Urządzenia do hydraulicznego rozdziału cieplika Hydrauliczna separacja Urządzenia do hydraulicznego rozdziału cieplika Dipl.-Ing. Dariusz Mukomilow Prezes Sinus Polska Międzyrzecz Kierownik ds. Konstrukcyjnych Comfort-Sinusverteiler Wettringen

Hydrauliczna separacja Wprowadzenie: Systemy grzewcze, w których woda stanowi medium, używane są na całym świecie. Mimo, iż na przestrzeni lat wiele się zmieniło w tym temacie, podejście wielu ekspertów pozostało niezmienione. Celem tej prezentacji jest zaprezentowanie słuchaczom technologii z zastosowaniem sprzęgła hydraulicznego w wodnych systemach grzewczych.

Wodne systemy grzewcze: Hydrauliczna separacja Wodne systemy grzewcze: Wodne systemy grzewcze posiadają zdolność, umożliwiającą pracę kilku, niezależnie kontrolowanych stref (np. wewnątrz jednego budynku). W systemach tradycyjnych o zwykłym ułożeniu orurowania, stosuje się źródło ciepła o małym oporze przepływu (np. kocioł żeliwny). Dzięki temu w systemie występują niewielkie opory, umożliwiając zarazem relatywnie wysokie wielkości przepływów, przy minimalnych interferencjach pomiędzy obiegami dystrybucyjnymi. Krótko mówiąc hydrauliczne charakterystyki tych systemów rzadko stwarzają komplikacje.

Hydrauliczna separacja Nowoczesne wodne systemy grzewcze: W dzisiejszych czasach w wodnych systemach grzewczych jako źródło ciepła stosuje się kotły naścienne. Niestety, kotły tego typu posiadają dużo większe opory przepływu w porównaniu do kotłów żeliwnych. Na przykład w przypadku zastąpienia kotła żeliwnego kotłem naściennym mogą wystąpić pewnego typu komplikacje spowodowane mocno zróżnicowanymi wielkościami przepływu. Rozwiązaniem tego problemu może być hydrauliczna separacja. Krótko mówiąc, jest to zapobiegnięcie interferencjom jednego obiegu na drugi (np. w przypadku dwóch obiegów dystrybucji). Takie rozwiązanie nie tylko upraszcza analizę systemu, ale także zapobiega licznym komplikacjom.

Hydrauliczna separacja Nowoczesne wodne systemy grzewcze: W prostej postaci takim rozwiązaniem może być system z obiegami pierwotnym/wtórnymi, których orurowanie zawiera umieszczone blisko siebie dwa trójniki. Takiego typu zastosowania występują głównie poza terenami Europy. Z powodu małej odległości dzielącej dwa trójniki, spadek ciśnienia między nimi jest bliski zeru. Ponieważ nie występuje różnica ciśnień pomiędzy trójnikami, nie zachodzi tendencja pojawienia się przepływu w obiegu wtórnym. Z tego powodu można powiedzieć, że obieg wtórny jest “hydraulicznie odseparowany” od obiegu pierwotnego.

Hydrauliczna separacja Nowoczesne wodne systemy grzewcze: Pomimo, iż pomiędzy obiegami występuje hydrauliczna separacja, niestety występuje także efekt niepożądany, jakim jest spadek temperatury medium grzewczego, w przypadku jednoczesnej pracy dwóch, lub większej ilości, obiegów dystrybucji. Oczywiście istnieją sytuacje, w których taki spadek temperatury nie stanowi problemu, jednakże z całą pewnością komplikuje to projektantom planowanie instalacji.

