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Nov 24, 2023

Einige Planer von Hydroniksystemen verwenden immer noch problematische Systemrohrkonfigurationen

Einsteins Definition von Wahnsinn bestand darin, immer und immer wieder das Gleiche zu tun

Einsteins Definition von Wahnsinn bestand darin, immer wieder das Gleiche zu tun und unterschiedliche Ergebnisse zu erwarten. Einige nordamerikanische Systemdesigner halten an bestimmten Systemrohrkonfigurationen fest, auch wenn diese Probleme verursachen.

Einsteins Definition von Wahnsinn bestand darin, immer wieder das Gleiche zu tun und unterschiedliche Ergebnisse zu erwarten.

Wenn das stimmt, gibt es in Nordamerika einige „verrückte“ Entwickler von Hydroniksystemen. Sie halten an bestimmten System-Rohrleitungskonfigurationen fest, auch wenn bestehende Projekte, die diese Konfigurationen verwenden, zu Problemen geführt haben.

Ein falsches Rohrleitungslayout, das ich schon oft gesehen habe, könnte als „Morphing“ der primären/sekundären Rohrleitungen und eines klassischen Mehrzonen-Verteilungssystems vom Sammelrohrtyp beschrieben werden. Ich habe es als installierte Hardware und in sauber vorbereiteten CAD-Zeichnungen gesehen, die von professionellen Ingenieuren erstellt wurden. Die neueste Version dieses problematischen Rohrleitungslayouts tauchte in einer E-Mail auf, die mir zur Überprüfung geschickt wurde. Der Rohrleitungsfehler, auf den ich mich beziehe, wird durch dargestelltAbbildung 1.

Abbildung 1. Bei dieser Rohrleitungsanordnung handelt es sich weder um ein primäres/sekundäres System noch um ein Mehrzonensystem vom Typ „Sammelleitung“. Es ist unter den bewährten Hydronik-Rohrleitungsdesigns undefiniert.

Bei diesem Rohrleitungslayout handelt es sich weder um ein primäres/sekundäres System noch um ein Mehrzonensystem vom Typ „Sammelleitung“. Es ist unter den bewährten Hydronik-Rohrleitungsdesigns undefiniert.

Meine Theorie, wie sich dieses falsche Layout manifestiert, ist, dass der Designer anfängt, über primäre/sekundäre Rohrleitungen nachzudenken und daher denkt, dass er/sie einen primären Kreislauf benötigt. Die Wärmequelle(n) speisen Wärme in diesen Kreislauf ein und die Lastkreise entziehen ihm Wärme. Daher skizziert der Konstrukteur den Kreislauf und baut einen Primärkreislauf-Umwälzkreislauf ein.

Als nächstes ist es an der Zeit, einige Lastkreise hinzuzufügen. Hier blitzen die Erinnerungen des Designers an die Zonenthermostate zurück, die alle ordentlich an einer Wand aufgereiht sind. Vor diesem Hintergrund verbindet der Designer die Versorgungsseite jedes Zonenstromkreises mit dem oberen Teil der Schleife (in der Annahme, dass es sich um einen Verteiler handelt) und die Rücklaufseite jedes Zonenstromkreises mit dem unteren Teil der Schleife (wobei er sich das wiederum als Kopfteil vorstellt). Header). Die Tatsache, dass die „Header“ an ihren Enden verbunden sind, scheint keine Rolle zu spielen.

Seltsames Verhalten: Ein Problem bei dieser Konstruktion kann man sich vorstellen, wenn man die Drücke im Primärkreislauf berücksichtigt, wenn nur der Primärkreislaufzirkulator in Betrieb ist. Es besteht ein Druckabfall zwischen dem oberen Teil des Kreislaufs, an dem die Vorlaufseite der Lastkreise angeschlossen ist, und dem unteren Teil des Kreislaufs, an dem die Rücklaufseite der Lastkreise angeschlossen ist. Dies ist in dargestelltFigur 2.

Figur 2.Es besteht ein Druckabfall zwischen dem oberen Teil des Kreislaufs, an dem die Vorlaufseite der Lastkreise angeschlossen ist, und dem unteren Teil des Kreislaufs, an dem die Rücklaufseite der Lastkreise angeschlossen ist.

