Ogni componente di un sistema idronico ha un certo livello di influenza sul controllo e sulle prestazioni di un sistema idronico. Valvole sono fondamentali perché sono i dispositivi di controllo nelle aree critiche del trasferimento di calore.
- I sistemi idronici sono sistemi altamente interdipendenti.
- Ciascun componente del sistema interagirà tra loro e influirà sulle prestazioni.
- Le valvole sono i dispositivi critici che controllano il trasferimento di calore nei sistemi idronici.
- Il corretto dimensionamento e selezione della valvola implica l'esame del sistema completo.
- Le valvole non dimensionate e selezionate correttamente portano a risultati indesiderati non solo sul dispositivo di trasferimento del calore, ma anche sull'intero sistema meccanico.
Perché dobbiamo conoscere le caratteristiche della valvola?
In poche parole, è a causa della natura dell’attrezzatura che utilizziamo. Per il controllo del sistema, desideriamo una risposta e un'uscita lineari, ma abbiamo a che fare con un dispositivo di trasferimento del calore altamente non lineare. Dall'immagine A, abbiamo una tipica caratteristica della serpentina di riscaldamento. Puoi vedere che è altamente non lineare. Una piccola percentuale di variazione del flusso nella fascia alta non comporta una riduzione della capacità di uscita finché non si inizia a superare il 50% del flusso.
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Il flusso attraverso le bobine è regolato dalle nostre valvole di controllo e dalle caratteristiche che possiedono intrinsecamente. Per ottenere la risposta/uscita lineare desiderata per il sistema di controllo, dobbiamo abbinare le caratteristiche della bobina e della valvola che ci forniscono il tipo di risposta desiderato. In questo caso, stiamo abbinando una caratteristica della valvola equipercentuale con la serpentina di riscaldamento per produrre il sistema di risposta lineare. Tieni presente che questa è però una condizione ideale e il mondo reale non sempre si svolge in questo modo.
- Caratteristiche di pari percentuale
- Tipicamente utilizzato per applicazioni idriche
- Utilizzato in impianti con grandi variazioni di perdite di carico
- Utilizzato quando la valvola consente una piccola percentuale della caduta di pressione totale
- Utilizzato nei circuiti di controllo della temperatura e della pressione
- Caratteristiche lineari
- Tipicamente utilizzato per applicazioni con vapore
- Utilizzato nei circuiti di livello o di flusso del liquido
- Utilizzato nei sistemi stazionari
- Utilizzato quando le cadute di pressione attraverso la valvola rappresentano una parte importante della caduta di pressione totale
- Caratteristiche di apertura rapida
- Utilizzato per il servizio di onda e spegnimento frequente
- Utilizzato per i sistemi in cui è richiesto un flusso grande "istantaneo" (cioè sistemi di sicurezza)
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
Valve characteristics, such as flow coefficient, pressure drop, and valve authority, significantly impact the performance of a hydronic system. For example, a valve with a high flow coefficient can handle higher flow rates, while a valve with a low pressure drop can reduce energy losses. Improperly sized or selected valves can lead to poor system performance, including reduced heat transfer, increased energy consumption, and decreased system reliability. Moreover, valve characteristics can affect the stability and controllability of the system, making it essential to consider these factors during system design and operation.
Valve authority is a dimensionless parameter that represents the valve’s ability to control flow in a hydronic system. It is defined as the ratio of the valve’s flow coefficient to the system’s flow coefficient. A valve with high authority can effectively control flow, while a valve with low authority may not be able to maintain the desired flow rate. In hydronic systems, valve authority is critical because it affects the system’s stability, controllability, and overall performance. A valve with adequate authority ensures that the system operates within the desired parameters, while a valve with inadequate authority can lead to system instability and poor performance.
To determine the required valve rangeability for a hydronic system, you need to consider the system’s operating conditions, including the maximum and minimum flow rates, pressure drops, and temperatures. Rangeability is typically expressed as a ratio of the maximum to minimum flow rates and should be sufficient to accommodate the system’s turndown requirements. A valve with inadequate rangeability may not be able to maintain the desired flow rate during part-load conditions, leading to poor system performance and reduced efficiency. In general, a rangeability of 10:1 or higher is recommended for most hydronic systems.
Undersizing or oversizing valves in a hydronic system can have significant consequences on system performance and efficiency. Undersized valves can lead to inadequate flow rates, increased pressure drops, and reduced heat transfer, resulting in poor system performance and decreased efficiency. Oversized valves, on the other hand, can cause unnecessary energy losses, increased wear and tear on the valve, and reduced system controllability. In extreme cases, undersized or oversized valves can lead to system instability, reduced reliability, and even premature failure of system components. Therefore, it’s essential to properly size and select valves for a hydronic system to ensure optimal performance and efficiency.
To ensure proper valve sizing and selection for a hydronic system, it’s essential to consider the system’s operating conditions, including flow rates, pressure drops, temperatures, and control requirements. You should also consult the valve manufacturer’s specifications and performance data to select a valve that meets the system’s requirements. Additionally, it’s recommended to perform hydraulic calculations and simulations to validate the valve selection and ensure that it can operate within the desired parameters. Finally, it’s crucial to consider factors such as valve authority, rangeability, and materials compatibility to ensure that the selected valve can provide reliable and efficient operation over the system’s lifespan.
