Il y a quelques questions de conception technique auxquelles il faut répondre afin de contribuer à maintenir l'intention de conception du système. Dans ce guide, vous découvrirez les 18 étapes permettant de dimensionner et de sélectionner correctement les vannes, les actionneurs et les assemblages.
1. Déterminez le type de vanne. Le savoir dès le départ nous permettra de procéder à des ajustements dans nos tailles et notre sélection.
2. Déterminez le milieu à contrôler.
3. Déterminer le débit de l'équipement à contrôler. (Cela devrait être fourni ou sur le calendrier de la bobine.)
4. Déterminez la chute de pression spécifiée. Pour une autorité correcte de la vanne, la chute de pression à travers la vanne doit être égale à la chute de pression totale à travers la branche contrôlée, y compris la vanne.
Dimensionnement des vannes – Équation
 La formule pour déterminer le Cv des vannes d'eau |  Lorsque vous travaillez avec de l'eau, cela peut être simplifié |
S = Gravité spécifique du support
CV = Coefficient de Débit
Q = Débit volumétrique (gpm) avec vanne complètement ouverte
ΔP = Pression différentielle (psi) avec vanne complètement ouverte
Calcul du débit GPM
 Les besoins en GPM peuvent être déterminés si les besoins en BTU/h et le ΔT souhaité en eau sont connus. |  Le GPM peut être déterminé plus précisément si le % de glycol est connu. |
GPM = débit en gallons/minute
q = Chaleur ajoutée ou retirée en BTU/h
ΔT = augmentation ou baisse de la température de l'eau à travers le serpentin
S ou SG = Densité spécifique du milieu
Cp = Chaleur spécifique du milieu
Détermination d'un débit nominal
Les températures différentielles courantes pour les équipements à eau glacée sont 12ºF, et 20ºF pour les systèmes d'eau chaude. Cela doit être vérifié avec l'ingénieur de conception sur les différentiels d'équipement prévus pour les serpentins ainsi que pour les principaux équipements tels que les chaudières et les refroidisseurs du système.
Si du glycol est utilisé dans le système, certaines modifications de l'équation supérieure peuvent être apportées pour tenir compte de la différence de densité et de chaleur spécifique d'un fluide mélangé par rapport à l'eau standard.
Densité spécifique des solutions glycolées
Pour compenser un mélange eau/glycol, l’équation précédente pour GPM nécessite deux informations supplémentaires. La première chose dont vous aurez besoin est la densité spécifique du mélange eau/glycol aux pourcentages de mélange. Cela peut être obtenu à partir du tableau de gravité spécifique des solutions de glycol. Dans les systèmes hydroniques nord-américains, un mélange 50/50 % eau/glycol est typique. La plupart des fabricants ont évalué leurs équipements selon des limites de mélange similaires.
| Gravité spécifique – SG – | Solution d'éthylène glycol (% en volume) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Température (ºF) | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 65 | 100 |
| -40 | 1) | 1) | 1) | 1) | 1.12 | 1.13 | 1) |
| 0 | 1) | 1) | 1.08 | 1.10 | 1.11 | 1.12 | 1.16 |
| 40 | 1.048 | 1.057 | 1.07 | 1.088 | 1.1 | 1.11 | 1.145 |
| 80 | 1.04 | 1.048 | 1.06 | 1.077 | 1.09 | 1.095 | 1.13 |
| 120 | 1.03 | 1.038 | 1.05 | 1.064 | 1.077 | 1.82 | 1.115 |
| 160 | 1.018 | 1.025 | 1.038 | 1.05 | 1.062 | 1.068 | 1.049 |
| 200 | 1.005 | 1.013 | 1.026 | 1.038 | 1.049 | 1.054 | 1.084 |
| 240 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 1.067 |
| 280 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 1.05 |
- 1)En dessous du point de congélation
- 2)Au-dessus du point d'ébullition
Chaleur spécifique des solutions glycolées
Vous aurez également besoin de la chaleur spécifique du mélange eau/glycol aux pourcentages de conception pour obtenir le débit nominal correct. Ces informations sont disponibles dans le tableau de chaleur spécifique des solutions glycolées ci-dessous.
