A szivattyútechnika alapjai

A szivattyútechnika alapjai

Szivattyú-kiskáté

1

TARTALOMJEGYZÉK

A szivattyútechnika alapjai

5

A szivattyútechnika története

7

Vízellátás Szennyvízelvezetés Fűtéstechnika

Szállítórendszerek

7 8 9

12 Nyitott vízkeringetéses rendszerek Zárt fűtési rendszer

Közvetítő közegünk – a víz Fajhő – fajlagos hőtároló-képesség Térfogatnövekedés és -csökkenés A víz forrási viszonyai A forróvíz kitágulása és biztosítás a túlnyomás ellen A nyomás A kavitáció

Az örvényszivattyúk konstrukciója Önfelszívó és normál szívású szivattyúk Az örvényszivattyúk működése Járókerekek A szivattyúhatásfok Az örvényszivattyúk teljesítményfelvétele Nedvestengelyű szivattyúk Száraztengelyű szivattyúk Nagynyomású örvényszivattyúk

Jelleggörbék

12 13

15 15 16 17 18 19 19

21 21 22 22 23 24 25 27 29

31 A szivattyú-jelleggörbe Rendszer-jelleggörbe A munkapont

A szivattyúk illesztése a fűtési igényhez Az időjárás ingadozásai A szivattyúk fordulatszámának átkapcsolása Fokozatmentes fordulatszám-szabályozás Szabályzási módok

31 32 33 35 35 36 36 37

2

Hozzávetőleges szivattyúméretezés standard fűtési rendszerekhez A szivattyú térfogatárama A szivattyú szállítómagassága Alkalmazási példa A hozzávetőleges szivattyúméretezés kihatása A szivattyúméretező szoftver Az „A” és az „O” hidraulika AZ elektronikusan szabályozott keringetőszivattyúk beállítása Több szivattyú összekapcsolása

41 41 41 42 43 43 45 45 46

Záró gondolatok

50

Tudták volna ezt Önök?

51 A szivattyútechnika története Közvetítő közegünk – a víz Konstrukciós jellemzők Jelleggörbék A szivattyúk illesztése a fűtési igényhez Hozzávetőleges szivattyúméretezés Több szivattyú összekapcsolása

51 52 53 54 55 56 57

Törvényes mértékegységek, kivonat örvényszivattyúkhoz

58

Információs anyagok

59

3

4

A szivattyútechnika alapjai Minden embernek szüksége van szivattyúkra az élethez és a komforthoz. A szivattyúk mozgatják a folyadékokat hidegen és melegen, tisztán és szennyezetten. Mindezt környezetkímélőn és hatékonyan. Az épületgépészetben a szivattyúk igen fontos szerepet töltenek be. Különböző feladatkora alkalmazhatók. A legismertebb, és amivel a legjobban megbarátkoztunk: a fűtési keringető szivattyú. A következő oldalakon ez foglalja majd el a központi szerepet. Szivattyúkat ezen túlmenően a vízellátás és a szennyvízelvezetés területén is használnak: • nyomásfokozó telepekben, melyre mindig szükség van, amikor a városi víznyomás nem elegendő egy épület ellátásához, • használati melegvizet keringető szivattyúk, melyek arról gondoskodnak, hogy a csapoknál mindig álljon rendelkezésre melegvíz, • szennyezett vizet átemelő szivattyúk, melyek akkor szükségesek, ha szennyvíz vagy fekália a visszatorlasztási szint alatt keletkezik, • szökőkutak és akváriumok szivattyúi, • a tűzoltás szivattyúi, • szivattyúk hideg- és hűtővíz számára, • esővíz-hasznosító telepek WC-öblítéshez, mosógépekhez, tisztításhoz és öntözéshez. • és még sok egyéb helyen. Itt kell megemlíteni, hogy a különböző közegek viszkozitása is különböző (pl. fekália vagy víz-glikol keverékek). Az országtól függően bizonyos szabványokat és irányelveket kell betartani, és speciális szivattyúkat és technológiákat kell választani (pl. robbanásvédelem, ivóvízrendelet).

E kiadvány célja, hogy a képzésben, továbbképzésben vagy átképzésben résztvevők számára alapismereteket nyújtson a szivatytyútechnikához. Egyszerű, világos mondatokkal, rajzokkal és példákkal a gyakorlat számára kellő alapot ad. A szivattyúk célszerű alkalmazása és kiválasztása ezáltal magától értetődő, mindennapos rutinná válik. A Tudták volna ezt Önök? fejezetben szakaszonként, kérdések előgyártott helyes és helytelen válaszok alapján történő megválaszolásával, egyéni önvizsgáztatással végezhető el a megszerzett tudás ellenőrzése. A tudás elmélyítésének további lehetőségeként az Önök előtt fekvő Szivattyú-kiskátéra építve, bemutattuk az információs anyagaink kínálatát. Itt az önképzéshez is, valamint a gyakorlati képzést nyújtó szemináriumi programjainkhoz is találhatók anyagok.

5

Ld. még: „Információs anyagok” fejezet, 59. oldal.

6

A szivattyútechnika története Vízellátás Ha egy szivattyúra gondolunk, akkor rögtön az eszünkbe jut, hogy az emberiség már az ősidőktől fogva kereste annak műszaki eszközeit, hogy a folyadékokat, különösen a vizet, magasabb szintre emelje. Ez a földek öntözését ugyanúgy szolgálta, mint a megerősített városok és várak körüli védőárkok töltését.

Jacob Leupold csöves szivattyúműve

A legegyszerűbb merőeszköz az emberi kéz – és két kéz többet mer, mint egy. Így jutottak történelem előtti elődeink hamar arra az ismeretre, hogy az agyagedényeket teknő alakúra formálják. Megtörtént az első lépés a veder felfedezéséhez. Ezután több ilyen vedret kell egy láncra vagy egy kerékre tenni. Emberek vagy állatok vetik be erejüket ezen merőeszköz mozgásba hozásához és a víz emeléséhez. I.e. 1000 körüli egyiptomi, kínai régészeti leletek tanúskodnak ilyen vedres szállítóművekről. A lenti rajz egy kínai merítőkerék rajzi rekonstrukcióját mutatja. Ez egy kerék, ráhelyezett agyagedényekkel, melyek a legfelső ponton a vizet kiöntik.

Egy kínai merítőkerék

Arkhimédész (i.e. 287 – 212), az ókor talán legnagyobb matematikusa és tudósa, i.e. 250 körül leírja a róla elnevezett arkhimédészi csavart. Egy csőben egy spirál/csiga forgatásával lehet a vizet felemelni. Valamennyi víz mindig visszafolyt ugyan, mert nem voltak ismertek jó tömítések. Így a csavar lejtése és a térfogatáram között létrejött egy összefüggés. Üzemelés során választani lehetett a nagyobb térfogatáram vagy a nagyobb szállítómagasság között. Az arkhimédészi csavar hajtás

csiga emeli a vizet

Folyásirány

Az időszámításunk szerinti 1724. évben zseniális előrelépés történik. Jakob Leupold (1674 – 1727) meghajlított csöveket épített be egy kerékbe. A kerék forgatásával a vizet a kerék tengelyéhez emelte. A folyóban áramló víz rögtön ennek az emelőműnek a meghajtása is. Ezen a konstrukción különösen a hajlított csövek formaadása a szembetűnő. Megdöbbentő a hasonlóság a mai örvényszivattyúk járókerekeinek az alakjával.

Ismét megdöbbentő a hasonlóság a mai örvényszivattyúk üzemvitelével. A később leírt szivatytyú-jelleggörbén hasonló az összefüggés a térfogatáram és szállítómagasság között. Különböző történelmi forrásokból tudható, hogy ezek a csavarszivattyúk 37° és 45° között üzemeltek. A szállítómagasságuk 2 m és 6 m között és a maximális térfogatáramuk 10 m3/h körül volt.

7

Vesd össze: „Járókerekek” fejezet, 22. oldal

Szennyvízelvezetés Az emberiség számára a vízellátás mindig is a leginkább létfontosságú dolog volt, a szennyvízelvezetés azonban csak később – majdhogynem túl későn – társult ehhez. Mindenütt, ahol települések, helységek, városok jöttek létre, piszok és szenny, ürülék és szennyvíz szennyezte a mezőket, utcákat és utakat. A következmény bűz, betegségek és járványok voltak. A vizek elszennyeződtek, a talajvíz ihatatlanná vált. Az első szennyvízcsatornákat i.e. 3000 – 2000 körül építették. Krétán a knósszoszi Mínos palotája alatt terrakotta falazott csatornákat és csöveket találtak, melyek az esővizet, fürdő és szennyvizet összegyűjtötték és elvezették. A rómaiak városaikban az utcákon és alattuk szennyvízcsatornákat építettek – a legnagyobb, legismertebb és részben máig jó állapotban levő a Cloaca Maxima Rómában. Innen a vizet a Tevere (Tiber) folyóba vezették (a Rajna menti Kölnben még ma is találhatók a római korból származó földalatti csatornáknak járható részei).

Németországban az első központi csatornaés tisztítórendszert 1856-ban létesítették Hamburgban. Németországban a 90-es évekig még sok házi fekáliatelep emésztő- és szikkasztógödörből állt. Eleinte csak törvényi rendeletek és helyi határozatok eredményeképpen kellett ezeket a közüzemi csatornahálózatra csatlakoztatni. Mára szinte mindenhol közvetlenül a közüzemi hálózatra vannak csatlakoztatva a házi szennyvizek. Ahol ez nem lehetséges, ott átemelőrendszereket vagy nyomás alatti vízelvezetést kell alkalmazni. Az ipari és háztartási szennyvizeket szerteágazó csatornázáson, tározómedencéken, derítőkön, tisztítómedencéken vezetik át, és ennek során biológiailag vagy vegyileg tisztítják. Ezután vezetik a regenerált vizet a természetes vízkörforgásba vissza.

Mivel az évszázadok során a vízelvezetés terén semmilyen előrelépés nem történt, a múlt századig a szennyvíz a patakokba, folyókba, tavakba és tengerekbe tisztítatlanul került. Az iparosodással és az egyre erősebben növekvő városokkal a rendezett szennyvízelvezetés elengedhetetlenné vált.

Itt kerül sor a különböző szivattyúk és szivatytyúrendszerek alkalmazására. Ezek pl.: • átemelőtelepek • merülőmotoros szivattyúk • aknaszivattyú (vágóművel vagy a nélkül) • vízelvezető szivattyúk • keverőműves szivattyúk, stb.

8

Fűtéstechnika Hypocaust fűtés a római időkből Hypocaust fűtések A római időkből találtak úgynevezett hypocaust fűtéseket. Ez a padlófűtés korai formája. Egy nyitott tűz füstgázait üregekben a padló alá vezették, ami azt felmelegítette. Az külső fal elvezetés a falfűtés csatornában történt. A későbbi századokban, különösen kastélyokban és várakban, a szintén nyitott tűzhelyek kéményét nem egyenesen függőlegesen a házon keresztül építették. A meleg füstgázokat több fordulóban vezették el a lakószobák mellett – ez a központi fűtés első formája volt. A pincében elfalazott kőrekeszekkel megvalósított rendszerleválasztásra is találni példát. Gőzfűtés A gőzgép elterjedésével a XVIII. sz. második felében kifejlődött a gőzfűtés. A gőzgépben nem teljesen lekondenzált gőzt hőcserélőn át irodákba és lakóhelyiségekbe vezették. Volt olyan elgondolás is többek között, hogy a gőzfűtés maradék energiájával egy turbinát lehet hajtani.

fűtőpince

hamueltávolító öblítő vályú

falfűtés csatorna belső fal padló

tűztér

a padló tartóoszlopai

Gravitációs fűtés A következő fejlődési fokozat a gravitációs fűtés volt. A tapasztalat azt mutatta, hogy 20 °C teremhőmérséklet eléréséhez már csak kb. 90 °C-ig kell a vizet melegíteni, azaz éppen forráspont alá. Az igen nagy átmérőjű csővezetékekben a forró víz felemelkedett. Ha hőjének egy részét leadta (lehűlt), a Föld vonzereje következtében visszaáramlott a kazánba.

Gravitációs fűtés kazánnal, tágulási edénnyel és fűtőtesttel.

9

Az első fűtési keringető szivattyú Csak a Gottlob Bauknecht sváb mérnök által feltalált első tokozott villanymotorok tették lehetővé áramlásserkentőként való alkalmazásukat. Barátja, a vesztfáliai Wilhelm Opländer, kifejlesztett egy ilyen konstrukciót, melyre 1929-ben szabadalmat kapott.

A gravitációs fűtés sémája

előremenő Te=90°C megfelel: G=9,46 N

visszatérő Tv=70°C megfelel: G=9,58 N

Az eltérő súlyerők fejtik ki a víz felfelé illetve lefelé hajtó mozgását. Az ilyen gravitációs cirkuláció lassú indulása már századunk elején arra a meggondolásra vezetett, hogy egy úgynevezett áramlásserkentőt építsenek a fűtés csővezetékébe. A villamos motorok abban az időben alkalmatlanok voltak a hajtásra, mert nyitott csúszógyűrűs forgórészük volt. Egy vizet áramoltató fűtési rendszerben emiatt jelentős balesetek történhettek volna.