Wenn nur die primäre Umwälzpumpe in Betrieb wäre, wäre die Druckdifferenz zwischen den Punkten A und B aufgrund des Druckverlusts entlang des längsten Schleifenpfads am höchsten. Er würde zwischen den Punkten C und D auf einen Mindestwert absinken. Allerdings wird die Druckdifferenz in einem bestimmten Lastkreis zu einem bestimmten Zeitpunkt auch durch den Ein-/Aus-Status der Lastumwälzpumpen beeinflusst und ist daher sehr variabel. Dennoch ist es durchaus möglich und sogar wahrscheinlich, dass der Druckunterschied zwischen den Punkten, an denen ein Lastkreis beginnt und endet, mehrere (psi) betragen könnte.

Wenn der Druck am Punkt A höher ist als der Druck am Punkt B, „will“ das Wasser von A nach B wandern. Und wenn ihm nichts den Weg versperrt, fließt das Wasser von A nach B. Das Ergebnis ist eine Wärmeabgabe an Ein Kreislauf, in dem der Zonenthermostat ausgeschaltet ist und kein Wärmebedarf besteht. Nennen Sie es Wärmemigration, Geisterströmung oder wie auch immer Sie wollen. Es sollte nicht passieren und Kunden haben jedes Recht, sich zu beschweren, wenn es passiert.

Es ist sogar möglich, dass alle Zonenkreisläufe etwas durchströmt werden, wenn nur eine Zone tatsächlich Wärme benötigt. Der Durchfluss würde in jedem Lastkreis auftreten, in dem der Vorwärtsöffnungswiderstand eines Rückschlagventils oder eines gewichteten Rückschlagventils (der normalerweise 0,3 bis 0,5 psi beträgt) kleiner ist als die entwickelte Druckdifferenz zwischen der Vor- und Rücklaufseite dieses Kreislaufs.

Die Rate der unerwünschten Wärmemigration hängt von der Druckdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf jedes Zonenkreislaufs und dem Ausmaß der auftretenden Rezirkulationsmischung ab. Letzteres hängt von der Durchflussrate im Primärkreislauf im Vergleich zu den Durchflussraten in den Lastkreisen ab. Wenn der Durchfluss rasant durch den Primärkreislauf strömt – weil jemand denkt, dass der Durchfluss im Primärkreislauf mindestens gleich der Summe der Durchflussraten des Lastkreislaufs sein muss (was nicht stimmt), dann kommt es nicht zu einer Rezirkulationsmischung. Wenn der Durchfluss im Primärkreislauf jedoch geringer ist als die Summe der Durchflussraten des aktiven Lastkreises, liegt mit Sicherheit irgendwo eine Rezirkulation vor. Denken Sie wie Wasser. Warum sollte das Wasser den ganzen Weg dorthin zurückfließen, wo der bzw. die Kessel an den Primärkreislauf angeschlossen sind, wenn es nur einen kürzeren Umweg nehmen und wieder am Eingang eines Zonenzirkulators landen kann?

Wenn Sie ein echtes Primär-/Sekundärsystem aufbauen möchten, müssen jeder Lastkreis und jede Wärmequelle über ein Paar eng beieinander liegender T-Stücke mit dem Primärkreislauf verbunden werden. Diese T-Stücke isolieren die Druckdynamik jeder Umwälzpumpe von der der anderen Umwälzpumpen im System. Dies nennt man hydraulische Trennung.

Weitere Probleme: Das in Abbildung 1 dargestellte System stellt genau eine Zeichnung dar, die ich erhalten habe. Abgesehen von der „veränderten“ Rohrleitungsanordnung gibt es noch einige andere Details, die Anlass zur Sorge geben sollten:

In den Lastkreisen gibt es keine Rückschlagventile, um einen Rückfluss zu verhindern, wenn einige Lasten aktiv sind und andere nicht.

In den Lastkreisen sind keine Spülventile vorhanden.

In einem vertikalen Rohr, das vom Kessel kommt, ist ein Rückschlagventil montiert. Rückschlagklappen sollten niemals in vertikalen Rohrleitungen montiert werden. Unter bestimmten Bedingungen kann die Klappe im Rückschlagventil in der offenen Position „hängen“, wenn der Durchfluss stoppt, und zuschlagen, wenn ausreichend Rückfluss entsteht. Dadurch kann ein starker Wasserschlageffekt entstehen.