Zapobieganie spadkowi temperatury: Hydrauliczna separacja Zapobieganie spadkowi temperatury: Jednym ze sposobów zapobiegnięcia spadkowi temperatury jest zastosowanie systemu z równoległymi obiegami pierwotnym/wtórnymi. W systemie takiego typu obieg pierwotny podzielony jest na dwie lub więcej tak zwanych “pomostów łączących”. Na każdy taki pomost przypada para blisko ułożonych trójników, umożliwiających hydrauliczną separację. Przy założeniu, że straty cieplne na orurowaniu są pomijalne, system z równoległymi obiegami pierwotnym/wtórnymi zapewnia jednakową temperaturę czynnika grzewczego w każdym z obiegów wtórnych (niezależnie od ilości jednocześnie pracujących obiegów). Ta metoda posiada jedną znaczącą wadę, jaką jest skomplikowane i kosztowne orurowanie.

Hydrauliczna separacja System z równoległymi obiegami wtórnym/pierwotnymi: obieg wtórny umiejscowione blisko siebie trójniki równoległy obieg pierwotny

Zapobieganie spadkowi temperatury: Hydrauliczna separacja Zapobieganie spadkowi temperatury: Każdy z pomostów wyposażony jest w zawór regulujący przepływ. W przypadku braku takowych zaworów, lub ich złej regulacji, mogą wystąpić komplikacje, takie jak deficyt przepływu czynnika grzewczego w pomostach ulokowanych dalej od obiegu pierwotnego. Dodatkowo należy wspomnieć, że wszystkie wcześniej omówione systemy wymagają dodatkowej pompy cyrkulacyjnej obiegu pierwotnego. Podnosi to koszty instalacji całego systemu, jak również koszty eksploatacji przez całą jego żywotność.

Sprzęgło hydrauliczne: Hydrauliczna separacja Sprzęgło hydrauliczne: A gdyby tak istniał sposób osiągnięcia zalet hydraulicznej separacji bez spadków temperatur, a także bez kosztów związanych z dodatkową pompą cyrkulacyjną i regulacji równoległego systemu obiegów pierwotnego/wtórnych? Istnieje prosta odpowiedź na to pytanie. Zastosowanie sprzęgła hydraulicznego.

Sprzęgło hydrauliczne: Hydrauliczna separacja Sprzęgło hydrauliczne: sprzęgło hydrauliczne obieg grzewczy obieg dystrybucji

Hydrauliczna separacja Czym jest sprzęgło hydrauliczne? Jest to korpus łączący zasilanie (obieg pierwotny) i powrót (system dystrybucji ) przewodem, którego przekrój jest od 2 do 3 większy niż średnice przewodów zasilania i powrotu. W jego górnej i dolnej części znajdują się króćce do podłączenia zasilania i powrotu. Duży przekrój tego połączenia zapewnia sporo większe przepływy w jego wnętrzu. Z tego powodu następuje hydrauliczne odsprzęganie dwóch oddzielnych obwodów.

Hydrauliczna separacja Jak to działa? Na następnych trzech slajdach przedstawiono zasadę działania sprzęgła hydraulicznego.

Hydrauliczna separacja Pierwszy przypadek: T1 T3 Objętość medium płynącego po stronie pierwotnej (Vi) jest równa objętości medium płynącego po stronie wtórnej (VO ). Vi = Vo; T1 = T3; T2 =T4; Qi = Qo Vi VO Temperatury są także takie same zatem ilość dostarczonego ciepła (Qi) jest równa ilości ciepła odebranego (QO). T2 T4

Hydrauliczna separacja Może wystąpić gdy objętość medium płynąca po stronie pierwotnej (Vi) jest większa od objętości medium płynącego po stronie wtórnej (VO ). (np. gdy pompy po stronie odbioru zostaną wyłączone) Drugi przypadek: T1 T3 Vi > Vo; T1 > T3; T2 >T4; Qi > Qo Vi VO Z tego powodu część strumienia medium powraca do strony pierwotnej z wyższą temperaturą T2. Daje to sygnał do automatyki kotłowej do zmniejszenia mocy kotłów lub wyłączenia kotła. T2 T4