Egy csőkönyökbe egy szivattyúkereket épített be egy propellerkerék formájában. A meghajtás egy a villanymotor által hajtott tömített tengellyel történt. Ekkor azonban ezt a serkentőt még nem hívták szivattyúnak. Ez a fogalom csak később alakult ki. Ezután, amint már korábban írtuk, hozzták kapcsolatba a szivattyúkat a vízemeléssel. Ezeket a serkentőszivattyúkat kb. 1955-ig gyártották, és alkalmazásukkal a fűtővíz hőmérsékletét mind alacsonyabbra sikerült csökkenteni. Ma igen széles a fűtési rendszerek választéka, melyek közül a legmodernebbek igen alacsony hőmérséklettel üzemelnek. A fűtőberendezés szíve, azaz a fűtési keringető szivattyú nélkül ez a fűtéstechnika nem volna lehetséges.

Az első fűtési keringető szivattyú könyökös szivattyú. Gyártási év: 1929, HP Típus DN 67 / 0,25 kW

10

A fűtési rendszerek fejlődése

padlófűtés egycsöves fűtés mennyezet- / falsugárzásos fűtés

melegvíz-keringetéses fűtés

újkor, XX. század

kétcsöves fűtés

serkentőszivattyú Wilhelm Opländer, 1929 gőzfűtés gravitációs melegvizes fűtés

kályha fűtés

ipari forradalom, XIX. század kémény fűtés meleglevegős fűtés középkor, kb. i. sz. 1519-ig

Római Birodalom, kb. i. sz. 465-ig

római hypocaust fűtés

kezdetben vala a tűz

11

Tichelmann rendszer

Szállítórendszerek Nyitott vízkeringetéses rendszerek Nyitott vízkeringetéses rendszerek

úszószelep nyomótartály geodetikus emelőmagasság

felszálló vezeték

hozzávezetés szivattyú úszószelep

A baloldali sematikus ábra mutatja, mely elemek tartoznak egy olyan rendszerbe, mely egy mélyebben fekvő előtét tartályból folyadékot pl. egy magasabban fekvő nyomótartályba szállít. Ennél nem elég, ha a szivattyú teljesítménye megfelel a geodetikus emelőmagasságnak, mert az utolsó csapnál is, pl. egy szálloda legfelső emeletén, még megfelelő kifolyási nyomás is szükséges. A felszálló vezetékben fellépő csősúrlódási veszteségeket is figyelembe kell venni. Szivattyú szállítómagasság = geodetikus emelőmagasság + kifolyási nyomás + csősúrlódási veszteségek

hozzáfolyó tartály

Karbantartási munkákhoz az egyes vezetékszakaszoknak lezárhatóknak kell lenniük. Ez különösen a szivattyúra érvényes. mert különben javítása vagy cseréje előtt nagy vízmennyiséget kell a felszálló vezetékből leengedni.

Szivattyútelep víz magasabb szintre szállításához

A mélyebben fekvő előtét tartályban és a nyomótartályban úszószelepek vagy más szabályzóelemek szükségesek, hogy az esetleges túlfolyást megakadályozzák. Ezen túlmenően a felszálló vezetékbe alkalmas helyre egy nyomásérzékelőt lehet beépíteni, mely lekapcsolja a szivattyút, ha az elvételi helyek zárva vannak, és nincs vízelvétel.

Vesd össze: „A szivattyú illesztése a fűtési igényhez” fejezettel, 35. oldal.

12

Zárt fűtési rendszer A jobboldali ábrán a fűtési rendszer vízszállítási rendszerrel szembeni funkcionális különbségei láthatóak.

Zárt fűtési rendszer

előreme

Az elv még egyszerűbben megérthető, ha azt képzeljük el, hogy a fűtési rendszerekben a vizet a csővezetékben egyszerűen csak mozgásban kell tartani, ill. csak keringetni kell. A fűtési rendszert a következő elemekre lehet felosztani: • hőfejlesztő • hőszállító és -elosztó rendszer • membrános tágulási edény a nyomástartáshoz és nyomásszabályozáshoz • hőfogyasztó • szabályzóegység • biztonsági szelep Hőfejlesztő alatt itt fűtőkazán, többek között gáz-, olaj- vagy szilárd tüzelésű, valamint keringetett vizet melegítő berendezés értendő. Ehhez villamos központi vízmelegítésű tárolótartály-fűtések, távfűtött hőközpontok és hőszivattyúk tartoznak. A hőszállító és -elosztó rendszer magába foglalja az összes csővezetéket, elosztó- és gyűjtőelemeket és természetesen a keringető szivattyút. A fűtési rendszerben a szivattyú teljesítményét csak a telep teljes ellenállásának a legyőzésére kell méretezni. Az épület magasságát nem kell figyelembe venni, mert a szivattyú által az előremenő vezetékbe nyomott víz a visszatérő vezetékben visszatolja a vizet a kazánhoz.

légtelenítés

szabályzó berendezés

Míg egy vízszállítási rendszer egy szabad kifolyású (pl. vízelvételi helyek vízcsapok formájában) nyílt rendszer, a fűtési rendszer egy önmagában zárt rendszer.

hőfogyasztó

szivattyú

visszatérő

membrános tágulási tartály

A membrános tágulási tartály a fűtőberendezésben az üzemi hőmérséklet függvényében változó víztérfogat kiegyenlítésére, illetve a stabil nyomás tartására való. A hőfogyasztók a fűtendő helyiségben a fűtőfelületek (radiátorok, konvektorok, felületfűtések stb.). A hőenergia a melegebb pontokról a hidegebb felé áramlik, mégpedig annál gyorsabban, minél nagyobb a hőmérsékletkülönbség. Ez a hőátvitel három különböző fizikai folyamat szerint történik: • hővezetés • konvekció, azaz a levegő természetes feláramlása • és hősugárzás Ma már semmilyen műszaki problémát nem oldanak meg jó szabályzás nélkül. Ezért természetes, hogy minden fűtési rendszerben is találhatók szabályzóeszközök. Ez közé értendő a legegyszerűbb, a teremhőmérséklet állandón tartására való termosztátszelep. De a fűtőkazánokban, keverőkben és természetesen a szivattyúkban emellett fejlett mechanikus, villamos és elektronikus szabályzók is találhatók.

13

Keringetett rendszer egy fűtőberendezés példáján.

Megjegyzés: Az épület magasságát nem kell figyelembe venni, mert a szivattyú által az előremenő vezetékbe nyomott víz a vizet a visszatérő vezetékben visszatolja a kazánhoz.

Vesd össze: „Standard fűtési rendszerek áttekintő méretezése”, 41. oldal

14

Közvetítő közegünk – a víz Melegvizes központi fűtésekben víz szállítja a hőt a hőfejlesztőtől a fogyasztóhoz. A víz legfontosabb jellemzői: hőtároló-képesség térfogat-növekedés úgy melegedéskor, mint hűléskor • a sűrűségcsökkenés térfogat növekedés és csökkenés esetén • forrási tulajdonságok külső nyomás alatt • gravitációs felhajtóerő • •

Ezeket a fizikai tulajdonságokat írjuk le a következőkben.

Fajhő – fajlagos hőtároló-képesség Minden hőhordozó közeg fontos jellemzője a hőtároló-képessége. Ezt az anyag tömegére és a hőmérséklet-különbségre vonatkoztatják, és fajlagos hőtároló-képességnek, fajhőnek nevezik. Ennek jele c, mértékegysége: kJ/(kg • K)

Ez a fűtési rendszer előremenő és visszatérő hőmérsékletének a különbsége. Képlet formájában: Q = m • c • ∆θ m=V•ρ V = víztérfogat m3-ben ρ = sűrűség kg/m3

A fajhő az a hőmennyiség, amit a közeg (pl. víz) 1 kg-jával közölni kell, hogy 1 °C-szal Az m tömeg a m3-ben mért V víztérfogat, melegedjen. Fordítva, lehűléskor ugyanezt az szorozva a víz kg/m3-ben mért ρ sűrűségéenergiát adja vissza. vel. Ezekkel a képlet a következő alakban is írható: A vízre, mint a 0 °C és 100 °C közötti átlagos fajhőre, érvényes: Q = V • ρ • c • (θ - θ ) e

v

c = 4,19 kJ/(kg • K) vagy c = 1,16 Wh/(kg • K) A víz sűrűsége pedig a vízhőmérséklettel változik. Energetikai számításoknál azonban A Q be- ill elvezetett hőmennyiség, J-ban egyszerűsítve 4 °C és 90 °C között a ρ = 1 vagy kJ-ban mérve a kg-ban mért m tömeg, a kg/dm3 értékkel számolnak. c fajhő és a K-ben mért ∆θ hőmérsékletkülönbség szorzata. Az energia, munka és hőmennyiség fizikai fogalmak azonosak. A Joule átszámítása más megengedett egységekbe a következő: 1 J = 1 Nm = 1 Ws ill. 1 MJ = 0,278 kWh

15

Megjegyzés: A fajhő az a hőmenynyiség, amit a közeg (pl. víz) 1 kg-jával közölni kell, hogy 1 °C-szal melegedjen. Fordítva, lehűléskor ugyanezt az energiát adja vissza.

θ - teta ρ - ró

Térfogatnövekedés és -csökkenés A Földön az összes anyag kitágul melegedéskor és csökkentik tágulásukat hűléskor. Az egyetlen anyag, mely ez alól kivételt képez, a víz. Ezt a különleges jellemzőt úgy nevezik: a víz anomáliája. A víznek +4 °C-on a legnagyobb a sűrűsége, éspedig: 1 dm3 = 1 l = 1 kg

Ez a tágulási jellemző azonban veszélyeket is hord magában. Így repednek meg a járműmotorok és vízvezetékek, ha befagynak. Ezt elkerülendő a vízhez fagyálló szert kevernek. Fűtési rendszerekben ez pl. a glikol, részarányát a gyártó adataiból kell venni.

A víz térfogatváltozása 1 g víz térfogata

A víz térfogatváltozása melegedésnél / hűlésnél. A sűrűség értéke 4 °C-on: 3 ρmax = 1000 kg/m

Ha a vizet erről a hőmérsékletről akár hűtik akár melegítik, növekszik a térfogata, azaz a sűrűsége kisebb lesz, fajlagosan könnyebb lesz. Egy tartályon mért túlfolyással ez jól megfigyelhető. A tartályban pontosan 1000 cm3 víz van +4 °C-on. Ha a vizet melegítik, egy része kifolyik a mérőpohárba. Ha a vizet 90 °C-ra melegítik, pontosan 34,7 g-nak megfelelő 35,95 cm3 lesz a mérőpohárban. 3

1000 cm vízkocka 4 °C-on 1000 g

Ha a vizet +4 °C hőmérséklet alá hűtik, akkor is kitágul. A víz ezen anomáliájának köszönhetjük, hogy a folyók és a tavak télen a felületüknél kezdenek fagyni. A vízen jégtáblák úsznak, és csak így tudja a tavaszi nap a jeget újra felolvasztani. Nem tudná megtenni, ha a jég – mint fajlagosan nehezebb – a fenékre süllyedne.

3

1000 cm vízkocka 4 °C-on 965,3 g

túlfolyt mennyiség 35,95 cm3 = 34,7 g

Melegítéskor vagy hűtéskor a víz sűrűsége kisebb lesz, azaz fajlagosan könnyebb lesz, a térfogata növekszik.

16

A víz forrási viszonyai Ha a vizet 90 °C fölé melegítik, akkor nyitott A halmazállapot változása a hőmérséklet edényben 100 °C esetén forr. Ha a forrási emelkedése során folyamat során vízhőmérsékletet mérik, akkor az 100 °C-on állandó marad, amíg az utolsó állapotváltozási hő (látens hő) csepp el nem gőzölög. A folyamatosan közölt hő tehát a víz teljes elgőzölögtetésére, a halmazállapot megváltozására fordítódik. Ezt az energiát látens (rejtett) hőnek is nevezik. Ha a melegítés tovább folytatódik, akkor a hőmérséklet tovább emelkedik. folyékony és gőz

A felrajzolt folyamat feltétele, hogy a 1013 hPa normál légnyomás (NN) uralkodjon a víz felszínén. Minden más légnyomás esetén a forráspont 100 °C-ról eltolódik.

szilárd

szilárd és folyékony

gőz

folyékony

hőmennyiség

Az ábrázolt kísérletet 2000 m magasan (pl. a Zugspitze-n (Németország legmagasabb pontja)) megismételve azt mutatja, hogy ott a víz már 90 °C-on forr. Ennek a viselkedésnek az oka a növekvő magassággal csökkenő légnyomás. Minél kisebb a nyomás a víz felületén, annál alacsonyabb a forrási hőmérséklet. Fordítva, a víztükrön nyugvó nyomás növelésével érhető el forráspont növelése. Ezt az elvet alkalmazzák a gyorsfőző edényekben, kuktákban. A mellékelt grafikon világossá teszi, hogyan A víz forráspontja a nyomás függvényében változik a forrási hőmérséklet a nyomás függvényében. Ismert, hogy a fűtési rendszerek túlnyomás alatt üzemelnek. Így kritikus üzemállapotban nem képződnek gőzbuborékok. Ez akadályozza meg azt is, hogy kívülről levegő hatolhasson be a vízrendszerbe.

nyomás

17

A forróvíz kitágulása és biztosítás a túlnyomás ellen A melegvizes fűtéseket maximum 90 °C előremenő hőmérsékletig üzemeltetik. A vizet normál esetben 15 °C vízhőmérséklettel töltik fel, és aztán kitágul a felmelegítéskor. Ezen térfogat-növekedés nem járhat túlnyomással vagy a közeg megszökésével.

