Belimon shunttiventtiilin virtausvastus

[zta]

Lämpömittauskäyriä tutkiessani törmäsin ilmiöön, että patteripiirin meno-paluu lämpötilaero pienenee merkittävästi jos shunttiventtiilin asento lähenee sataa prosenttia. Oletin, että kolmitieventtiilien virtausvastus olisi suht vakio asennosta riippumatta, mutta näin ei näköjään olekaan asia. Belimon weppisivuilta selvisikin, että heidän säätöpalloventtiileissä on ns. tasaprosenttinen ominaiskäyrä, jolla kompensoidaan lämmönvaihtimen epälineaarista ominaiskäyrää ja siten saavutetaan lineaarinen lämpötehokäyrä.

No onkos tällä sitten merkitystä?
Patteripiirin kiertovesipumppu on nyt täysillä ja meno-paluu ero on kymmenen asteen luokkaa. KV pumpun ottoteho 45W ja tyypillinen shuntin asento 70-75%. Silloin kun aletaan olla lämpöpumpun kykyjen äärirajoilla, shuntti aukeaa täysin, ja meno-paluu ero melkeinpä puolittuu.  
Jos shunttiventtiilin virtausvastus olisi yhtä pieni koko säätöalueella, meno-paluu lämpötilaero olisi pienempi kuin nyt ja sen ansiosta sama patteriteho syntyisi paria astetta alhaisemmalla menoveden lämpötilalla, jolla on luonnollisesti jonkinlainen vaikutus hyötysuhteeseen.

Oletteko huomaneet vastaavia ilmiöitä omissa pumpuissanne? Täällä on siis käytössä Ekowell EVT1000.

[Matias]

Samansuuntainen havainto maksimilämmönkulutuksella.Meillä säätää Ouman EH-80.Mä uskoisin että meillä suurentunut kierto ja patteriverkon pienentyvä dT saattaisi johtua patteritermostaattien avautumisesta täysille.Huippupakkasilla meillä on kiinteä lauhdutus ja olen huomannut että siitä ulkolämpötilasta missä shuntti avautuu täysin voi ulkolämpötila laskea vielä n 5 astetta ennenkuin sisälämpötila alkaa laskemaan.
Siitä oikeastaan tuo ajatus että vaikka patteritermostaatit on säätönupista käännetty täysin auki niin venttiilikara avautuu vielä hieman termisellä säädöllä.Täytyypä ottaa virtausmittarista lukemat jos taas ens yönä -30 pakkasta.

[Matias]

Tuollaiset lukemat sain patteriverkosta:
Pe klo 15.00
ulkolämpö -14,1C
sisälämpö 21,7C
shuntti auki n 60%
meno-paluu dT6,8C
virtaus 376l/h

Pe klo 19.00
ulkolämpö -21,5
sisälämpö 21,5C
shuntti auki 100%
meno-paluu dT 7,4C
virtaus 376l/h

La klo 11.00
ulkolämpö -26C
sisälämpö 20,7C
shuntti auki 100%
meno-paluu dT 7,9C
virtaus 376l/h

Näköjään patteriverkon virtaus ei muutu,sisälämpötila hieman laskee ja patteriverkon dT kasvaa kun pakkanen kiristyy.Ilmeisesti patteriverkon dT.n suureneminen johtuu sisälämpötilan jäähtymisestä.
Muistelen että perjantaiaamuna kun ulkolämpötila oli -31C niin sisälämpö olisi ollut 20,4C.
Patteritermostaatit onkin sitten täysin auki kun säätönuppi on "tapissa",ilmeisesti terminen säätö toimii vain jos sisälämpötila nousee.
Varaajan lämpötila on 44C ja lämpöpumpun hystereesi 4C,menovesi keskimäärin 42C.Patteriverkossa on 1 puhallinkonvektori.
Patteriverkon kiertopumppu on 2-nopeudella.

[zta]

Oheisessa linkissä on kuva jossa ilmiö näkyy selvästi.

http://aijaa.com/v.php?i=003357549492.jpg

Alasäiliön lämpötila laskee tehovajeen takia  ja menoveden lämpötila laskee sen mukana. Shuntti yrittää korjata tilannetta avautumalla lisää, mutta lisääntynyt paluuvirtaus alasäiliöön sekoittaa sitä ja lämpötila laskee nopeasti.
Paluun lämpötila sen sijaa nousee, mikä uskoakseni johtuu siitä, että patteripiirin virtaus kasvaa. Kuvaan liitetty Belimon säätöventtiilin toimintakaavio antaa siihen mielestäni loogisen selityksen.

[Matias]

Alasäiliön lämpötila laskee tehovajeen takia  ja menoveden lämpötila laskee sen mukana. Shuntti yrittää korjata tilannetta avautumalla lisää, mutta lisääntynyt paluuvirtaus alasäiliöön sekoittaa sitä ja lämpötila laskee nopeasti.