Hydrauliczna separacja Trzeci przypadek: Może wystąpić gdy objętość medium płynącego po stronie pierwotnej (Vi) jest niższa niż objętość medium płynącego po stronie wtórnej (VO ). (np. gdy zapotrzebowanie odbioru jest większe niż moc kotła). T1 T3 Vi < Vo; T1 > T3; T2 >T4; Qi < Qo VZ VO Z tego powodu część strumienia medium jest zasysana przez stronę wtórną i bezpośrednio obniża temperaturęT3 i pośrednio T2. Daje to sygnał do automatyki kotła do zwiększenia mocy kotła lub do załączenia dodatkowego kotła. T2 T4

Hydrauliczna separacja Cel zastosowania: W instalacjach zaopatrzonych w sprzęgło hydrauliczne każda pompa pracuje bezkonfliktowo, niezależnie od tego ile pomp pracuje w danym czasie. Każdy obieg (grzewczy, dystrybucji) jest zamknięty przez sprzęgło i ustanawia 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. Z tego powodu przy użyciu odpowiednich elementów regulacyjnych, możliwym staje się regulacja zamierzonych parametrów w zamierzonym obiegu.

Hydrauliczna separacja Cel zastosowania: Sprzęgło hydrauliczne zapewnia hydrauliczną funkcjonalność instalacji – eliminuje zakłócenia oraz przywraca funkcję i rolę każdego z elementów instalacji: pompa pompuje, zawór reguluje, grzejnik grzeje, i tak dalej.

Hydrauliczna separacja Wymiarowanie: Mówiąc o wymiarowaniu sprzęgła hydraulicznego należy wspomnieć, że przy maksymalnym obciążeniu, maksymalna, średnia prędkość przepływu nie może przekroczyć 0,2m/s. W dużych instalacjach, przy specjalnych warunkach, wartość ta może nieco wzrosnąć (co można zauważyć w tabelce na następnym slajdzie).

Hydrauliczna separacja Wymiarowanie: Przekrój prostokątny Wydajność w kg Komora ciśnieniowa sz x gł (w mm) Średnia prędkość przepływu (m/s) 10000 20000 35000 50000 85000 100000 150000 300000 200/120 250/150 300/200 400/200 450/250 500/300 600/400 700/500 0,12 0,15 0,16 0,18 0,21 0,19 0,17 0,23 Przekrój okrągły 4000 8000 12000 30000 200000 100 150 200 250 300 400 500 600 0,11 0,20 0,22

Hydrauliczna separacja Wymiarowanie: Projektując cały system zaopatrzony w sprzęgło hydrauliczne należy wziąć pod uwagę fakt, że całkowita wydajność kotłów grzewczych, przy normalnych kotłach, musi być od 10 do 50% większa, niż całkowita sprawność pomp cyrkulacyjnych. Przy kotłach kondensacyjnych całkowita wydajność pomp kotłowych musi być od 10 do 20% mniejsza niż całkowita wydajność pomp cyrkulacyjnych. Zapewnia to prawidłową pracę kotła kondensacyjnego. Poza tym różnica temperatur mierzona pionowo na wysokości króćców nie może być mniejsza niż 10 oC.

Hydrauliczna separacja Wymiarowanie: Ewentualne przewymiarowanie nigdy nie wpłynie negatywnie na całość systemu, ponieważ w większości czasu działania, objętość medium pierwotnego jest wiele razy mniejsza od objętości medium wtórnego. Ponadto przewymiarowanie przepływu na obiegu kotłowym, przy kotłach żeliwnych, zapobiega kondensacji, co wzdłuża żywotność kotła.

Hydrauliczna separacja Korzyści: Użycie sprzęgła hydraulicznego umożliwia hydrauliczną niezależność obiegu kotłowego i obiegu dystrybucji. Dodatkowo ilość dostarczanego ciepła (Qi) samoczynnie dopasowuje się do wymagań odbioru. Jednakże sprzęgło hydrauliczne spełnia inne funkcje. Między innymi stanowi ona separator powietrza i odmulacz instalacji.