Azt eddig nem vettük figyelembe, hogy a fűtési keringető szivattyú a rendszernyomást tovább növeli.

A maximális fűtővíz-hőmérséklet, a szivattyú kiválasztása, a szükséges membrános tágulási edény és a biztonsági szelep megszólalási pontjának az összjátékát kellő gondosFűtési rendszer ábrája beépített biztonsági szeleppel sággal kell figyelembe venni. A rendszer elemeinek az esetleges – éppenséggel akár a beszerzési ár szempontja szerinti – kiválaszszabályzó tása nem elfogadható. légtelenítés berendezés

Vásárlásakor az edény nitrogénnel van feltöltve. A légüst előnyomását a fűtési rendszerhez kell illeszteni. A fűtési rendszerben kitágult víz belép az edénybe és a gázpárnát egy membránon át összenyomja. A gázokat össze lehet nyomni, a folyadékokat ellenben nem.

hőfogyasztó

előremenő

szivattyú

visszatérő

A változó víztérfogat kiegyenlítése a fűtési rendszerben. (1) légüst beépítési állapot


Ha nyáron a fűtést kikapcsolják, a víz eredeti térfogatát veszi fel ismét. Ezért egy kellően nagy nyitott tágulási tartályt kell beépíteni. Ez mindig a csővezeték legfelsőbb szakasza fölött helyezkedik el. Növekvő fűtővízhőmérséklet esetén azaz a víz kitágulásakor a tartályban emelkedik a vízszint. A hőmérséklet csökkenésekor pedig visszasüllyed. A mai fűtési rendszerekben membrános tágulási tartályt (légüst) használnak.

nitrogén

légüst előnyomás: 1,0 / 1,5 bar (2) telep feltöltve / hideg állapot

nitrogén

Megnövelt rendszernyomás esetén gondoskodni kell arról, hogy a csővezetékek és a víztartalék légüst előnyomás +0,5 bar berendezés egyéb alkatrészei ne kerüljenek meg nem engedett nyomásterhelés alá. Ezért (3) a berendezés maximális előremenő hővan előírva, hogy egy fűtési rendszert bizton- mérséklet esetén sági szeleppel kell felszerelni. Megjegyzés A biztonsági szelepnek túlnyomás esetén nyitnia kell és le kell engednie a kitágult vizet.

A biztonsági szelepnek túlnyomás esetén nyitnia kell, és le kell engedni azt a kitágult vizet, melyet a membrános tágulási edény már nem tud felvenni. Egy gondosan tervezett és karbantartott berendezésben ez az üzemállapot soha nem szabad, hogy fellépjen. vízmennyiség = víztartalék + kitágulás

18

A nyomás A nyomás definíciója A nyomás légnemű és folyékony anyagoknak az atmoszféra ellenében mért statikus nyomása (Pa, mbar, bar). A nyugalmi nyomás A statikus nyomás, ha a közeg nem áramlik. A nyugvó közeg nyomása = töltési magasság az adott mérési pont fölött + az előnyomás a membrános tágulási edényben. Áramlási nyomás A dinamikus nyomás, ha a közeg áramlik. Az áramlási nyomás = dinamikus nyomás – nyomásveszteség. Szivattyúnyomás Az örvényszivattyú nyomóoldalán üzem közben létrejövő nyomás. Ez az érték a rendszertől függően eltérhet a nyomáskülönbségtől. Nyomáskülönbség Az örvényszivattyúban a rendszerben levő összes ellenállás legyőzésére létrehozott nyomás. Az örvényszivattyú nyomó- és szívóoldala között mérik. A szivattyúnyomásnak a csővezeték mentén, a kazán és a hőfogyasztó szerelvényein való veszteségek miatti csökkenése következtében a rendszer minden pontjában más üzemi nyomás uralkodik.

Telepnyomás, a nyomás felépülése fűtési rendszerekben

erózió, zaj, törés

a légkörben

üzemi túlnyomás

(+) túlnyomás

áramlási nyomás pozitív nyomáskülönbség

negatív nyomáskülönbség

(dinamikus nyomás) nyugalmi nyugalmi nyomás nyomás

áramlási nyomás

(statikus (statikus nyomás) nyomás)

(dinamikus nyomás)

áramlási nyomás (dinamikus nyomás)

kavitáció, zaj, összenyomódás

Üzemi túlnyomás

Üzemi nyomás Az a nyomás, mely üzem közben egy rendszerben, vagy annak egy szakaszában uralkodik, vagy ott létrejöhet. Megengedett üzemi nyomás Az üzemi nyomásnak a biztonság alapján lerögzített legmagasabb értéke.

A kavitáció Kavitációnak a szállított közegben a járókerékbe való belépésnél a helyi elgőzölgési nyomás alatti depresszió által képződött gőzbuborékok (folyadéküregek) robbanásszerű összeroppanását nevezzük. Ez teljesítménycsökkenéshez (szállítómagasság), nyugtalan járáshoz, a hatásfok csökkenéséhez, zajokhoz és (a szivattyún belül) az anyag tönkremeneteléhez vezet. A mikroszkopikusan kicsiny robbanások a nagyobb nyomások tartományában (pl. előrehaladott állapotban a járókerékből való kilépésnél) a kis légbuborékok kiterjedése és összeesése (robbanásszerű összeroppanása) által nyomáslökéseket okoznak, melyek következménye a hidraulika károsodása ill. tönkremenetele. Egy örvényszivattyú fontos jellemzője az NPSH érték (Net Positive Suction Head). Ez adja meg a szivattyú hozzáfolyásánál a legkisebb nyomást, melyet ez a szivattyúalak igényel, hogy kavitációmentesen üzemelhessen,

azaz azt a nyomástöbbletet, mely a folyadék elgőzölgésének megakadályozásához és folyadék állapotban tartásához kell. Az NPSH értéket szivattyúoldalon a járókerék alakja, a szivattyú fordulatszáma, környezeti oldalon pedig a közeghőmérséklet, vízfedés és a légköri nyomás befolyásolja. A kavitáció elkerülése A kavitáció elkerülésére egy meghatározott hozzáfolyási magassággal kell a szállított közeget odavezetni az örvényszivattyúhoz. A hozzáfolyási magasságnak ez a minimális értéke a szállított közeg hőmérsékletétől és nyomásától függ. További lehetőségek a kavitáció elkerülésére: • a statikus nyomás növelése • a közeghőmérséklet csökkentése (a PD gőznyomás csökkentése) • kisebb zárási magasságú (minimális hozzáfolyási magasság, NPSH) szivattyú választása.

19

(-) depresszió (szívás)

abszolút nulla pont

20

Az örvényszivattyúk konstrukciója Az szaniter-fűtés-klíma ágazat különböző területein használnak örvényszivattyúkat. Ezek konstrukciójukban és az energiaátalakítás módjában különböznek.

Önfelszívó és normál szívású szivattyúk Az önfelszívó szivattyút arra tervezték, hogy a A szivattyú szívómagassága hs szívóvezetéket légtelenítse, azaz a levegőt eltávolítsa. Az üzembe helyezés során a szivattyút adott esetben többször fel kell tölteni. A maximális szívómagasság elméletileg 10,33 m, és a légnyomástól (1013 hPa = normál) függ. Műszaki körülmények között max. 7-8 m szívómagasság érhető el. Ebben az értékben nem csak a vízfelület legnagyobb mélységétől a szivattyú szívócsonkjáig levő magasság van benne, hanem a csatlakozóvezetékekben, a szivattyúban és a szerelvényekben fellépő A szívóvezeték fektetése ellenállási veszteségek is. helyes

A szivattyú méretezésénél figyelembe kell venni, hogy a meghatározni kívánt szállítómagasságba a hs szívómagasságot negatív előjellel kell bevenni.

a legalacsonyabb vízszint

helytelen

A szívóvezeték névleges átmérője egyezzen meg legalább a szivattyúcsonkéval, ha lehetséges, legyen egy mérettel nagyobb, és lehetőség szerint rövid legyen. Szívóüzem Hosszú szívóvezeték esetén a megnövekszik a súrlódási ellenállás, ami a szívómagasságot erősen befolyásolja.

visszacsapó szelep vagy csappantyú

A szívóvezetéket a szivattyú felé folyamatosan emelkedően kell fektetni, tömlő alkalmazásánál spiráltömlőt (tömítettség, merevség) kell előnyben részesíteni. A tömítetlenségeket feltétlen kerülni kell, mert károsodhat a szivattyú, és üzemzavarok léphetnek fel.

telepítés lábszeleppel vagy visszacsapó szeleppel vagy csappantyúval. lábszelep

Szívóüzemben mindig javasolt lábszelep, a szivattyú és a szívóvezeték üresjárásának a megakadályozására. Egy szűrőkosaras lábszelep ezen túlmenően védi a szivattyút és a mögötte levő berendezéseket a durva szenynyeződésektől (levelek, fa, kövek, férgek, stb.) Ha lábszelep nem alkalmazható, akkor szívóüzemben egy visszacsapó szelepet vagy csappantyút kell a szivattyú elé ( a szivattyú szívócsonkra) tenni.

Egy normál szívású szivattyú nem képes arra, hogy a levegőt eltávolítsa a szívóvezetékből. A normál szívású szivattyúknál a szivattyú és a szívóvezeték mindig teljesen fel kell, legyen töltve. Ha pl. a szívóvezetékben levő tolózár tömszelencéjén vagy egy nem záródó lábszelepen keresztül levegő kerül a szivattyúba, a szivattyút és a szívóvezetéket újra fel kell tölteni.

21

Az örvényszivattyúk működése A folyadékok szállítására és a csővezetékben az ennek során fellépő áramlási ellenállás legyőzésére szivattyúk kellenek. Eltérő folyadékszintre dolgozó szivattyútelepek esetében emellett még a geodetikus magasságkülönbség is szerepel.

Egy nedvestengelyű szivattyú metszete

szivattyúház

Az örvényszivattyúk konstrukciójuk és energiaátalakítási módjuk szerint hidraulikus áramlástechnikai gépek. Noha nagyszámú konstrukciós forma létezik, az mindegyikben egyforma, hogy a folyadék tengelyirányban lép be a járókerékbe.

3D járókerék

Egy villanymotor hajtja meg a tengelyt, amin a járókerék ül. A szívócsonkon és a szívótorkon át a járókerékbe lépő vizet a járókerék lapátjai radiális irányba terelik. A minden folyadékrészre ható centrifugális erő hatására a lapáttéren való átáramlás során mind a nyomás, mind pedig a sebesség megnő. A járókerékből való kilépés után a folyadékot a csigaház gyűjti össze. Ennek során a ház konstrukciója révén, az áramlási sebesség ismét valamelyest csökken. Az energia átváltása révén a nyomás tovább nő.

A szállított közeg tengelyirányban lép be a járókerékbe és radiális irányba térül el.

Egy szivattyú a következő főbb alkatrészekből áll: • szivattyúház • motor • járókerék

Járókerekek Különbséget szokás tenni nyitott és zárt járókerék, valamit a járókerék-formák között.

Járókerék-alakok

A mai járókerekek a szivattyúk többségénél egy 3D-s konstrukció, melyek az axiális és radiális kerekek előnyeit egyesítik.

radiális kerék

3D radiális kerék

félaxiális kerék

axiális kerék

22

A szivattyúhatásfok Minden gép hatásfoka a leadott teljesítmény viszonya a felvett teljesítményhez képest. Ezt a viszonyt a görög η (éta) betűvel jelölik. Mivel veszteségmentes meghajtás nem létezik, η mindig kisebb mint 1 (100 %). A fűtési szivattyúnál az összhatásfok az ηM motorhatásfokból (villamos és mechanikai) és az ηP hidraulikus hatásfokból tevődik össze. E két érték szorzata vezet az ηössz összhatásfokhoz: ηössz = ηM • ηP

Egy szivattyú sohasem csak egyetlen egy meghatározott ponton üzemel. Ezért a tervezéskor ügyelni kell arra, hogy a fűtési szivatytyú munkapontja a legtöbb időben a szivattyújelleggörbe középső harmadában legyen. Ekkor dolgozik a legjobb hatásfok tartományában. A szivattyúhatásfokot a következő képlettel lehet kiszámolni: ηP =

A különböző szivattyútípusoktól és szivattyúmérettől függően ezek a hatásfokok igen széles tartományban szórnak. Nedvestengelyű szivattyúk esetében az ηössz hatásfok 5 % és 54 % (nagyhatásfokú szivattyú) közé adódik, száraz tengelyű szivattyúk esetében ηössz értéke 30 % és 80 % közötti. A szivattyú jellegmezőn belül is változik az éppen aktuális hatásfok, nulla és a maximális értéke között.

