Směšovací ventily

Výchozí podmínky dimenzování

  1. soustava pracuje na plný výkon, tedy v návrhovém bodě vytápění, ve všech okruzích
  2. je definovaná tepelná ztráta objektu (části objektu)
  3. jsou definovány teplotní parametry otopných okruhů (např. systém 70/55 °C ΔT=15 °C) nebo 55/45 °C (ΔT=10 °C)
Budeme rozlišovat dvě možná zapojení směšovacích otopných okruhů:
  • Směšování s trojcestným ventilem VXP459
  • Směšování s přímým ventilem VPD215... příp. VVP459... a pevným zkratem

Směšování s trojcestným ventilem VXP459

Zapojení se směšovacími trojcestnými ventily VXP459 se používá, pokud v kotlovém okruhu není instalováno kotlové čerpadlo. Čerpadla okruhů musí hradit ztráty jak otopného tak kotlového okruhu. Zjednodušeně se jedná o zapojení se dvěmi paralelně zapojenými čerpadly.

Pro výpočet použijte interaktivní odečítací pravítko. Klikněte na obrázek pravítka!

Postup výpočtu a určení ventilu VXP459

  1. pomocí výpočtového pravítka určíme potřebný průtok jednotlivými okruhy, tedy V1 a V2. Viz. obrázek nastavení výpočtového pravítka, kde posuvnou část tj. tepelnou ztrátu objektu (řada 2) posuneme pod navrhované vychlazení v soustavě (řada 1). Nakonec odečteme ve třetí řadě na ukazateli m3/h požadovaný průtok
  2. sečtením průtoků jednotlivých okruhů určíme požadovaný průtok kotlovým okruhem Vk = V1 + V2
  3. z grafu tlakových ztrát výměníku kotle určíme tlakovou ztrátu kotle při Vk, tedy určíme Δpk
  4. tlakové ztráty přívodních potrubí k jednotlivým okruhům zanedbáme
  5. Kv trojcestných ventilů určíme tak, aby při průtoku daným okruhem (V1 příp. V2), vznikla na ventilu tlaková ztráta rovnající se tlakové ztrátě Δpk (požadujeme autoritu ventilu Pv = 0,5). Pro určení Kv hodnoty ventilu použijeme výpočtové pravítko. Nastavíme požadovaný průtok otopným okruhem (řada 3). Proti hodnotě Δp (pevná řada 4) odečteme požadované Kvs ventilu
  6. z určeného Kv vybereme podle tabulky ventil, který má Kvs hodnotu nejbližší nižší
  7. zkontrolujeme, zda na vybraném ventilu snížením hodnoty Kv zásadně nestoupne skutečná tlaková ztráta, která by příliš zatížila čerpadlo otopného okruhu a nebyl by dosažen požadovaný průtok. V tomto případě volíme ventil s nejbližší vyšší hodnotou Kvs

Tabulka: Parametry ventilů VXP459 a VVP459

DN
[mm]		 Připojení kvs
[m3/h]		 VVP459... VXP459... kvs
v obtoku
[m3/h]		 Sv
Regulační
rozsah		 Δps [kPa] Δpv max
[kPa]		 Pohon
Přestavovací síla
300 N
10 G 1/2 “ 0.63 VVP459.
10-0.63		 VXP459.
10-0.63		 0.44 > 50 600 200 SSY319
1.0 VVP459.
10-1		 VXP459.
10-1		 0.70
1.6 VVP459.
10-1.6		 VXP459.
10-1.6		 1.12
15 G 1/2 “ 2.5 VVP459.
15-2.5		 VXP459.
15-2.5		 1.75 400
20 G 1 “ 4.0 VVP459.
20-4		 VXP459.
20-4		 2.80
25 G 1 1/2 “ 6.3 VVP459.
25-6.3		 VXP459.
25-6.3		 4.40 200
25 G 1 1/2 “ 10 VVP459.
25-10		 VXP459.
25-10		 10 > 100 300
32 G 2 “ 16 VVP459.
32-16		 VXP459.
32-16		 16 150 150
40 G 2 1/2 “ 25 VVP459.
40-25		 VXP459.
40-25		 25 70 70

Směšování s přímým ventilem VPD215… příp. VVP459… a pevným zkratem (vstřikovací zapojení)

Toto zapojení používáme, pokud se v kotlovém okruhu vyskytuje čerpadlo. Použití kombiventilu VPD215 je limitováno výkonem 14 kW. Pro větší výkon je možné použít přímé ventily VVP459.