Hydrauliczna separacja Korzyści: Rozpatrując sprzęgło hydrauliczne ze strony funkcjonalnej zauważyć można, że w jego wnętrzu występują najmniejsze, z całej instalacji, ruchy medium. Dlatego kwalifikuje się ona jako odmulacz, z powodu tworzena się „poduszki” przy stopach. Niezbędnym w tym celu jest użycie zaworu spustowego.

Hydrauliczna separacja Korzyści: Ważną korzyścią z zastosowania instalacji zaopatrzonej w sprzęgło hydrauliczne jest jej lepsza współpraca z kotłem, zarówno podczas startu jak i normalnej eksploatacji, polegająca na szybszym nagrzewaniu się kotła i zapewnienia odpowiedniej temperatury medium na powrocie.

Hydrauliczna separacja Korzyści: Sprzęgło hydrauliczne może zostać także użyta do izolacji różnorakich dodatkowych systemów dystrybucji od dwu-rurowego systemu głównego, lub też do separacji dynamiki ciśnień systemu wielokotłowego od systemu dystrybucji, któremu służą.

Hydrauliczna separacja HydroMaxx: W odróżnieniu od typowego sprzęgła hydraulicznego, w HydroMaxx’ie kołnierze przyłączeniowe po stronie obiegu pierwotnego umiejscowione są wyżej niż te po stronie obiegu wtórnego. Umożliwia to, wraz z koszem ze stali szalchetnej w górnej części sprzęgła, zaopatrzonego w blachę perforowaną, lepsze odpowietrzanie przepływu. Dodatkowo w dolnej części powrotów znajduje się odmulacz sedymentacyjny zaopatrzony w filtr magnetyczny.

Hydrauliczna separacja Uproszczenie: A czy istnieje sposób uproszczenia orurowania i projektu całego systemu? Jest to możliwe m.in. dzięki zastosowaniu poniższego wyposażenia kotłowni: Rozdzielaczy, Hydraulik Unit’ów, Kaskad, Modul Unit’ów, Grup pompowych. Ich zastosowanie nie tylko zapewnia lepszą funkcjonalność ale jednocześnie kompaktową budowę. Do każdego, z powyżej wymienionych, urządzenia istnieje możliwość zastosowanie prefabrykowanej izolacji.

Hydrauliczna separacja Rozdzielacze: Na poniższej fotografii przedstawiono rozdzielacz sinusoidalny: Jest to połączony rozdzielacz zasilania i powrotu, wykonany z profilu, przedzielony sinusoidalną ścianą działową. Jego zaleta leży w fakcie, że króćce podłączeniowe leżą w jednej osi, a także w kompaktowej budowie.

Hydrauliczna separacja Rozdzielacze: Rozdzielacze mogą posiadać różnoraki wygląd, zależnie od celu zastosowania.

Hydrauliczna separacja Rozdzielacze:

Hydrauliczna separacja Rozdzielacze:

Hydrauliczna separacja Rozdzielacze:

Hydrauliczna separacja Rozdzielacze:

Hydrauliczna separacja LegioNixx: Na poniższej fotografii przedstawiono LegioNixx: Rozdzielacz wody pitnej LegioNixx bez martwych stref w celu uniknięcia rozwoju bakterii Legionella. Na końcach zaopatrzony w koncentryczne redukcje i/lub skierowane ku górze kolana 90° Wykonany z miedzi lub stali szlachetnej. Egio Dla zastosowań nie związanych z wodą pitną zakończony obustronnie dennicami.

Rozdzielacze jednokomorowe okrągłe: Hydrauliczna separacja Rozdzielacze jednokomorowe okrągłe: Na poniższych fotografiach przedstawiono rozdzielacze jednokomorowe okrągłe: Rozdzielacz wody pitnej zakończony obustronnie dennicami. Stosowany również w układach chłodzących. Wykonany z miedzi lub stali szlachetnej. Egio

Hydrauliczna separacja Hydralik Unit: Na poniższej fotografii przedstawiono Hydraulik Unit: Jest to sprzęgło hydrauliczne z bezpośrednio przyspawanym rozdzielaczem sinusoidalnym wykonane z profilu. Sprzęgło hydrauliczne składa się z pionowej komory o przekroju prostokątnym z bocznymi gwintowanymi króćcami do podłączenia kotła, jak również muf do odpowietrzenia, czujnika i spustu. Rozdzielacz sinusoidalny jako połączony rozdzielacz zasilania i powrotu, umieszczone obok siebie komory, przedzielone sinusoidalną ścianką działową.