| Capacité thermique spécifique – cp – (Btu/lb.ºF) | Solution d'éthylène glycol (% en volume) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Température (ºF) | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 65 | 100 |
| -40 | 1) | 1) | 1) | 1) | 0,68 | 0.703 | 1) |
| 0 | 1) | 1) | 0.83 | 0.78 | 0.723 | 0.7 | 0.54 |
| 40 | 0.913 | 0.89 | 0.845 | 0.795 | 0.748 | 0.721 | 0.562 |
| 80 | 0.921 | 0.902 | 0.86 | 0.815 | 0.768 | 0.743 | 0.59 |
| 120 | 0.933 | 0.915 | 0.875 | 0.832 | 0.788 | 0.765 | 0.612 |
| 160 | 0.94 | 0.925 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.786 | 0.64 |
| 200 | 0.953 | 0.936 | 0.905 | 0.865 | 0.83 | 0.807 | 0.66 |
| 240 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 0.828 | 0.689 |
| 280 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 0.71 |
- 1)En dessous du point de congélation
- 2)Au-dessus du point d'ébullition
- 1 Btu/(lbmºF) = 4 186,8 J/(kgºK) = 1 kcal/(kgºC)
5. Calculez le Cv en utilisant l'équation pour les vannes d'eau.
6. Déterminez le nombre de ports (2 voies ou 3 voies).
7. Déterminez la classe de pression ANSI requise (125 ou 250).
8. Déterminer les caractéristiques de débit requises ; généralement à pourcentage égal pour les applications à eau et linéaire pour les applications à vapeur.
9. Déterminez les exigences de garniture :
- Bronze / Laiton (généralement pour les applications d'eau à faible ΔP)
- Acier inoxydable (généralement pour les applications d'eau à ΔP plus élevé et les applications de vapeur)
10. Déterminer le type d'emballage, le cas échéant (standard ou haute température)
11. Déterminer le type de connexion mécanique au système de tuyauterie. (NPT-FxF, NPT – FxUM, à bride, sueur, etc.)
12. Pour l'actionneur, déterminer les exigences de position normale et de sécurité intégrée.
- NON – Normalement ouvert
- NC – Normalement fermé
- SR – Ressort de rappel ou sécurité intégrée
- NSR – Retour sans ressort ou échec sur place
13. Déterminez le type d'actionneur et le signal de commande (2 positions, flottant, 0-10 Vcc, etc.).
14. Déterminez si la priorité manuelle est requise.
15. Sur la base de toutes ces entrées, sélectionnez un ensemble de vanne commandable.
16. Vérifiez la pression de fermeture (spécifiée, ou au moins la pression différentielle du système).
17. Calculer la chute de pression réelle en fonction de la vanne sélectionnée à l'aide de la formule CV
18. Vérifiez le pourcentage d'autorité, où : Le pourcentage d'autorité doit être compris entre 25 % et 50 %.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The medium being controlled significantly affects valve sizing and selection. Different mediums have unique properties, such as density, viscosity, and corrosiveness, which influence valve performance. For example, valves controlling water flow may require different sizing and materials compared to those controlling steam or refrigerants. Accurate identification of the medium ensures the selected valve can handle the specific demands of the application.
Determining the flow rate of equipment to be controlled is crucial for proper valve sizing and selection. The flow rate affects the valve’s ability to control the medium effectively, and incorrect sizing can lead to poor system performance, energy waste, or even equipment damage. The flow rate should be obtained from the coil schedule or provided by the equipment manufacturer to ensure accurate valve selection.
The specified pressure drop is critical for correct valve authority. The pressure drop across the valve should be equal to the total pressure drop in the system to ensure the valve can control the flow effectively. If the pressure drop is too high or too low, the valve may not be able to maintain the desired flow rate, leading to system inefficiencies or even failure. Proper calculation of the specified pressure drop ensures the selected valve has sufficient authority to control the medium.
Common mistakes to avoid when sizing and selecting valves, actuators, and assemblies include oversizing or undersizing valves, incorrect actuator selection, and inadequate consideration of system dynamics. These mistakes can lead to poor system performance, energy waste, and even equipment failure. By following the 18 steps outlined in this guide, engineers can avoid these common mistakes and ensure proper valve sizing and selection for their HVAC systems.
Valve authority and valve sizing have a significant impact on system performance. A valve with insufficient authority may not be able to control the flow effectively, leading to system inefficiencies, energy waste, or even equipment damage. Conversely, a properly sized valve with sufficient authority ensures the system operates within design specifications, maintaining optimal performance and efficiency. Accurate valve sizing and selection are critical for achieving design intent and ensuring reliable system operation.
Best practices for documenting valve sizing and selection calculations include maintaining a clear and concise record of calculations, assumptions, and references. This documentation should include the valve type, size, and material, as well as the actuator selection and assembly configuration. Accurate and thorough documentation enables easy verification of calculations, facilitates troubleshooting, and ensures knowledge retention for future system modifications or upgrades.
