lub ( jeśli istnieje) załączenia kolejnego urządzenia grzewczego.

(V0<Vn, Q0<Qn, T0z>Tnz) temperatury T0p i Tnp – są zasadniczo równe

przypadek trzeci

W instalacjach ze sprzęgłem hydraulicznym każda pompa pracuje, niezależnie. Każdy obieg jest zamknięty przez sprzęgło i stanowi oddzielny obieg strumienia medium z własną pompą. Sprzęgło hydrauliczne jest tym elementem instalacji, w którym ślizgają się po sobie (bez strat tarcia) strumienie medium ze wszystkich obiegów. Dzięki temu możliwa  jest  regulacja ustawionych parametrów w poszczególnych obiegach.

Wymiarowanie

Przyjmuje się, że przy maksymalnym obciążeniu sprzęgła, maksymalna, średnia prędkość przepływu nie może przekroczyć 0,2m/s. Zalecane wartości to 0,1 do 0,15 m/s. Przewymiarowanie sprzęgła zawsze korzystnie wpływa na proces kompensacji różnicy ciśnień między obiegami.  Projektując system zaopatrzony w sprzęgło hydrauliczne należy pamiętać, że całkowita wydajność kotłów grzewczych, przy kotłach tradycyjnych, powinna być od 10 do 50% większa, od całkowitej sprawności pomp cyrkulacyjnych. Dla kotłów kondensacyjnych całkowita wydajność pomp kotłowych powinna być od 10 do 20% mniejsza od całkowitej wydajność pomp cyrkulacyjnych. Dla zapewnienia efektywnej pracy sprzęgła gradient temperatur mierzony w pionie na wysokości króćców nie powinien być mniejszy niż 10 oC.

Korzyści

Dzięki zastosowaniu sprzęgła hydraulicznego osiąga się wiele korzyści, do których należy:

  • Zrównoważenie hydrauliczne układu (poszczególne obiegi pracują z optymalną dla siebie różnicą prędkości przepływu
  • Zrównoważenie obciążeń cieplnych (poszczególne obiegi pracują z optymalną dla siebie różnicą temperatur)
  • Kompensacja różnicy ciśnień (zapewnienie poszczególnym pompom pracy w zakresie ich optymalnych charakterystyk)

do tego należy dodać wszelkie korzyści związane z miejscowym obniżeniem prędkości czynnika grzejnego. Pozwala to na wytrącanie się osadów i zanieczyszczeń na dnie sprzęgła (dlatego warto umieścić w dnie sprzęgła zawór spustowy umożliwiający spust zanieczyszczeń). Umożliwia to również wytrącanie się pęcherzyków powietrza znajdujących się w czynniku grzewczym ( dlatego w górnej części warto umieścić odpowietrznik). Sprzęgło będzie wtedy pełnić rolę separatora powietrza i zanieczyszczeń.

 

 

Poprawiony: piątek, 13 lipca 2012 09:35
 

Gdzie jesteś..

Strona główna Sprzęgło hydrauliczne