Q•H•ρ 367 • P2

ηP Q [m3/h] H [m] P2 367 ρ [kg/m3]

= szivattyúhatásfok = térfogatáram = szállítómagasság = szivattyú tengelyteljesítmény = átszámítási konstans = a szállított közeg sűrűsége

Egy szivattyú hatásfoka (avagy a teljesítménye) a konstrukciójától függ.

A következő táblázatok áttekintést adnak a Ha a szivattyú zárt szelep ellen dolgozik, ak- választott motorteljesítmény és szivattyúkor ugyan nagy szivattyúnyomás érhető el, konstrukció (nedves- / száraztengelyű) függazonban víz nem folyik, a szivattyú hatása vényében a hatásfokról. nulla. Ugyanez érvényes egy nyitott csőnél. A nagy vízmennyiség ellenére nem épül fel nyomás, ezért nincs hatásfok. Szivattyú-jelleggörbe és hatásfok szállítómagasság H [m]

Hatásfokok standard nedvestengelyű szivattyúknál (tájékoztató értékek) Szivattyú motorteljesítmény P2 100 W-ig

térfogatáram Q [m3/h]

A fűtési keringető szivattyúnak a jelleggörbe középső mezőjében a legjobb a hatásfoka. A gyártó katalógusaiban ezeket az optimális munkapontokat külön meg is jelölik.

ηössz kb. 5 % – kb. 25 %

100 … 500 W

kb. 20 % – kb. 40 %

500 … 2500 W

kb. 30 % – kb. 50 %

Hatásfokok száraztengelyű szivattyúknál (tájékoztató értékek) Szivattyú motorteljesítmény P2

ηössz

1,5 kW-ig

kb. 30 % – kb. 65 %

1,5 … 7,5 kW

kb. 35 % – kb. 75 %

7,5 … 45,0 kW

kb. 40 % – kb. 80 %

23

Az örvényszivattyúk teljesítményfelvétele Ahogy korábban szerepelt, a szivattyútengelyt, amin a járókerék ül, egy villanymotor hajtja. A szivattyúban létrejött nyomásnövekedés és a szivattyún átáramló térfogatáram a villamos meghajtóenergia hidraulikai eredménye. A motor számára szükséges energiát a szivattyú P1 teljesítményfelvételének nevezzük. A szivattyúk teljesítmény-jelleggörbéi Az örvényszivattyúk teljesítmény-jelleggörbéit diagramban ábrázolják: a függőleges tengelyen (ordináta) van feltüntetve a szivattyú P1 teljesítményfelvétele Watt-ban [W]. A vízszintes tengelyen, az abszcisszán, – éppen úgy, mint a majd később bemutatandó szivattyújelleggörbénél is – a szivattyú Q térfogatárama köbméter per óra [m3/h] mértékegységben szerepel. Wilo–TOP S jelleggörbe

A motor fordulatszámának a hatása Ha a szivattyú fordulatszámát változtatjuk, egyébként változatlan rendszerfeltételek mellett, akkor a P teljesítményfelvétel közelítően az n fordulatszám harmadik hatványával arányosan változik. P1 ≈ P2

( ) n1 n2

3

Ezen ismerettel a szivattyút jól lehet szabályozni, és a fűtési-energiaigényhez illeszteni. Ha a fordulatszámot megkétszerezzük, akkor a térfogatáram is megkétszereződik. A szállítómagasság a négyszeresére nő. A szükséges hajtóenergia körülbelül nyolcszoros. Ha a fordulatszám csökken, akkor az előbb leírt arányok szerint csökken a térfogatáram, a szállítómagasság a csőhálózatban és a teljesítményigény. Állandó fordulatszámú konstrukciók Az örvényszivattyúk megkülönböztető ismertetőjegye az alkalmazott motor és a megadott fordulatszám által meghatározott szállítómagasság. Egy n > 1500 min-1 fordulatszámú gyorsan járó szivattyú esetében gyorsjárású, és egy n < 1500 min-1 fordulatszámú lassan járó szivattyú esetében lassújárású gépről beszélnek.

A szivattyújelleggörbe és a teljesítményjelleggörbe közötti összefüggés

Vesd össze: „Fokozatmentes fordulatszám-szabályzás” 36. oldal

Mindenesetre egy lassújárású gép motorkonstrukciója valamelyest költségesebb, amivel ezen szivattyúk ára magasabb lehet. Azonban, ahol a fűtőkör viszonyai megengedik, vagy akár egyenesen igénylik a lassan járó szivattyút, ott a gyorsabb szivattyú szükségtelenül nagyobb áramfogyasztáshoz vezet. A fordulatszámcsökkentéshez szükséges magasabb beruházási költség a meghajtó energiában jelentős megtakarításra vezet. A többletköltségek gyorsan megtakaríthatók. A teljesítmény-jelleggörbe lefutása a következő összefüggéseket mutatja: A legkisebb térfogatáramnál a legkisebb a motor teljesítményfelvétele, ami a térfogatáram növekedésével emelkedik. A teljesítmény ennek során a térfogatáramnál lényegesen erősebben emelkedik.

24

A fűtési igény csökkenésének megfelelő szabályozott fordulatszám-csökkentés esetén a szivattyúelektronika fokozatmentes szabályzása jelentős megtakarítást eredményez.

Nedvestengelyű szivattyúk Nedvestengelyű szivattyú beépítésével, akár az előremenő, akár a visszatérő ágba, a vizet gyorsan és intenzíven lehet mozgatni. Ilyen esetben kisebb csőkeresztmetszetű csővezetéket lehet alkalmazni. A fűtési rendszer költségei így kisebbek lesznek. A fűtési rendszerben ezzel lényegesen kevesebb víz lesz. A fűtés gyorsabban tud a hőmérsékletingadozásokra reagálni, és jobban szabályozható. Jellegzetességek Az örvényszivattyú járókerekének jellemzője, hogy a vizet radiálisan gyorsítja. A járókereket hajtó tengely nemesacél. E tengely csapágyai szinterezett szén vagy kerámia anyagúak. A tengelyen levő motor a szállított közegben forog. A víz keni a csapágyat és hűti a motort. A motor áramot vezető állórészét egy választócső választja el. Ez nem-mágnesezhető nemesacélból vagy szénszálas anyagból készül, falvastagsága 0,1 … 0,3 mm. Különleges célokra (pl. vízszállító rendszerekben) állandó fordulatszámú motorokat használnak. Ha a nedvestengelyű szivattyút pl. egy fűtési rendszerben használják, azaz a fűtőtestek hőenergiával való ellátására, akkor illeszteni kell a ház változó hőigényéhez. A külső hőmérséklet és idegen hőforrás függvényében különböző fűtővíz-mennyiségre van szükség. A térfogatáramot a fűtőtestek elé beépített termosztátszelepek határozzák meg.

szivattyúház választócső 3D járókerék forgórész tekercselés

Szivattyús fűtési rendszerek

légtelenítés

szabályzó berendezés előremenő

hőfogyasztó

szivattyú

visszatérő


A nedvestengelyű szivattyúk motorjait ezért több fordulatszám-fokozatba lehet kapcsolni. Ezt a fordulatszám-átkapcsolást manuálisan, kapcsolókkal vagy dugaszokkal lehet megvalósítani. Ezt automatizálni lehet külső kapcsoló- vagy szabályzórendszerekkel, melyek az idő, a nyomáskülönbség vagy a hőmérséklet függvényében szabályoznak.

Előnyök: kisebb csővezetékkeresztmetszetek, kisebb víztartalom, a hőmérsékletingadozásra való gyors reakcióképesség, kisebb telepítési költségek.

1988 óta létezik beépített elektronikájú konstrukció, mely a fordulatszámot fokozatmentesen szabályozza. A nedvestengelyű szivattyúk villamos bekötése mérettől és a szükséges szivattyúteljesítménytől függően 1~230 V egyfázisú vagy 3~400 V háromfázisú hálózatra lehetséges. A nedvestengelyű szivattyúk nagyon nyugodt járásukkal tűnnek ki, és konstrukciójuknál fogva nincs bennük tengelytömítés. A nedvestengelyű szivattyúk mai generációja az építőelem elv szerint épülnek fel. Mindegyik típus méretének és a szükséges szivattyúteljesítményének megfelelően változtathatóan van összeállítva. Ezzel az esetleg szükségessé váló szivattyújavítás alkatrészcserével egyszerűen kivitelezhető. Ennek a konstrukciónak fontos sajátossága az önlégtelenítésre való képessége az üzembe helyezés során.

25

Az első teljesen elektronikus nedvestengelyű szivattyú beépített fokozatmentes fordulatszámszabályzással.

Nedvestengelyű szivattyúk beépítési Beépítési helyzetek A nedvestengelyű szivattyúkat R1¼ csatlako- helyzetei (kivonat) zó névleges méretig csőcsavarzatos szivatytyúként szállítják. A nagyobb szivattyúk karinem megengedett más csatlakozással készülnek. Ezeket a szivattyúkat alapozás nélkül vízszintesen vagy függőlegesen a csővezetékbe lehet beépíteni. Mint már említettük, a keringetőszivattyú csapágyait a szállított közeg keni. A közeg ezenkívül a motor hűtését is szolgálja. Ezért biztosítani kell, hogy a választócső körül folyamatosan fennmaradjon a cirkuláció.

korlátozás nélkül megengedett fokozatmentesen szabályozható szivattyúknál

A szivattyútengelynek továbbá mindig vízszintesnek kell maradnia (nedvestengelyű szivattyúk, fűtés). Függőlegesen felfelé vagy lefelé álló tengellyel való beépítés instabil üzemviszonyokhoz vezet, és a szivattyú hakorlátozás nélkül megengedett mar tönkremegy. 1, 3 ill 4 fordulatszámú szivattyúknál

A beépítési helyzetekre vonatkozó pontos utasításokat a Beépítési és üzemeltetési utasításból kell venni. Az itt leírt nedvestengelyű szivattyúknak konstrukciójuknál fogva jó a futási viselkedésük. Ezeket összehasonlíthatóan előnyös áron lehet gyártani.

26

Száraztengelyű szivattyúk Jellegzetességek Nagyobb térfogatáramok szállítására száraztengelyű szivattyúkat alkalmaznak. Hűtővíz vagy agresszív közegek szállítására is alkalmasabbak a száraztengelyű szivattyúk. A nedvestengelyű szivattyúkkal ellentétben itt a szállított közeg nem kerül érintkezésbe a motorral.

Egy száraztengelyű szivattyú felépítése

szellőző burkolat

normmotor

A nedvestengelyű szivattyúval szembeni további különbség a vizet terelő szivattyúház és tengely valamint az atmoszféra közötti tömítés. Ez tömszelencés vagy csúszógyűrűs tömítéssel történik. A standard száraztengelyű szivattyúk motorjai normál háromfázisú motorok adott alapfordulatszámmal. Szabályozásuk rendszerint külső elektronikus fordulatszám-változtatással valósítható meg. Ma már léteznek beépített elektronikus fordulatszám-szabályozású száraztengelyű szivattyúk, melyek a technika fejlődésével mind nagyobb motorteljesítményre állnak rendelkezésre.

közdarab

csúszógyűrűs tömítés járókerék járókerék-anya szivattyúház

A száraztengelyű szivattyúk összhatásfoka lényegesen jobb a nedvestengelyű szivattyúkénál. A száraztengelyű szivattyúknál alapvetően három eltérő konstrukciós kivitelt lehet megkülönböztetni: Inline szivattyúk Ha a szívócsonk és a nyomócsonk egy tengelybe esnek, és azonos a névleges átmérőjük, akkor Inline (egyenes csővezetékbe építhető) szivattyúnak nevezik őket. Az Inline szivattyúkon léghűtésű, peremes normmotor van. Az épületgépészetben a nagyobb teljesítményekre ez az alak terjedt el. Ezeket a szivatytyúkat közvetlenül a csővezetékbe lehet építeni. Lehet egyrészt a csővezetéket konzolokkal tartani, vagy másrészt lehet a szivattyút egy alapra vagy saját konzolra szerelni.

Normszivattyúk Ezeknél az axiális belépésű örvényszivatytyúknál a szivattyú, a tengelykapcsoló és a motor egy közös alaplemezre van szerelve, és így csak alapozásra telepíthető. A szállított közegtől és az üzemi feltételektől függően csúszógyűrűs vagy tömszelencés tömítéssel vannak felszerelve. A szivattyú névleges méretét a függőlegesen álló nyomócsonk határozza meg. A vízszintes szívócsonk egy névleges mérettel nagyobb szokott lenni.

Blokkszivattyúk A blokkszivattyúk egyfokozatú alacsonynyomású örvényszivattyúk blokk kivitelben, léghűtésű normmotorral. A csigaházon a szívócsonk axiális, a nyomócsonk radiális elrendezésű. A szivattyúkat sorozatkivitelben könyöktámasszal vagy motorlábbal szerelik fel.

27

Vesd össze: „Tengelytömítések” fejezet. 28. oldal

Megjegyzés: A csúszógyűrűs tömítések kopó alkatrészek. A szárazonfutás nem megengedett és a tömítőfelületek tönkremeneteléhez vezet.