Pro jaký typ ventilu se rozhodnout VPD215 versus VVP459? Pokud je to možné, zvolte VPD215.

V principu se jedná o sériovo-paralelní zapojení tří čerpadel, přičemž díky pevnému zkratu v okruzích se zapojení zjednodušuje na kotlové čerpadlo se dvěma paralelními okruhy, ve kterých jsou umístěny pouze přímé ventily. Otopné okruhy jsou zásobovány teplonosnou látkou čerpadlem okruhu, který překonává odpory okruhu. Z kotlového okruhu se vstřikuje do otopného okruhu teplá voda z kotlového okruhu. Čerpadlo kotle pomáhá překonat tlakovou ztrátu kotle, avšak při malém průtoku kotlovým okruhem disponuje velkým přebytkem výtlačné výšky. Tato výtlačná výška nepříznivě ovlivňuje směšovací poměr v pevném zkratu. Nejlepší cestou, jak kompenzovat přetlak od kotlového čerpadla, je použít VPD215. Při velkých průtocích se spotřebuje výtlačná výška čerpadla na kompenzaci tlakových ztrát v kotlovém okruhu a v tomto případě můžeme použít přímý ventil VVP459.

Co je to VPD215? Je to kombiventil!
VPD215 je ventil, který sdružuje dvě funkce, a to regulaci teploty zdvihem kuželky (standardní funkce regulačních ventilů) a nezávislou regulaci tlakové diference na regulační kuželce. Regulátor tlakové diference kompenzuje přetlak od kotlového čerpadla od hodnoty 15 kPa až do teoretické hodnoty 200 kPa. Do hodnoty 15 kPa se ventil chová jako standardní přímý regulační ventil. Ventil VPD215 je navíc osazen mechanizmem na nastavení průtoku, nebo lépe omezení průtoku. Návrh takové armatury je tedy velmi jednoduchý a zúží se pouze na určení průtoků otopnými okruhy. U tohoto typu ventilu je při dostatečném přetlaku (15 kPa) zaručena ideální autorita Pv = 1.

Postup výpočtu a určení ventilu VPD215:
  1. pomocí výpočtového pravítka určíme potřebný průtok jednotlivými okruhy, tedy V1 a V2. Viz. obrázek nastavení výpočtového pravítka, kde posuvnou část tj. tepelnou ztrátu objektu (řada 2) posuneme pod navrhované vychlazení v soustavě (řada 1). Nakonec odečteme ve třetí řadě na ukazateli m3/h požadovaný průtok.
  2. z tabulky průtoků k ventilu VPD215 vybereme typ, který dosahuje průtok při co největším zdvihu (přednastavení ventilu).

    Zdvih
    [mm]    		 Přednastavení ventilu
    (omezení průtoku)    		 VPD215-B120 VPD215-B200
    Průtok
    [l/h]    		 kv Průtok
    [l/h]    		 kv
    0,3 1 67 0,21 95 0,30
    0,4 2 96 0,30 151 0,48
    0,5 3 120 0,38 200 0,63
    0,6 4 141 0,45 243 0,77
    0,7 5 158 0,50 280 0,89
    0,8 6 173 0,55 311 0,98
    0,9 7 186 0,59 339 1,07
    1   197 0,62 362 1,14
    1,1   206 0,65 383 1,21
    1,2   214 0,68 400 1,26
    1,3 1* 221 0,70 415 1,31
    1,4 2* 228 0,72 428 1,35
    1,5 3* 234 0,74 439 1,39
    1,6 4* 240 0,76 450 1,42
    1,7 5* 246 0,78 459 1,45
    1,8 6* 252 0,80 467 1,48
    1,9 7* 257 0,81 475 1,50
    2   263 0,83 483 1,53

     
  3. pokud v tabulce není dostatečně velký požadovaný průtok můžeme provést kompenzaci teplotních parametrů otopného okruhu (princip je vysvětlen v kapitole „Pokud nestačí kotlové čerpadlo hradit tlakové ztráty kotle aneb kompenzace teplotních parametrů!“).