Die T-Stücke, die die Kessel mit dem „Primärkreislauf“ verbinden, sollten so nah wie möglich beieinander liegen. Der Druckabfall zwischen den weiter voneinander entfernten T-Stücken, die jeden Kessel mit dem „Primärkreislauf“ in Abbildung 1 verbinden, führt zu einem gewissen Durchfluss durch einen inaktiven Kessel. Dies erhöht den Wärmeverlust aus dem Kesselmantel und erzeugt konvektive Luftströme, die Wärme in den Schornstein saugen.

Verliere die Schleife: Richtig konzipierte Primär-/Sekundärsysteme funktionieren. Dennoch gibt es meiner Meinung nach bessere Optionen, die die Vorteile der hydraulischen Trennung von Primär-/Sekundärrohren bieten, jedoch mit einfacheren und kostengünstigeren Rohrkonfigurationen. Ein Beispiel ist in dargestelltFigur 3.

Figur 3.Dieses System verbindet die Kessel mit einem Verteilersystem, das zu einer hydraulischen Weiche führt.

Dieses System verbindet die Kessel mit einem Verteilersystem, das zu einer hydraulischen Weiche führt. Die Lastkreise werden an kurze/großzügig dimensionierte Verteilerrohre angeschlossen, die auf der rechten Seite der hydraulischen Weiche austreten. Für eine leistungsstarke Luft- und Schmutzabscheidung sorgen die Koaleszenzmedien im hydraulischen Abscheider. Dadurch entfallen Luft- und Schmutzabscheider als Einzelkomponenten.

Da die Sammler kurz und großzügig dimensioniert sind, ist der Druckabfall an ihnen sehr gering. In Kombination mit dem sehr geringen Druckabfall durch die hydraulische Trennung sorgt dies für eine hervorragende hydraulische Trennung aller Umwälzpumpen im System.

Mein Vorschlag ist, die Verteiler so zu dimensionieren, dass die Strömungsgeschwindigkeit in ihnen 2 Fuß pro Sekunde nicht überschreitet, wenn die Verteiler mit maximaler Durchflussrate betrieben werden.

Diese Rohrleitungsanordnung eliminiert den zuvor beschriebenen „Geisterstrom“ und mögliche Rezirkulationsprobleme. Außerdem sorgt es für gleiche Versorgungstemperaturen für jeden Lastkreis. Dadurch entfällt der Primärkreislauf-Umwälzkreislauf, und was vielleicht am wichtigsten ist: Es entfallen die Betriebskosten eines Primärkreislauf-Umwälzkreislaufs über die gesamte Lebensdauer des Systems.

Beweisen Sie also bitte nicht wiederholt, dass Einstein mit der Wahnsinnsfrage Recht hatte. Wenn Sie beabsichtigen, ein Primär-/Sekundärsystem aufzubauen, stellen Sie sicher, dass Sie die Lastkreise mit eng beieinander liegenden T-Stücken und einer ordnungsgemäß dimensionierten Primärumwälzpumpe an den Primärkreis anschließen.

Wenn Sie offen für Ansätze sind, die ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis und eine bessere Gesamtleistung als klassische Primär-/Sekundärsysteme bieten, sollten Sie die in Abbildung 3 dargestellte hydraulische Trennkonfiguration in Betracht ziehen.

Dieser Artikel trug ursprünglich den Titel „Hydronischer Wahnsinn“ in der Printausgabe der Supply House Times vom Januar 2018.

Das vollständige PDF dieses Artikels finden Sie hier.

John Siegenthaler, PE, ist beratender Ingenieur und Leiter von Appropriate Designs in Holland Patent, NY. Sein neuestes Lehrbuch „Heating With Renewable Energy“ erscheint im Januar 2016 bei Cengage Publishing. Es zeigt, wie man mit moderner Hydronik-Technologie Systeme realisieren kann, die mit Solarthermie, Wärmepumpe und Biomasse-Wärmequellen versorgt werden. Weitere Informationen finden Sie unter www.hydronicpros.com.