Tengelytömítések Mint korábban említettük, a tengely tömítése az atmoszféra felé történhet csúszógyűrűs vagy tömszelencés tömítéssel (választhatóan, különösen a normszivattyúknál). A következőkben mindkét tömítési lehetőséget közelebbről bemutatjuk.

Csúszógyűrűs tömítések A csúszógyűrűs tömítések alapkonstrukciója két gyűrűből áll, melyek tömítőfelületei igen finoman polírozottak. Ezeket egy rugó nyomja össze és üzem közben egymással szemben futnak. A csúszógyűrűs tömítések dinamikus tömítések, és a közepestől a nagy nyomásokig használják őket.

Száraztengelyű szivattyú csúszógyűrűs tömítése

A csúszógyűrűs tömítés tömítőrésze két síkba csiszolt, alig kopó felület (pl. szilíciumkarbid vagy szén gyűrűk), melyeket axiális erő nyom össze. A csúszógyűrű (dinamikus) forog a tengellyel, míg az ellengyűrű (statikus) a házban áll.

ellengyűrű

csúszógyűrű

gumiharang

(főtömítés)

(főtömítés)

(melléktömítés)

rugó

A két csúszófelület között egy vékony vízfilm képződik, ez szolgál kenésül és hűtésül. Üzem közben többféle súrlódás is kialakulhat a csúszófelületeken: vegyes súrlódás, határsúrlódás, szárazsúrlódás, aholis az úgynevezett szárazsúrlódás (nincs kenőfilm) azonnali tönkremenetelhez vezet. Az élettartamok (üzemidő) az üzemi viszonyok (pl. a szállított közeg összetétele, hőmérséklete) függvénye. Tömszelencék A tömszelencék anyagai szintetikus fonalak, mint pl. Kevlar® vagy Twaron®, PTFE, expandált grafit fonalak, szintetikus ásványi szálas fonalak valamint természetes szálfonatok mint kender, gyapot vagy rámifonal. A tömítés anyaga méteráruként vagy előre alakra sajtolt gyűrűk formájában szállítható, szárazon vagy az alkalmazási célnak megfelelő impregnálással. Méteráru esetén először egy gyűrűt kell levágni és kialakítani. Ezután a tömszelence-gyűrűt a szivattyútengely köré kell helyezni és öszsze kell nyomni a tömszelence nyomóhüvellyel.

28

Beépítési helyzetek Megengedett beépítési helyzetek • Az inline szivattyúkat a közvetlen csővezetékbe való vízszintes vagy függőleges beépítésre alakították ki. • A motor, közdarab és a járókerék kiszereléséhez kellő szabad helyet kell hagyni. • A szivattyú szerelésénél a csővezetéknek feszültségmentesnek kell lennie, és a szivattyút adott esetben a szivattyútalppal kell megtámasztani.

Specialitások a blokkszivattyúknál • A blokkszivattyúkat kellő alapozásra vagy konzolra kell helyezni. • A blokkszivattyút nem megengedett alul levő motorral és kapocsdobozzal a beépíteni. A beépítési helyzetekre vonatkozó pontos utasításokat a Beépítési és üzemeltetési utasításból kell venni.

Nem megengedett beépítési helyzetek • Nem megengedett az olyan beépítés, amikor a motor és a kapocsdoboz alul van. • Egy bizonyos motorteljesítmény fölött a vízszintes szivattyútengellyel való beépítést a gyártónál meg kell kérdezni.

Nagynyomású örvényszivattyúk Ezeknek a szivattyúknak tipikus ismertető jegye a tagosított konstrukció járókerekekkel és fokozatkamrákkal.

Nagynyomású örvényszivattyú metszete

Egy szivattyú szállítóteljesítménye többek között a járókerék méretétől függ. A nagynyomású örvényszivattyúk megfelelően nagy szállítómagasságát több, egymás után sorba helyezett járókerék / vezetőkerék hozza létre. Itt a mozgási energiát részben a járókerék részben pedig a mögékapcsolt vezetőkerék alakítja át nyomássá. járókerekek

A több fokozat teszi lehetővé, hogy a nagynyomású örvényszivattyúk olyan nyomásszinteket érhessenek el, melyeket egyfokozatú alacsonynyomású örvényszivattyúkkal nem lehet megcélozni sem. A nagyon nagy típusok akár 20 fokozatúak is lehetnek. Ezek akár 250 m szállítómagasságot is elérhetnek. A leírt nagynyomású örvényszivattyúk szinte kizárólag a száraztengelyű szivattyúk családjába tartoznak. A legutóbbi időkben sikerült ezeket is nedves tengelyű motorral felszerelni.

Nagynyomású örvényszivattyú jelleggörbe

Példa: nagynyomású örvényszivattyú nedvestengelyű motorral

29

30

Jelleggörbék

A szivattyú nyomásnövekedését szállítómagasságban fejezzük ki.

Szivattyú-jelleggörbék

A szállítómagasság definíciója A szivattyú H szállítómagassága a szivattyúról a szállított folyadékra átadott hasznos mechanikai munka, a szállított folyadék súlyára vonatkoztatva, a helyi gravitációs gyorsulásnál.

szállítómagasság H [m]

A szivattyú-jelleggörbe

H=

E [m] G

zárási szállítómagasság H0

szivattyú-jelleggörbe

elméleti lefutás 3

Itt a szivattyú által létrehozott nyomásnövekedés és a szivattyún átáramló térfogatáram függenek egymástól. Ezt a függést diagramban ábrázolva adódik a szivattyú jelleggörbéje. A függőleges tengelyen, az ordinátán van a szivattyú H szállítómagassága méterben [m] feltüntetve. Más tengelyskálázás is lehetséges. Az átváltások a következők: 10 m = 1 bar = 100 000 Pa = 100 kPa

térfogatáram Q [m /h]

A szivattyú-jelleggörbe alakja A következő ábra a szivattyú-jelleggörbék különböző meredekségeit mutatja, melyek pl. a fordulatszám függvényében jöhetnek létre. szállítómagasság H [m]

E = hasznos mechanikai energia [N • m] G = súlyerő [N]

meredek (pl. 2900 1/min)

lapos (pl. 1450 1/min)


A vízszintes tengelyen, az abszcisszán talál3 térfogatáram Q [m /h] ható skálázás köbméter per órában [m3/h] a Q térfogatáram számára. Más skálázás, pl. (l/s), A meredekség és a munkapont megváltozása is lehetséges. függvényében különböző térfogatáram- és A jelleggörbe lefutása a következő összefüg- szállítómagasság-változások adódnak: géseket mutatja: A szivattyú a villamos hajtás • laposan futó jelleggörbe − nagy térfogatáram-változás, de kis nyoenergiáját (figyelembevéve az összhatásfomásváltozás kot) átalakítja a nyomásnövelés és mozgás • meredeken futó jelleggörbe hidraulikai energiaformáiba. Ha a szivattyú − kis térfogatáram-változás, de nagy nyozárt szelep ellenében dolgozik, akkor keletkemásváltozás zik a legnagyobb szivattyúnyomás. Ezt a szivattyú H0 zárási szállítómagasságának nevezik. Ha a szelepet lassan nyitják, akkor a szállított közeg áramlani kezd. Ezáltal a meghajtás energiájának egy része mozgásba alakul. az eredeti nyomást tovább nem lehet tartani. A szivattyú jelleggörbéjének lefutása csökkenő. Elméletileg a jelleggörbe metszheti a térfogatáram tengelyt, ahol a víznek már csak mozgási energiája van, és nyomás már nem épül fel.

3


31

Rendszer-jelleggörbe A belső súrlódási ellenállás a szállított közegben a teljes hossznak megfelelő nyomásveszteséget okoz. A nyomásveszteség ezen túlmenően függ az áramló közeg hőmérsékletétől, a viszkozitásától, az áramlási sebességtől, a szerelvényektől, a gépcsoportoktól, és a csősúrlódási ellenállástól, mely a csőátmérő, a csőfal érdessége és a csőhossz függvénye. Ez egy rendszer-jelleggörbét ad, amit ugyanabba a diagramba rajzolunk, mint a szivattyújelleggörbét.

Rendszer-jelleggörbe

A jelleggörbe lefutása a következő összefüggéseket mutatja: A csősúrlódási ellenállás oka a víz súrlódása a csőfalon, a vízcseppek közötti súrlódás és az irányváltások az alakos testekben. A térfogatáram változásakor, pl. a termosztátszelepek nyitásakor vagy zárásakor, megváltozik a vízsebesség is, és ezzel a csősúrlódási ellenállás is. Mivel a változatlan csőkeresztmetszet mint átáramlott felület veendő figyelembe, az ellenállás négyzetesen változik. Ebből lerajzolva egy parabola alak áll elő. Matematikailag a következő összefüggés adódik:

H1 = H2

( ) Q1 Q2

2

Felismerés Ha a csőhálózatban a térfogatáram megfeleződik, akkor a szállítómagasság a negyedére csökken. Ha a térfogatáram megkétszereződik, akkor a szállítómagasság megnégyszereződik. Példaként álljon itt a víz kifolyása egy csapból. 2 bar előnyomás esetén, ami kb. 20 m szivattyú szállítómagasságnak felel meg, egy DN ½ csapból 2 m3/h térfogatáram áramlik ki. A térfogatáram megkétszerezéséhez az előnyomást 2 bar-ról 8 bar-ra kell növelni. Kifolyás csapból különböző előnyomások esetén Előnyomás 2 bar 3 kifolyás 2 m /h

32

Előnyomás 8 bar 3 kifolyás 4 m /h

A munkapont

Itt figyelembe kell venni, hogy egy bizonyos minimális térfogatáram alá nem szabad engedni a rendszert. Ez ugyanis a szivattyútérben túlmelegedéséhez, és ezen keresztül a szivattyú tönkremeneteléhez vezethet. A gyártó által előírt adatokat be kell tartani. A szivattyú-jelleggörbén kívüli pont a motor károsodásához vezet. A térfogatáram üzem közbeni változásával a munkapont is folyamatosan változik. A tervező kell, találjon olyan méretezési munkapontot, mely a maximális követelményeknek megfelel. Fűtési keringető szivattyúknál ez az épület hőigénye, nyomásfokozó telepeknél csúcsátfolyás az összes vízelvételi helyre.


Ez azt jelenti, hogy ebben a pontban áll fenn az egyensúly a szivattyú teljesítménykínálata és a csőhálózat teljesítményigénye között. A szivattyú szállítómagassága mindig akkora, mint amekkora a rendszer átáramlási ellenállása. Ebből adódik az a térfogatáram, amit a szivattyú szállítani tud.

Az önmagától beálló munkapont mind a két termosztátszelep nyitva van


metszéspont= munkapont rendszer-jelleggörbe

csak egy termosztátszelep van nyitva szállítómagasság H [m]

Ott, ahol a szivattyú-jelleggörbe és a rendszer-jelleggörbe metszik egymást, van a fűtési vagy a vízellátó rendszer aktuális munkapontja.


metszéspont= új munkapont új rendszerjelleggörbe (állító)

3


Az összes egyéb, a gyakorlati üzem közben beálló munkapont ettől a tervezési munkaponttól balra van. A két jobb oldali ábra mutatja, hogy maga a munkapont-változás az átáramlási ellenállás változásából adódik. A méretezési munkaponttól balra elmozdulva a szivattyú szállítómagassága kényszerítetten megnő. Ez a szelepekben áramlási zajt kelt. A szállítómagasság és a térfogatáram illesztése az igényhez szabályozott szivattyúk beépítésével történik. Ezzel egyidejűleg az üzemi költségek is jelentősen csökkennek.

33

34

A szivattyúk illesztése a fűtési igényhez A mi éghajlati viszonyaink között négy évszak van, ezért a külső hőmérsékletek jelentősen ingadoznak. A nyári 20 °C … 30 °C hőmérsékletekről télen a hőmérő mínusz 15 °C … 20 °C-ra, vagy még mélyebbre esik. Ezeket az ingadozásokat azonban a lakóterek belsejében nem lehet beengedni. Kezdetben vala a tűz, mely a barlangokat melegítette. Később fűtőrendszereket fejlesztettek ki, ahogy e kiskáté első fejezete leírja.

Az időjárás ingadozásai

Amikor az erre használt energia (fa, szén, kezdetben az olajfűtés, de pl. az államilag szubvencionált fűtés is még a régi NDK-s időkben) igen olcsó volt, mindegy volt, menynyit fűtünk el. Legrosszabb esetben kinyitottuk az ablakot. Ezt a szabályzási technikát tréfásan kétpont szabályzásnak nevezhetjük – ablak nyit / ablak csuk.

külső hőmérséklet [°C]

A jobboldali ábrán a függőleges vonalkázás A külső hőmérséklet az évszak függvévilágossá teszi, hogy az évszakonként változó nyében külső hőmérsékletek esetén milyen mennyiségű fűtési energia szükséges.