Hydrauliczna separacja Kaskada: Na poniższej fotografii przedstawiono Kaskadę: Rozdzielacz i przewód zbierający do podłączenia kotłów wykonany z dwóch połączonych profili z przyspawanymi denkami i wymaganym spustem. Zgodnie z rodzajem montażu, sprzęgło hydrauliczne jest przymocowane na stałe do rozdzielacza jako całość, do wyboru z prawej lub lewej strony. Sprzęgło hydrauliczne, składa się z pionowej komory o przekroju prostokątnym z przyspawanym denkiem i podstawą, z bocznymi króćcami do przyłączenia odbiorników i źródeł ciepła. W wyposażeniu standardowym mufy dla odpowietrzenia, spustu i czujnika. W celu umożliwienia montażu wszystkich typów i rozmiarów kotłów, istnieje możliwość odbicia lustrzanego.

Hydrauliczna separacja Kaskada:

Hydrauliczna separacja Modul Units: Na poniższej fotografii przedstawiono Modul Unit: Modul Unit składa się ze sprzęgła hydraulicznego, rozdzielacza i przyłącza kolanowego łączącego obiegi zasilające. Egio Można powiedzieć, że Modul Unit działa na tej samej zasadzie jak Hydraulik Unit.

Hydrauliczna separacja Grupy pompowe: Na poniższej fotografii przedstawiono grupę pompową do pomp z przyłączami gwintowanymi DN25 i DN32: Na grupę pompową może przypadać: pompa, siłownik, zawory, zawór zwrotny, mieszacz, termometr itp. Grupa pompowa posiada zarówno zwartą, kompaktową budowę jak i jest bardzo poręczna. Jest już złożona i gotowa do szybkiego montażu w systemie. Posiada nowoczesny i miły dla oka wygląd, zabiera mniej przestrzeni w porównaniu do standardowych rozwiązań.

Grupy pompowe kołnierzowe od DN32 do DN65: Hydrauliczna separacja Grupy pompowe kołnierzowe od DN32 do DN65: Na poniższej fotografii przedstawiono grupę pompową kołnierzową: W skład wchodzą: pompa, siłownik, klapy, zawór zwrotny, mieszacz, termometry, kompletna izolacja

Grupy pompowe kołnierzowe od DN32 do DN65: Hydrauliczna separacja Grupy pompowe kołnierzowe od DN32 do DN65:

Hydrauliczna separacja Izolacje: Jak wspomniano wcześniej, do każdego omówionego urządzenia wyposażenia kotłowni istnieje prefabrykowana izolacja, spełniająca wymogi regulacji prawnych dotyczących energooszczędności. Izolacje składają się z dwóch spasowanych części wykonanych z pianki Poliuretanowej, z zewnątrz pokrytej folią aluminiową. Połączeniu dwóch połówek uzyskuje się poprzez system wypustek i opasek aluminiowych. W przypadku występowania temperatur poniżej 12 oC wszystkie łączenia dodatkowo zabezpiecza się silikonem w celu unikniecia kondensacji.

Hydrauliczna separacja Izolacje: Na poniższych fotografiach przedstawiono kilka przykładowych izolacji:

Przykładowe rozwiązania: Hydrauliczna separacja Przykładowe rozwiązania: Na poniższych fotografiach przedstawiono przykładowy wygląd nowoczesnej kotłowni:

Hydrauliczna separacja Z życia firmy:

Hydrauliczna separacja Z życia firmy:

Hydrauliczna separacja Z życia firmy:

Hydrauliczna separacja DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!