Kyllä näin todella näyttää tapahtuvan,arvatenkin vielä lauhdutuslämpötilan kohoaminen pienentää hieman lauhduttimen antotehoa.On tosiaan melkoinen ketjureaktio kun kuormitus menee jonkin rajan yli.
Jos olisi 4-tie venttiili että voisi yläsäiliöstä ottaa osan kuumempaa  menoveteen huippukuorman aikaan niin saattaisi kuormitusraja siirtyä.Näyttäis olevan yläsäiliössä varaa siihen.
Onko muuten EVT1000 pumpussa erillisiä tulistin- ja lauhdutin vaihtimia vai onko kaasukierukat varaajassa?
Pystytkö kokeilemaan sellaista että shuntti avautuisi enintään 75-80%?
Jäisi monta "sivuvaikutusta" pois.

[zta]

Joo, kuvasta näkyy että yläsäiliön lämpötila on nousussa vielä siinä vaiheessa kun lämmityksen tehoraja tulee vastaan elikkä lisää energiaa säilötään varaajaan  vielä silloinkin kun sitä tarvittaisiin kiertoveteen.  Erillisiä lauhduttimia ei tosiaan ole, vaan kaasukierukat ovat varaajan sisällä, joten tulistus- ja laudutusenergian osuutta ei pysty säätämään.
Kuten kirjoittelin tuonne Ekowell osioon aiemmin (”Kuumakaasun lämpötila”) pumppuni ulkopuolelle asennettiin pieni kiertovesipumppu siirtämään vettä varaajan yläpäästä alas. Tällä pidetään yläsäiliön lämpötila kurissa kovilla pakkasilla kun lämmintä vettä käytetään niukasti verrattuna lämmitystarpeeseen. Tämä siis siirtää jatkuvasti ylimääräistä tulistusenergiaa lämmitykseen, mutta tilapäiseen huipuntasaamiseen tästä ei ole. Tähän tarvittaisiin se nelitieventtiili.
Käytännön syystä se pumppu liitettiin kohtiin joista löytyi valmiiksi sulut eli ylhäällä ilmanpoisto/ylipaineventtiilin liitäntä, sekä alapäässä tyhjennysliitäntä. Alkuperäiseen tarkoitukseen eli yläsäiliön lämpötilan rajoittamiseen tämä toimii ihan hyvin, mutta lämmityskierron avustamiseen se ei ehkä ole paras ratkaisu. Olisi varmaankin parempi työntää se vesi sinne varaajan keskivaiheille, mistä se lähtisi suoraan patterikiertoon. Nyt se sekoittuu paluuveteen ja aiheuttaa vielä ylimääräistä sekoittumista. Voisi tietysti ajatella kääntävänsä kierron toiseen suuntaan, jolloin se painaisi yläsäiliöstä vettä alas päin. Hmmmm..
Linkin kuvassa näkyvät käyrien ”rypyt” aiheutuvat juuri tästä kierrätyksestä. Pumppu käy minuutin ajan kymmenen minuutin jaksoissa.

[Matias]

Mä lisäsin meidän pumpun tulistin ja lauhdutinputkien väliin yhdysputken ja palloventtiilit(kuvassa A ja B).
Kesäaikaan tulistuslämpöä tulee niukasti niin venttiili A on täysin kiinni ja B on täysin auki.
Menee siten tulistus ja lauhdutuslämpö "samaan pataan" isoon varaajaan ja 160L:n varaaja on kylmänä.
Normaalisti lämmityskaudella venttiili A on täysin auki ja B kiinni joten kaikki tulistinteho menee käyttöveden lämmitykseen.
Alkoi tässä meilläkin talon lämmitystarve kasvaa ja jouduin nostamaan lauhdutuslämpöä että sisälämpötila säilyy.
Seurauksena tästä alkoi Ekowellin lauhdutinteho hiipua,+36 asteen lauhdutuslämpötilalla pumppu antoi n 7,5kw lauhdutustehoa.Kun nostin lauhdutuslämpötilan +44 asteeseen niin lauhdutusteho oli enää 6,5kw.Lauhdutinputkessa on Pollucom Qn2,5 energiamittari.
Kokeilin sitten kääntää tulistinputkessa olevia palloventtiileitä että n 50% tulistintehosta menee lauhdutinputken kautta 1200l:n varaajaan ja loput tulistintehosta 160l:n käyttövesivaraajaan.
Tämä onnistui yllättävän hyvin,lauhdutinteho nousi 1,5kw(6,5kw->8kw) ja näkyy silti riittävän rajoitettu tulistinteho käyttövesivaraajalle.
Kokeilin mitata pumpun antotehoa siten että kaikki tulistinteho meni lauhdutinputken kautta isoon varaajaan niin 9kw näkyi olevan.
Ihmeesti sai lisää "potkua" 1,5kw:n lauhdutintehon lisäyksellä,niinkuin trendikäyrästä näkyy,käyntijakso lyheni huomattavasti.
Täytyy kehitellä jonkinlainen termostaatti tuohon että pysyisi käyttövesivaraaja +55 asteessa ja ylimääräiset tulistintehot menisi lämpöjohtoverkon varaajaan automaattisesti.