A vonalazott területet fűtési energiával kell megtölteni

1973-ban, az első olajválsággal ismertük fel a takarékos energiafelhasználás szükségességét. júl aug szep okt nov dec jan feb már ápr máj jún júl

Időközben az épület jó hőszigetelése önmagától értetődővé vált. A törvényi előírásokat folyamatosan illesztették az építőipari fejlesztésekhez. Magától értetődik: a fűtéstechnikai fejlesztések ezzel párhuzamosan történtek. Először a termosztátszelepek terjedtek el széles körben a piacon, melyekkel a helyiség hőmérsékletét megfelelően illeszteni lehet a lakók kívánságaihoz.

hónap

A fűtővíz mennyiségének ezzel történő fojtása megnövelte az állandó fordulatszámú szivattyú nyomását (a szivattyú-jelleggörbe mentén) és ezzel áramlási zajokat keltett a szelepekben. Ezért vezették be és építették be a túláram-szelepet, hogy ezt a túlnyomást levezesse.

35

Vesd össze az „A munkapont” fejezettel.

A szivattyúk fordulatszámának átkapcsolása

Fokozatmentes fordulatszámszabályozás

A szivattyúgyártók a nedvestengelyű szivatytyúkat kézzel átkapcsolható fordulatszámfokozatokkal kínálják. Mint az előző fejezetekben szerepelt, a fordulatszámmal csökken – a termosztátszelep és szabályzószelep átbocsátásához illeszkedve – a térfogatáram. Ezzel a keringető szivattyú közvetlenül tud a helyiséghőmérsékletre reagálni.

Már a 80-as évek első felében sikerült a nagy motorteljesítményű száraztengelyű szivattyúkat fokozatmentesen illeszteni a fűtési igényhez. Ehhez a szabályzáshoz elektronikus frekvenciaváltókat alkalmaztak.

A Wilo-TOP-S jelleggörbe

E technika megvilágítására utalni kell az áram ismert 50 Hz-es (Hertz) frekvenciájára. Ez azt jelenti, hogy az áram másodpercenként 50-szer vált a pozitív és a negatív pólus között. Az ennek megfelelő sebességgel mozog a szivattyúmotor forgórésze. Elektronikus alkatrészekkel sikerült az áram frekvenciáját változtatni, azaz a frekvenciát pl. 100 Hz és 0 Hz között fokozatmentesen beállítani. Motortechnikai alapok miatt a fűtési rendszerekben a frekvenciát mégse szabályozzák 20 Hz alá, azaz a maximális fordulatszám 40 %-ánál kisebbre. Mivel a maximális fűtési teljesítményt csak a leghidegebb napokra méretezték, a motoroknak csak különleges esetekben kell a maximális frekvencián üzemelniük.

Wilo-TOP-S nedvestengelyű szivattyú 3 átkapcsolható fordulatszám-fokozattal

Ezek a szivattyúk különböző tekercsekkel a belsejükben készülnek. Amikor kevesebb víz folyik át a fűtési csöveken, akkor kisebb csővezetéki ellenállás épül fel, így a szivattyú kisebb szállítómagassággal dolgozhat. Egyidejűleg jelentősen csökken a felvett villamos teljesítmény. Eközben a fordulatszám-fokozatok kapcsolásához számos szabályzókészüléket fejlesztettek ki. Ezekkel a keringető szivattyú közvetlenül tud a helyiséghőmérsékletre reagálni. A túláram-szelep ezért kiesik. A szabályzókészülékek a fordulatszámot automatikusan változtatják a következők függvényében: • • • •

idő vízhőmérséklet nyomáskülönbség egyéb, a rendszertől függő befolyásoló tényezők

36

Míg ehhez 20 évvel ezelőtt igen nagy frekWilo-Stratos jellegmező venciaváltó egységek voltak szükségesek, mára azonban sikerült ezeket a frekvenciaváltókat olyan méretűvé tenni, hogy közvetlenül a szivattyú kapcsolódobozába beépítve tudnak működni, mint pl. egy Wilo-Stratos esetében. Egy beépített fokozatmentes, nyomáskülönbségtől függő fordulatszám-szabályzás gondoskodik arról, hogy az egyszer beállított szállítómagasság maradjon állandón tartva, mindegy, hogy az időjárástól és a felhasználástól függően mekkora térfogatáram szállítására van szükség. 2001 óta egy új műszaki fejlesztés került be a nedvestengelyű technikába. A legújabb, nagyhatásfokú szivattyú néven is ismert generáció, a legújabb ECM technológia (Electronik Commutated Motor, más néven állandó mágneses forgórészű motor) előnyei révén óriási árammegtakarítást ér el kiemelkedő hatásfok mellett.

Fokozatmentes fordulatszámszabályzás a WiloStratos nagyhatásfokú szivattyúnál

Kis szivattyúknál a fordulatszám fokozatmentesen szabályozott illesztése már 1988 óta lehetséges volt, mindazonáltal egy más elektronikai technológiával. Az akkor arra kifejlesztett elektronika, a fázishasítás volt, amely, a világítás területén a fényerőszabályozásos világítással (dimmer) hasonlítható össze.

Szabályzási módok A ma a piacon található elektronikusan szabályozott szivattyúknál különböző üzemmódokat és szabályozási módokat lehet beállítani.

Itt különbséget teszünk szabályzási módok (melyeket a szivattyú egymaga képes megvalósítani), és üzemmódok között, melyeknél a szivattyú nem önmagában szabályoz, hanem külső parancsokkal egy meghatározott munkapontra állítódik be. Áttekintésként a leggyakoribb szabályzási módok és üzemmódok álljanak itt. További kiegészítő vezérlő- és szabályzókészülékekkel sokszorta több adat feldolgozható és átvihető.

37

Vesd össze az „Nedvestengelyű szivattyúk” fejezettel.


A szabályozási módok jelleggörbéi

A választható szabályozási módok: ∆p-c – állandó nyomáskülönbség A szivattyú által létesített nyomáskülönbséget az elektronika állandó értéken, a beállított HS nyomáskülönbség alapjelen tartja, a térfogatáram megengedett tartományában a maximális jelleggörbéig.

nmax

nszabályzott Halapjel

Halapjel-min

Nyomáskülönbség állandó: ∆p-c 3



∆p-v – változó nyomáskülönbség Az elektronika a szivattyú által tartandó nyomáskülönbség-alapjelet változtatja, pl. HS és ½ HS között lineárisan. A H nyomáskülönbség alapjel a térfogatárammal nő vagy csökken.

nmax

nszabályzott

∆p-cv – állandó/változó nyomáskülönbség Ebben a szabályozási módban a szivattyú által létesített nyomáskülönbséget az elektronika egy meghatározott térfogatáramig állandó értéken tartja (HS 100 %). Ha a térfogatáram tovább süllyed, akkor az elektronika megváltoztatja a szivattyú által tartandó nyomáskülönbséget pl. HS 100 % és HS 75 % között lineárisan.

Halapjel

½ Halapjel Halapjel-min

Nyomáskülönbség változó: ∆p-v 3



∆p-T – hőmérsékletvezérelt nyomáskülönbség-szabályzás Ebben a szabályozási módban a szivattyú által tartandó nyomáskülönbség-alapjelet az elektronika a mért közeghőmérséklet függvényében változtatja.

nmax

Hmin

Nyomáskülönbség állandó/változó: ∆p-cv

3



Hmax

Hmin

poz. hatásirány

neg. hatásirány

3

térfogatáram Q [m /h] Hőmérsékletvezérelt nyomáskülönbségszabályzás: ∆p-T az emiatt megváltozó térfogatáram függvényében

38

Ennél a szabályozásnál kétféle beállítás lehetséges: • Pozitív hatásirányú (emelkedő) szabályzás. A szállított közeg hőmérsékletének növekedésével a nyomáskülönbség-alapjel a Hmin és Hmax értékek között lineárisan nő. Alkalmazása pl. standard kazánoknál van, kötetlen előremenő hőmérséklet esetén. • Negatív hatásirányú (emelkedő) szabályzás. A szállított közeg hőmérsékletének növekedésével a nyomáskülönbség-alapjel a Hmax és Hmin értékek között lineárisan csökken. Alkalmazása pl. kondenzációs kazánnál van, melyeknél egy bizonyos minimális visszatérő-hőmérsékletet tartani kell, hogy a fűtőközeg lehető legnagyobb hőhasznosítási fokát el lehessen érni. Itt a szivattyút feltétlen a rendszer visszatérő ágába kell beépíteni.

A választható üzemmódok:

Az üzemmódok jelleggörbéi

Automatikus csökkentés (Autopilot) Az új elektronikusan szabályzott szivattyúk mind rendelkeznek egy csökkentett üzem automatikával (Autopilot). Az előremenő hőmérséklet csökkenése esetén a szivattyú egy csökkentett állandó fordulatszámon jár (csökkentett üzem, fuzzy logikával). Ez a beállítás biztosítja, hogy a szivattyú energiafogyasztása a minimumra csökkenjen és a legtöbb esetben ez az optimális beállítás.


Halapjel

Halapjel-min

DDC (Direct Digital Control) és bekötés épületautomatika rendszerbe Ezeknél az üzemmódoknál a szivattyú elektronikája a megfelelő épületvezérlésen keresztül kapja meg alapjelét. Az alapjelet egy parancsolt érték/mért érték összehasonlításon keresztül veszi át az épületautomatikától, és 0-10 V vagy 0-20 mA ill. 2-10 V vagy 4-20 mA analóg jel, vagy pedig digitális jel formájában (PLR vagy LON interfész a szivattyún) használja.


Kézi állítás Ez a lehetőség elektronikusan szabályzott szivattyúknál egy bizonyos motorteljesítmény fölött áll rendelkezésre. A szivattyú fordulatszámát egy nmin és nmax közötti állandó fordulatszámra lehet az elektronika-modulon beállítani. A kézi állítás üzemmód kikapcsolja a modulon a nyomáskülönbség-szabályzást.

üzemmód: automati3 térfogatáram Q [m /h] kus csökkentés (Autopilot)

nmax

nmin

= áll.

= áll. 3

térfogatáram Q [m /h] n [1/min]

Az Autopilot csökkentett üzemet csak akkor szabad engedélyezni, ha a rendszer hidraulikus kiegyenlítése el lett végezve. Ennek figyelmen kívül hagyása esetén a rendszer kevésbé ellátott részei fagy esetén befagyhatnak.

üzemmód: kézi állítás

nmax

nmin

üzemmód: DDC ill. analóg vezérlés

KI

1 1,5

39

3

10

u [V]

40

Hozzávetőleges szivattyúméretezés standard fűtési rendszerekhez A térfogatáram, melyet egy fűtési szivattyúnak szállítania kell, a fűtendő épület hőigényétől függ. A szállítómagasságot ezzel szemben a jelenlevő csősúrlódási ellenállás határozza meg. Egy fűtés új telepítése esetén ezek a befolyásoló tényezők könnyen számíthatók számítógépes programokkal, melyeknek ma igen jó a minőségűk. Meglevő fűtési rendszerek felújításakor mindez már nehezebb. A szükséges szállítandó mennyiségek maghatározásához különböző hozzávetőleges számítási módszerek alkalmazhatók. A szivattyú térfogatárama

A szivattyú szállítómagassága

Ha egy fűtési rendszerbe új keringető szivatytyú kell beépíteni, méretét a térfogatáram alapján a következő képlettel lehet meghatározni:

A szivattyúnak az összes ellenállás összegét le kell győznie ahhoz, hogy a szállított közeget a fűtés minden pontjára eljuttathassa. Mivel a csövezés útja és a lefektetett névleges átmérők igen nehezen állapíthatók meg, a szállítómagasság hozzávetőleges meghatározására a következő képlet használható:

QPU =

QN 1,163 • ∆θ

QPU

=

QN

=

1,163 ∆θ

= =

[m3/h]

a szivattyú térfogatárama a méretezési pontban [m3/h]-ban A fűtendő felület hőigénye [kW]-ban fajhő [Wh/kgK]-ben méretezési hőmérsékletkülönbség (hőfoklépcső) a fűtési előremenő és visszatérő ág között [K]-ben. Ennél 10 – 20 K-t lehet alapul venni standard rendszereknél.

HPU =

R • L • ZF [m] 10.000

R

=

L

=

ZF

=

10.000

=

41

csősúrlódási veszteség egyenes csőben [Pa/m] Itt standard rendszereknél 50 Pa/m … 150 Pa/m vehető alapul (a ház építésének évétől függően. Régebbi házaknál az alkalmazott nagyobb névleges átmérők miatt kisebb, 50 Pa/m a nyomásveszteség.) a legkedvezőtlenebb fűtési körben az előre- és visszatérő ág hossza [m], vagy: (a ház hosszúsága + a ház szélessége + a ház magassága) x 2. idomok, szerelvények ≈ 1,3 termosztátszelepek ≈ 1,7 Ha egyebek között ezek az alkatrészek vannak beépítve, akkor ZF-et 2,2-re lehet beállítani. idomok, szerelvények ≈ 1,3 termosztátszelepek ≈ 1,7 keverő/gravitációs fék ≈ 1,2 Ha egyebek között ezek az alkatrészek vannak beépítve, akkor ZF-et 2,6-ra lehet beállítani. m – Pa átszámítási tényező

Alkalmazási példa Egy régebbi építésű társasházban a számítás vagy dokumentáció szerint 50 kW a hőfejlesztő teljesítménye. Ha ∆θ hőmérsékletkülönbség 20 K (θelőremenő = 90 °C és θvisszatérő = 70 °C ) ebből ez adódik: QPU =

50 kW 163 • 20 K

= 2,15 m3/h

Ha az épületet kisebb, pl. 10 K hőfoklépcsővel kell fűteni, akkor a keringetőszivattyúnak kétszeres, azaz 4,3 m3/h térfogatáramot kell tudni szállítania, hogy az igényelt hőenergiát a hőfejlesztőtől a hőfogyasztókhoz eljuttassa.