Tabulka ukazuje nasazení ventilů VPD215 v závislosti na výkonu otopné větve a teplotním spádu. Modře je vyznačena oblast bez kompenzace teplotních parametrů, zeleně je oblast s kompenzací o 5 °C, hnědou o 10 °C a červenou o 15 °C. Bílou je znázorněna nedovolená oblast (Q=15 kW).

Q (kW) Průtok otopným okruhem
T=20K T=15K T=10K
1 43 57 86
2 86 114 172
3 129 171 258
4 172 228 344
5 215 285 430
6 258 342 516
7 301 399 602
8 344 456 688
9 387 513 774
10 430 570 860
11 473 627 946
12 516 684 1032
13 559 741 1118
14 602 798 1204
15 645 855 1290

Postup výpočtu a určení ventilu VVP459 (pro výkony nad 15 kW):
  1. pomocí výpočtového pravítka určíme potřebný průtok jednotlivými okruhy, tedy V1 a V2. Viz. obrázek nastavení výpočtového pravítka, kde posuvnou část tj. tepelnou ztrátu objektu (řada 2) posuneme pod navrhované vychlazení v soustavě (řada 1). Nakonec odečteme ve třetí řadě na ukazateli m3/h požadovaný průtok.
  2. sečtením průtoků jednotlivých okruhů určíme požadovaný průtok kotlovým okruhem Vk = V1 + V2
  3. z grafu tlakových ztrát výměníku kotle určíme tlakovou ztrátu kotle při Vk, tedy určíme Δpk a z charakteristiky čerpadla zároveň určíme použitelný výtlak čerpadla Δpd.
  4. tlakové ztráty přívodních potrubí k jednotlivým okruhům zanedbáme.
  5. kv trojcestných ventilů určíme tak, aby při průtoku daným okruhem (V1 příp. V2), vznikla na ventilu tlaková ztráta rovnající se tlakové ztrátě Δpd. Pro určení kv hodnoty ventilu použijeme výpočtové pravítko. Nastavíme požadovaný průtok otopným okruhem (řada 3). Proti hodnotě Δpd (pevná řada 4) odečteme požadované kv ventilu.
  6. z určeného kv vybereme z tabulky ventil VVP459, který má kvs hodnotu nejbližší nižší.

Pokud nestačí kotlové čerpadlo hradit tlakové ztráty kotle aneb kompenzace teplotních parametrů:
Toto může nastat u nízkoteplotních systémů, kde je požadován velký průtok otopným okruhem. Předchozí příklad dimenzování vycházel z předpokladu, že celý požadovaný průtok otopnými okruhy se realizuje kotlovým okruhem. Navrhovaný průtok kotlem však můžeme snížit tak, abychom měli ještě dostatečný výtlak kotlového čerpadla. Úměrně tomu je ale nutné pomocí pravítka nadefinovat nové teplotní parametry kotlového okruhu při zachování stejného přenášeného výkonu a stejné teplotě zpátečky. Je logické, že výpočet vede k vyšší teplotě náběhu. Například pokud má otopný okruh parametry ΔT=10 °C, zvolíme pro kotlový okruh požadavek ΔT=20 °C a tím se nám sníží požadovaný průtok na polovinu. Požadované převýšení teploty kotle vůči otopnému okruhu nastavíme na regulaci. Snížení teploty kotle se realizuje směšovacím poměrem v pevném zkratu. Hodnota převýšení teploty kotle vůči potřebě otopného okruhu musí být výrazně vyznačena v projektu.

Doporučujeme omezit ΔT maximálně na hodnotu 25 °C