 

[Matias]

Ekowell ketjusta:

Mielenkiintoinen ilmiö on se, että alasäiliön yläosan lämpötila kääntyy käyntijakson loppupuolella selvään laskuun ja kuten ylläolevista lukemista näkyy, melkein kohtaa alaosan lämpötilan. Pumpun huilatessa sekä käyntijakson alkupuolella se taas nousee. Onko hyviä arvauksia siitä, mikä pistää alasäiliön veden sekoittumaan? Voisiko se olla tulistuksenpoistokieurukan ympärillä alkava kupliminen kuumakaasun lämpötilan ylittäessä tietyn rajan?

Onkohan tuossa trendikuvassa nuoli "Alasäiliön alaosa" väärässä paikassa?
http://aijaa.com/v.php?i=003357549492.jpg

[zta]

Kyllä se alasäiliön alaosan lämpötila on. Se ei ole mitattu ihan pohjalta, vaan hieman patteripiirin lähtötason alapuolelta.
Oheisessa kuvassa on myös alasäiliön yläosan lämpötila, mutta selkeuden vuoksi skaalasin alimmat käyrät pois.

http://aijaa.com/v.php?i=000107557024.jpg

Pumppu käynnistyy kun alaosan lämpötila alittaa menovesitavoitteen ja sammuu viisi astetta korkeammalla. Maksimilämpö on rajoitettu 50 asteeseen, joten pumpun käyntialue näissä kuvissa on 45 – 50 astetta.

Kysyit siitä shuntin avautumisen rajoittamisesta. Ohjausyksikkö ei taida siihen antaa mahdollisuutta, Belimosta itsestään en osaa sanoa. Ohjausyksikkö käyttää tätä shuntin 100% asentoa myös toisena kriteerinä vastuksen ohjauksessa. Toinen kriteeri on alasäiliön yläosan lämpötila.

[zta]

Tässä vielä referenssiksi kuvaa normaalikäytöstä, jolloin ei olla vielä äärirajoilla.
Ylimääräinen kiertopumppukin on pois päältä, joten käyrät ovat siistimpiä.

http://aijaa.com/v.php?i=001387557162.jpg

[Matias]

Meneekö käyrät noin?Tulee kyllä sellainen käsitys että paisuntaventtiili pienentää tehoa liian paljon.Lauhtumislämpötila jää alle +45C.Varsinkin tuossa huippukuorman trendissä.Voihan se olla ainakin +50C turvallisesti

Pumppu käy minuutin ajan kymmenen minuutin jaksoissa.

Tämä alkaa olla katkokäyntiä,saattaa olla että korkeapainepressostaatti katkoo.

Siis jos mulla osui oikein nuo käyrät?
edit2:korjattu ylä- ja alasiliö trendit

edit

:Ekowellissä on suojaustoiminto, joka pudottaa kompressorin käyntialueen ylärajan 40 asteeseen mikäli yläsäiliön lämpötila ylittää 99 astetta

Siellä onkin tuollainen toiminto mikä rajoittaa antotehoa.Eihän vaan tuo reagoisi liian aikaisin?
 

[zta]

Tuohon normaalitilanteen kuvaan olit nimennyt käyrät ihan oikein, mutta siinä toisessa olit merkannut ylä ja alaosan lämpötilat ristiin. Värit ovat vähän liian samantyyppisiä, joten näistä kuvista on hankala niitä erottaa.
Se ”Lauhtumislämpötila” on mitattu alasäiliön pohjalta ulos tulevasta kylmäaineputkesta, joten se ei liene todellinen lahtumislämpötila. Mittauksessa näkyy jonkin verran alijäähtymistä.
Tuo minuuntin käynti kymmenen minuutin jaksoissa liittyi siihen kiertovesipumppuun jolla siiretään yläsäiliöstä vettä alasäiliöön. Kompressori sentään käy vähän pitemmin jaksoin.
Ilman tuota kiertovesipumppua yläsäiliön lämpötila saattaa nousta yli 99 asteen ja silloin kompressorin pysäytysraja putoaa 40 asteeseen. Näissä aiemmissa kuvissa näin ei tapahtunut, mutta tässä seuraavassa on esimerkki moisesta.

http://aijaa.com/v.php?i=001337557995.jpg