A konstrukciós jellemzők fejezetből ismert már a szivattyú-jelleggörbe mentén a hatásfok lefutása. Ha ezt a hatásfok-lefutást figyelembe vesszük a szivattyú kiválasztásánál, felismerhető, hogy a középső jellegA csősúrlódási veszteség legyen példánkban görbe-harmad adja az energetikailag leg50 Pa/m. a csővezetékhossz az előremenő és kedvezőbb méretezési tartományt. Tehát a visszatérő ágban legyen 150 m és, mivel változó térfogatáramú rendszerek eseténincs beépítve keverő és gravitációs fék, a ben a méretezési pontnak a jobboldali szorzótényező legyen 2,2. Ezzel adódik a H harmadba kell esnie, mivel a fűtési kerinszállítómagasság: gető szivattyú munkapontja a középső harmadba vándorol, és üzemidejének 98 %-ban ott található. HPU =

50 • 150 • 2,2 = 1,65 m 10.000

A rendszer-jelleggörbe az ellenállások növekedése esetén, pl. a termosztátszelepek zárásakor, meredekebb lesz.

• I. tartomány (bal harmad) kisebb szivattyút kell választani, ha a munkapont ebbe a tartományba esik. • II. tartomány (középső harmad) a szivattyú üzemidejének 98 %ában az optimális üzemi tartományában jár majd. • III. tartomány (jobboldali harmad) A szabályozott szivattyú csak a méretezési pontban (az év legmelegebb/leghidegebb napja) fog a legkedvezőtlenebb tartományban dolgozni, azaz üzemidejének 2%-ában.


A munkapont a szivattyú jelleggörbe-mezejében változó térfogatáram esetén A munkapont a II. tartományban (középső harmadban) változik.

3


42

A számított adatokból így adódik ki a H szállítómagasság és Q térfogatáram. A Wilo-EasyStar jelleggörbéi

A hozzávetőleges szivattyúméretezés kihatása

fűtőteljesítmény [%]

Ha az ismeretlen csővezeték-rendszerű épü- Fűtőtest üzemi diagram let hőigényét egy hozzávetőleges számítással lehet csak meghatározni, akkor felmerül a kérdés ennek kihatásairól. A jobboldali ábra egy fűtőtest tipikus teljesítménygörbéjét mutatja. Ebben a diagramban a következő összefüggések ismerhetők fel: Ha a Q térfogatáram 10 %-kal lecsökkent, akkor a fűtőtest hőteljesítménye csak 2 %-kal csökken. Ugyanez érvényes, ha a térfogatáram mintegy 10 %-kal megnő. Ekkor a fűtőtestek csak mintegy 2 %-kal több fűtési energiát tudnak leadni. A térfogatáram megkétszerezésétől önmagában a fűtőteljesítmény csak mintegy Abszolút hibás tehát a szivattyút a szük12 %-ot emelkedik! ségesnél nagyobbra méretezni, mondván: a biztonság felé térünk el. Ennek oka az, hogy a vízsebességek a fűtőtestekben közvetlen kapcsolatban állnak a térfogatárammal. Nagyobb átáramlási sebes- Egy jelentős alulméretezés önmagában csak hasonlóan kis következményekkel jár: 50% ség tehát rövidebb tartózkodási időt jelent a víz számára a fűtőtestben. Kisebb átáramlási térfogatáram esetén a fűtőtestek a fűtési sebességnél a szállított közeg számára több energia még kb. 83 %-át tudják a helyiségnek átadni. idő marad a hő leadására.

A szivattyúméretező szoftver Egy szivattyúméretező szoftverrel, mint a Wilo-Select, egy teljes és hatékony tervezési szolgáltatást kapunk. A számítástól kezdve a szivattyúk méretezéséig és a hozzátartozó dokumentációkig az Önök rendelkezésére állnak az ezekhez szükséges adatok. A Wilo-Select Classic egy tervezési rendszer szivattyúk, rendszerek és komponensek számára. A következő menüpontokkal lehet benne a gyakorlatban dolgozni: • • • • • • • •

•

számítás méretezés katalógus és cikk-keresés szivattyúcsere dokumentáció áramköltségek és amortizáció számítása élettartam-költségek (Life Cycle Costs) adatmentés Acrobat PDF, DXF, GAEB, Datanorm, VDMA, VDI, CEF formátumokban automatikus frissítés az Internetről

43

térfogatáram Q [%] Példa: fűtőtest üzemi diagram, 90/70 °C, teremhőmérséklet 20 °C.

Egy fűtési rendszer sematikus ábrázolása, hidraulikus kiegyenlítési lehetőséggel

légtelenítő tartály a strang legmagasabb pontján töltő-ürítő szelep termosztátszelep (TV) visszafolyás-gátló

3. emelet túl alacsony hőellátás

tolózár villamos állító-hajtómű visszafolyás-gátló nyomáskülönbség szabályzó (DV) keringető szivattyú szivattyú-szabályzással gravitációs fék 3-utú keverő

földszint túl nagy hőellátás

szennyfogó membrános tágulási tartály KV és töltő-ürítő szelep biztonsági szelep víztelenítés

előremenő

visszatérő

A szivattyú hatékony működéséhez hozzátartozik a hidraulikus kiegyenlítés.

44

A hidraulika alfája és omegája A hidraulika Α-ja és Ω-ja A hidraulika α-ja és ω-ja A hidraulika α-ja és Ω-ja Hidarulika Α és Ω A szelepeken és a szabályzókon a gyártó A lehető legcsendesebb és optimális hőelosztás céljának ez eléréséhez hidraulikus adatainak megfelelően (méretezési nyomáskülönbség 40 és 140 mbar között) a fogyaszkiegyenlítés szükséges. tó számára állíthatók a beállítások. MindemelA hidraulikus kiegyenlítés egyúttal a fogyasz- lett a fogyasztókat a túl nagy szivattyúnyomás tók alul- vagy túlzott ellátását is meg kell aka- ellen biztosítani kell. Pl. a termosztátszelepek előtt a szivattyúnyomás nem lépheti túl 2 m-t. dályozza. Ha a rendszer ezt a nyomást túllépi, akkor A csőrendszerbeli szivattyú a strangok ellátá- nyomáskülönbség-szabályzó kell a felszálló strangokba, melyek ezt a határértéket betartsára a névleges térfogatáramot szállítja. A fogyasztók (pl. fűtőtestek) azonban csak egy ják. részteljesítményt igényelnek, mely a fűtőtest méretétől és teljesítményétől, valamint a termosztát – és a szabályzószelep – beállításától függ. Annak érdekében, hogy minden egyes fogyasztó a megfelelő térfogatárammal és nyomással legyen ellátva, előre beállított nyomáskülönbség-szabályozók, strangszabályozók, termosztát- és szabályzó szelepek, vagy beállítható visszatérő szelepek építhetők be.

AZ elektronikusan szabályozott keringetőszivattyúk beállítása A mai elektronikus fordulatszám-szabályzású keringetőszivattyúk igen egyszerű lehetőséget kínálnak az ismeretlen rendszerhez szükséges szállítómagasság beállítására. •

•

Előfeltétel, hogy a csőstrangok gondosan ki legyenek egyenlítve, és a rendszer ki legyen légtelenítve. Az összes szabályzószelepet ki kell nyitni.

•

Az első bejelentkezés után, miszerint ebben a távoli pontban nincs meleg fűtővíz, a beállító gombon a szállítómagasságot lassan emelni kell. Itt a rendszer tehetetlenségét figyelembe kell venni.

•

Amikor a legkedvezőtlenebb fűtőtest is el van látva fűtési energiával, a beállítás befejeződött.

A szállítómagasság beállításához a szivatytyúk elektronikáján beállítógombok vannak, gyártó szerint skálázással vagy a nélkül. A legkisebb szállítómagasság-beállítással kell kezdeni. A teljes fűtési rendszer legkedvezőtlenebb fűtőtesténél legyen egy munkatárs, telefonnal.

45

Vesd össze: „Alkalmazási példa”, 42. oldal.

Több szivattyú összekapcsolása Minden eddigi fejtegetés egy db örvényszivattyú esetére vonatkozott. A gyakorlatban fordulnak azonban elő olyan üzemi helyzetek, amikor egy szivattyú egyedül nem képes a rá szabott feladatot ellátni.

Alkalmazási példa: több szivattyúkör (szivattyúk soros kapcsolásban)

Nagy fűtési rendszerekben szabályozástechnikai okok miatt több fűtőkört létesítenek. Esetenként több kazánt is Ilyen esetekben két vagy több szivattyút telepíte- telepítenek. nek. Az alkalmazási célnak megfelelően a szivattyúkat sorba vagy párhuzamosan kapcsolják. Példa több fűtőkörös rendszerre Mielőtt ennek üzemi viszonyaiba részleteiben belemennénk, felhívjuk a figyelmet egy alapvető, mégis gyakori hibára: téves azt mondani, hogy általában két azonos szivattyú soros kapcsolásban megkétszerezi a szállítómagasságot, és két azonos szivattyú párhuzamos kapcsolásban megkétszerezi a térfogatáramot.

HMV

FK1

FK2

kazán 1

Ez, noha elméletileg lehetséges, konstrukciósan és a rendszer keretei között elérhetetlen. Szivattyúk soros kapcsolásban Ha két szivattyút egymás után építenek be, akkor a szivattyúk jelleggörbéi összeadódnak, azaz, ha zárt tolózár ellenében járnak, akkor öszszeadódóik a létesített nyomás. Így két azonos szivattyú zárási szállítómagassága megkétszereződik. A másik extrém pontot tekintve, azaz nyomásmentes szállításkor, a két szivattyú nem tud nagyobb folyadékmennyiséget szállítani, mint csak egy szivattyú.

Két azonos szállítóteljesítményű szivatytyú egy házban sorba kapcsolva – a szállítómagasságok az azonos térfogatáramú pontokban öszszeadódnak.


Szivattyú-jelleggörbe soros kapcsolásnál

3


A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a hidraulikus munka mindkét része növekszik. • A jelleggörbe-diagram függőleges tengelyén – azaz a H szállítómagasságra – érvényes, hogy a szállítómagasság növekedése nagyobb egy meredekebb rendszer-jelleggörbe esetén • azaz a Q térfogatáramra érvényes, hogy alig növekszik az eredő jelleggörbével.

46

A használati melegvíz (HMV) készítés szivattyúi és az FK1 és FK2 fűtési körök szivattyúi egymástól függetlenül dolgoznak. A keringető szivattyúkat a saját rendszerük ellenállásának a legyőzésére méretezték. E három szivattyú mindegyike sorban van a kazánszivattyúval. Ennek feladata a már a kazánkörben fellépő ellenállások leküzdése. Az eddigi elméleti fejtegetések azonos méretű szivattyúkból indult ki. A fenti sémához hasonló esetekben azonban az egyes szivattyúk szállítóteljesítmény adatai egymástól eltérőek is lehetnek. Ennél a telepítésnél nagy a veszélye annak, ha a szállítóteljesítmények nincsenek egymással gondosan összehangolva. Ha a kazánszivattyú túl nagy nyomást hoz létre, akkor az összes elosztószivattyú túl nagy nyomást kap a szívócsonkjára. Ettől fogva nem szivatytyúként, hanem turbinaként dolgoznak (generátoros üzemmód). A jelleggörbén letolódnak. Ezáltal nagyon gyorsan üzemzavarok és szivattyúhibák lépnek fel. (A hidraulikai csatolás problémáinak megoldása ezen kiadvány kereteibe nem fér bele.)

Már utaltunk arra, hogy ez a jelleggörbepont csak egy elméleti határérték.

Szivattyú-jelleggörbe párhuzamos kapcsolásnál szállítómagasság H [m]

Szivattyúk párhuzamos kapcsolásban Ha két szivattyút egymással párhuzamosan építünk be, akkor a szivattyú-jelleggörbék összeadódnak, azaz ha nyomás nélkül, vagyis nyitott csővezetékben működnek, akkor összeadódik a térfogatáram. Így két azonos szivattyú maximális térfogatárama megkétszereződik.

Mindkét szivattyú üzemel.

A másik extrém pontot tekintve, azaz a zárási szállítómagasságnál, a két szivattyú nem tud nagyobb szállítómagasságot elérni, mint csak egy szivattyú. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a hidraulikus munka mindkét része növekszik. • A jelleggörbe-diagram vízszintes tengelyén – azaz a Q térfogatáramra – érvényes, hogy a növekedés annál erősebb, minél inkább jobbra található a jelleggörbe. • A jelleggörbe-diagram függőleges tengelyén – azaz a H szállítómagasságra – érvényes, hogy a növekedés legerősebben a jelleggörbe közepén jelentkezik.

