Equilíbrio hidráulico do sistema AVAC e método de seleção da válvula de regulação eléctrica

Breve introdução do sistema de equilíbrio hidráulico

Todos os sistemas de aquecimento e ar condicionado devem atingir dois objectivos principais:

• 1. Proporcionar o conforto necessário;
• 2. Atingir os objectivos acima referidos com um consumo mínimo de energia.

Mas, na realidade, mesmo o sistema de controlo mais complexo não consegue obter resultados satisfatórios e o custo de funcionamento é elevado.

• 1. Nalguns sítios está muito calor e noutros está muito frio.
• 2. Nalgumas divisões, é difícil arrancar depois de se ter recuado.
• 3. A potência da instalação não pode ser totalmente utilizada.
• 4. Consumo de energia superior ao previsto.

Fenómenos comuns de desequilíbrio hidráulico

1. Fenómenos comuns de desequilíbrio de fluxo

O sistema é irregular no calor e no frio:

• A. Perto do calor longe do frio (perto do frio longe do calor) quando aquece (frio).
• B. O volume de água de alguns ramos é demasiado grande ou demasiado pequeno.

O sistema de fluxo variável está avariado.

A carga é estável, mas a válvula de controlo da divisão funciona frequentemente, resultando em oscilações frequentes da temperatura da divisão.

O consumo de energia de funcionamento da bomba é demasiado elevado.

O tempo de estabilidade do sistema é demasiado longo.

2. Fenómenos comuns de desequilíbrio de pressão

A válvula de controlo produz ruído e vibração.

A válvula de regulação não pode ser fechada e existe o perigo de queimar a válvula em caso de incêndio grave.

O peso da válvula de controlo é demasiado pequeno e a curva da válvula é deformada. O sistema de controlo da dissipação de calor linear transforma-se num sistema de controlo da dissipação de calor por arremesso.

Não uniformidade do calor e do frio no sistema.

Desalinhamento do sistema de caudal variável

Normalmente utilizada em sistemas de caudal variável com válvula de equilíbrio estático, mesmo que cada extremidade tenha sido depurada e equilibrada durante a depuração, quando utilizada na prática, quando alguma extremidade é ajustada ou fechada, a diferença de pressão entre as outras extremidades altera-se. Consequentemente, a alteração do volume de água de outro terminal não regulado conduzirá a um desequilíbrio, que é um fenómeno de desequilíbrio dinâmico.

A carga é estável, mas o regulador funciona frequentemente

Depois de ocorrer o desequilíbrio dinâmico, a temperatura da divisão varia devido à alteração do caudal de água através da extremidade, e o termóstato controla a válvula reguladora para ajustar o caudal de água. Nesta altura, a carga da divisão não se alterou. A ação de regulação da válvula de controlo é causada pela flutuação da pressão do sistema.

Sistema de caudal variável

As válvulas de regulação são responsáveis pelo controlo da energia, actuando apenas quando a carga muda, enquanto as válvulas de equilíbrio são responsáveis pelo controlo da pressão e pela absorção das flutuações de pressão no sistema.

Longo período de estabilidade do sistema

Se um sistema de ar condicionado não conseguir manter uma boa relação linear entre a abertura da válvula de controlo e a dissipação de calor do equipamento de dissipação de calor, provocará flutuações frequentes na temperatura da divisão controlada e o tempo de estabilidade do sistema será demasiado longo.

Ruído e vibração da válvula de regulação

De acordo com a equação de fluxo contínuo, a água tem um processo de aceleração e desaceleração à medida que flui através da válvula de controlo. A pressão dinâmica correspondente também tem um processo de aumento e diminuição. De acordo com a equação de Bernoulli, a pressão estática tem um processo de diminuição e aumento. Quando a pressão estática num determinado ponto desce para a pressão de vaporização correspondente à temperatura da água nesse ponto, aparecem bolhas nesse ponto e ocorre "cavitação", resultando em ruído e vibração.

Quanto maior for a queda de pressão da válvula de controlo, maior será a temperatura da água (principalmente no inverno).

A válvula de regulação não pode ser fechada, por vezes há um fenómeno perigoso de queima da válvula.

Quando algumas válvulas de controlo final do sistema estão fechadas, a velocidade do fluxo do tubo principal diminui, pelo que a resistência ao atrito diminui e a diferença de pressão entre as duas extremidades das outras válvulas de controlo elétrico aumenta. Quando a diferença de pressão de fecho da válvula de comando elétrico é superior à da válvula de comando elétrico, o acionador da válvula de comando elétrico não consegue fornecer binário suficiente para fechar a válvula de comando elétrico, resultando no fenómeno de a válvula não poder ser fechada. Neste momento, o terminal está no estado de sobrecorrente, o controlador continuará a exigir a ação do motor para fechar a válvula, mas o facto não está fechado, o motor continua a aquecer, se o condutor não tiver a função de proteção contra sobrecarga, é fácil queimar o motor.

Porque é que o sistema hidráulico é equilibrado?

A tecnologia de equilíbrio hidráulico nos sistemas de aquecimento e de ar condicionado é a chave para a poupança de energia e para a melhoria da qualidade do arrefecimento ou do aquecimento.

Problema comum

• 1. No sistema de aquecimento ou de ar condicionado, devido a várias razões, a maioria dos circuitos de transmissão e o circuito da unidade de fonte de calor frio apresentam um desequilíbrio hidráulico, de modo que o fluxo real através do utilizador final e da unidade não corresponde ao fluxo projetado.
• 2. A maioria das bombas é selecionada com um tamanho demasiado grande ou a bomba funciona num ponto de funcionamento inadequado, o que faz com que o sistema de água se encontre em condições de funcionamento de grande caudal e pequena diferença de temperatura, a eficiência de funcionamento da bomba é baixa e a eficiência da transferência de calor é baixa.
• 3. A temperatura ambiente de cada utilizador é inconsistente e instável, a temperatura ambiente perto da fonte de calor é alta e a temperatura ambiente na fonte de calor mais distante é baixa. A temperatura ambiente perto da fonte de frio é baixa e a temperatura ambiente na fonte de frio mais distante é alta.
• 4. Para as unidades de fonte de calor ou de fonte de frio, a unidade não atinge a sua potência nominal, de modo que o número de unidades efetivamente em funcionamento excede o número de unidades exigido pela carga.

Melhorar o conforto

• Assegurar que a temperatura ambiente cumpre os requisitos de conceção e atinge a temperatura definida num curto espaço de tempo.
• Distribuição razoável do tráfego
• A válvula de equilíbrio hidráulico absorve o excesso de pressão diferencial e controla e regula o caudal requerido pelo sistema.
• Poupar energia e reduzir os custos de funcionamento

Por cada 1 °C de diminuição de temperatura num sistema de ar condicionado, o consumo de energia aumenta em 15%.

Por cada 1 °C de aumento de temperatura num sistema de aquecimento, o consumo de energia aumenta em 10%.

O conceito básico da válvula e a classificação e seleção da válvula de equilíbrio

Capacidade de circulação da válvula - Kv

• 1. Definição: Quando a diferença de pressão através da válvula é de 1 bar, o caudal através da válvula quando esta está totalmente aberta, em m3 /h.
• 2. Cálculo:
• 3. Derivação de fórmulas:

No caso da válvula de regulação, quando o grau de abertura da válvula não se altera, a capacidade de fluxo da válvula não se altera. A capacidade de caudal da válvula só se altera quando a abertura da válvula de regulação se altera. A relação entre a curva da válvula de regulação e o tempo de estabilização do sistema.