3

térfogatáram Q [m /h] Két azonos teljesítményű szivattyú párhuzamos kapcsolásban.

Alkalmazási példa: párhuzamos üzem Amikor a fűtési energiaigény eléri maximális értékét, a két szivattyú (I és II) párhuzamos üzemben együtt járnak. Az ehhez szükséges szabályzókészülékek modern szivattyúknál a rádugaszolható modulokban ill. az elektronikamodulokban a megfelelő tartozékokkal benne vannak. Mivel az ikerszivattyúba összeépített mindegyik egyes-szivattyú több fokozatba kapcsolható vagy fokozatmentesen szabályozható, igen széles spektrum adódik a szivattyú fűtési igényhez való illesztésében. Ezt mutatja a következő jelleggörbe. A szaggatott vonal a két szivattyú közül az egyik jelleggörbéje egyes-szivattyú üzemben. A fekete folytonos vonal a közös szivattyújelleggörbe párhuzamos (összeadó) üzemben. A Wilo-Stratos D jelleggörbéje

Két azonos teljesítményű szivattyú párhuzamos kapcsolásban – ténylegesen nő a térfogatáram.

Egy szivattyú kiesésekor még a térfogatáram több, mint 50 %-a rendelkezésre áll. A fűtőtest üzemi diagramja szerint a fűtési teljesítménynek még mindig több, mint 83 %-át le tudja adni a fűtőtest. 47

Vesd össze: „A hozzávetőleges szivattyúméretezés kihatása”, 43. oldal.

Alkalmazási példa: fő- és tartalék szivattyú A fűtés értelme, hogy a hideg évszakokban a lakásokat melegítse. Ezért javasolt, hogy zavar esetére minden fűtési rendszerben legyen tartalék szivattyú. Ez érvényes pl. társasházakra, kórházakra és nyilvános létesítményekre.

Csúcsterhelés üzem több szivattyúval Nagy térfogatáramú rendszerekben több részterhelésű egyes-szivattyút is lehet telepíteni, pl. egy kórházban, 20 épülettel és egy központi kazánházzal.

A következő példában nagy, beépített elektronikával felszerelt száraztengelyű szivattyúk vannak egymással párhuzamoA másfelől, egy második szivattyú beépítése san telepítve. A követelmének szerint ilyen csúcsterhelés rendszerek két vagy több a hozzá szükséges szerelvények és a szabályzás miatt a telepítés költségeinek jelentős egyforma nagy szivattyúból állhatnak. növekedésével jár együtt. Jó kompromisszumot képeznek az ipar által ajánlott ikerszivaty- A szabályozás egy jeladóval összekötve a teljes szivattyúnyomást tartja állandó értétyúk. Két járókerék a hajtómotorjaikkal egy ken (∆p-c). házba van összeépítve. Tartalék üzemben a két szivattyú (I vagy II) időben váltakozva (pl. minden 24 órában) jár. A másik szivattyú áll. A szállított közeg viszszaáramlását az álló szivattyún keresztül a sorozatkivitelben egy beépített visszacsapó csappantyú akadályozza meg.

Az I vagy a II szivatytyú üzemel.

Amennyiben, mint ezen fejezet elején már szerepelt, az egyik szivattyú kiesne, automatikus zavareseti átkapcsolás történik az üzemkész szivattyúra.

48

Teljességgel érdektelen, hogy mekkora térfogatáramot engednek át a termosztátszelepek az egyes fűtőtesteken, és hogy a négy szivattyú közül hány van éppen üzemben. Ha egy így létesített rendszer hidraulikusan kiegyenlített, ezeket a kapcsolásokat arra is használják, hogy egy gyengepontkiértékeléssel az ellátást biztosítsák. Ennél – mint már a neve is kifejezi – a jeladót a rendszer leggyengébben ellátandó pontjára telepítik. A jeladó jelét ekkor a kapcsolókészülékbe vezetik, és ott a rendszer adottságaihoz és tehetetlenségéhez illesztik. Ekkor a vezérlőkészülék a csatlakoztatott szivattyúkat a példában szereplő beépített elektronikájukon keresztül ennek megfelelően vezérli.

Ez a folyamat ismétlődik a PS2 és PS3 beépített elektronikával felszerelt részterhelés szivattyúkkal, mindig teljes fordulatszámmal. Az egész kórház teljes hőenergia-igénye le van fedve, amikor mind a négy szivattyú maximális teljesítményen jár – ekkor szállítják a VV teljes terheléshez tartozó térfogatáramot. Ugyanilyen módon csökkent hőigény esetén a beépített elektronikával felszerelt PS3 … PS1 csúcsterhelés szivattyúk újra lekapcsolnak.

nyomáskülönbség jeladó szabályzó készülék

Jelmagyarázat: PH = főszivattyú PS = csúcsterhelés szivattyú VV = teljes terhelés térfogatáram PV = teljes terhelés teljesítményfelvétel PT = részterhelés teljesítményfelvétel


A beépített elektronikával felszerelt PH alapterhelés vagy fő szivattyú az n = 100 % maximális és n = 40 % minimális fordulatszáma között fokozatmentesen van szabályozva, a DDG nyomáskülönbség jeladó alapján. Ezáltal a részterhelés térfogatáram kötetlenül változik a QT1 <= 25 % tartományban. Ha QT > 25 % térfogatáram válik szükségessé, bekapcsol az első, szintén beépített elektronikával rendelkező PS1 csúcsterhelés szivattyú, teljes fordulatszámmal. A PH alapterhelés szivattyú továbbra is fokozatmentes szabályzással működik, úgy, hogy hatására a teljes térfogatáram 25 % és 50 % között az igénynek megfelelően áll be.

Fokozatmentesen szabályozott többszivattyús telep.

teljesítményigény P [%]

A példában szereplő teljes rendszer szabályzása a következő:

3


Annak érdekében, hogy az összes keringető szivattyú lehetőség szerint azonos üzemidőt érjen el, a szabályozott főszivattyú feladatát napi váltásban, sorban egymás után adják át a szivattyúk egymásnak. A legalsó rajzra vetett pillantás mutatja, hogy a mindenkori szivattyútól függően mekkora megtakarítások célozhatók meg, a teljesítményfelvételnél is. Nagy telepeknél a hosszú éveken át tartó kisebb üzemi költségek előnye fontosabb a kis beruházási költségeknél. Négy kisebb szivattyú beépített elektronikával többe kerülhet ugyanis, mint egy nagy, szabályozás nélkül. Ha azonban példaként egy 10 éves üzemidőt tekintünk, a vezérlésre és a beépített elektronikával felszerelt szivattyúkra szánt beruházási költség többszörösen behozható a megtakarításokkal. További eredmény a telep jobb ellátása, kisebb zajjal és nagyobb gazdaságossággal, a fogyasztók jobb ellátása által. Ez akár a primer energia jelentős megtakarításához vezethet.

49

Záró gondolatok A „Szivattyútechnika alapjai” című kiskátéban a korai idők fejlesztéseivel és a legegyszerűbb összefüggésekkel kezdve, és igen igényes példákkal folytatva egy áttekintést adtunk, hogyan és hol lehet és kell szivattyúkat alkalmazni. Megvilágosodtak a szivattyúüzem összetett összefüggései, és, hogy ma elektronikus szabályzással milyen javítások lehetségesek az üzemvitelben. Egy épületben, a fűtési rendszerre vonatkoztatva, méreténél és beszerzési értékénél fogva a keringető szivattyú a teljes rendszer egyik legkisebb eleme. De mindenekelőtt ő gondoskodik arról, hogy az összes többi rendszerelem rendeltetésszerűen működhessen. Az emberi testtel összehasonlítva ezek szerint mondható: A szivattyú a rendszer szíve!

50

Tudta volna? Ha valakit érdekel, a „Szivattyútechnika alapjai” terén elért tudásszintjét ellenőrizheti a következő kérdésekkel. A szivattyútechnika története Kérdések a következő tématerületekhez: • vízellátás • vízelvezetés • fűtéstechnika

1. kérdés: Már az ókorban ismerték a szivattyúkat. • A szivattyúkat a fűtéshez találták fel. • Szivattyúkkal csak víz szállítható. •

2. kérdés: • Arkhimédész találta fel a merítőkereket. • A kínaiak találták fel az örvényszivattyút. • Az arkhimédészi csavar meredeksége meghatározza a térfogatáramot. 3. kérdés: • 1856-ban építették az első szennyvízcsatornákat. • A Cloaca Maxima Rómában volt. • Minden elvezetésbe kell átemelőtelep. 4. kérdés: • A germánok már ismerték a központi fűtést. • A rómaiak mér készítettek padlófűtést. • A XVII. sz.-ban gőzgépek fűtötték a házakat.

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

6. kérdés: Szivattyúkat évszázadok óta használnak: • víz szállítására • gőzfűtéseknél • gravitációs fűtéseknél 7. kérdés: Az 1929-ban szabadalmaztatott keringés-serkentő • egy gyakran használt keringetőszivattyú továbbfejlesztése • volt az első csőbe épített szivattyú fűtések számára 8. kérdés: A fűtési keringető szivattyúk az emberi testben megfelelnek a • karoknak • szívnek • fejnek 9. kérdés: A fűtési keringetőszivattyú előnyei a következők • alacsony telepítési költség • illesztett üzemi költségek • illeszthető szabályozás • az összes fenti kijelentés

5. kérdés: A gravitációs, nehézségi erőn alapuló (1) fűtésekbe nehéz, erős szivattyúkat építenek be. • A gőzfűtések 90 °C és 100 °C között (2) üzemelnek. • A keringetőszivattyúk tették először lehetővé az alacsonyhőmérsékletű (3) fűtési rendszereket. •

51

(1) (2) (3)

(1) (2)

(1) (2) (3)

(1) (2) (3) (4)

Közvetítő közegünk – a víz Kérdések a következő tématerületekhez: • hőtároló képesség • térfogat-növekedés és -csökkenés • nyomás

1. kérdés: A víz kitágul • 0 °C fölé melegítéskor • 0 °C alá hűléskor • +4 °C-ról való melegedéskor vagy hűléskor

(1) (2) (3)

2. kérdés: A következő fogalmak azonosak: • munka, teljesítmény, hatásfok • munka, energia, hőmennyiség • munka, kedély, szeszély

(1) (2) (3)

3. kérdés: A víz melegítésnél • fajlagosan könnyebb lesz. • fajlagosan nehezebb lesz • tartja a sűrűségét

(1) (2) (3)

4. kérdés: A forrás elérésénél (1) • a vízhőmérséklet tovább emelkedik • a vízhőmérséklet marad a forráspon(2) ton (3) • a vízhőmérséklet ismét csökken 5. kérdés: A kavitáció elkerülhető • kisebb zárási szállítómagasságú szivattyú választásával • a statikus nyomás csökkentésével • A PD gőznyomás növelésével.

(1) (2) (3)

52

6. kérdés: A vízben levő hőenergia függ: • a víz tárolókapacitásától • a mozgatott víz tömegétől • az előremenő és visszatérő ág hőmérsékletkülönbségétől • a három megnevezett mennyiségtől együttesen 7. kérdés: A gravitációs fűtések jobban működnek: • kis csősúrlódási ellenállásnál • nagy csősúrlódási ellenállásnál. 8. kérdés: A biztonsági szelep • a rendszer légtelenítésére és szellőztetésére szolgál • véd a rendszerbeli nem megengedett nyomásterhelésektől • elektronikus szivattyú beépítésénél nincs jelentősége

(1) (2) (3) (4)

(1) (2)

(1)

(2) (3)

Konstrukciós jellemzők Kérdések a következő tématerületekhez: önfelszívó és normál szívású szivattyúk nedvestengelyű szivattyúk száraztengelyű szivattyúk

• • •

1. kérdés: A szívómagasság… • függ a légnyomástól • elméletileg 10,33 m • befolyással van a szállítómagasságra. 2. kérdés: Önfelszívó szivattyúkra igaz az állítás: • Képesek a szívóvezetéket légteleníteni. • A szívóvezeték lehetőleg rövid legyen. • Üzembe helyezés előtt fel kell tölteni őket. • Mindegyik előző pont helyes 3. kérdés: A nedvestengelyű szivattyúk választócső-terében a fűtési víz: • szolgál hűtésül és kenésül. • növeli a szállítómagasságot. • tulajdonképpen egyáltalában nem lenne szükséges. 4. kérdés: A nedvestengelyű szivattyú előnyei: • jó hatásfok. • magas fűtési kör hőmérsékletek. • nyugodt járás és hogy nem kell karbantartani. 5. kérdés: A száraztengelyű Inline szivattyú javasolt beépítési helyzetei: • függőleges tengellyel. • vízszintes tengellyel • tetszőleges helyzetben beépíthető, kivéve: motor alul.

(1) (2)

6. kérdés: Száraztengelyű szivattyúkat használnak (1) • kis térfogatáramokra (2) • nagy térfogatáramokra (3) • ha nincs motorkenés

(3)

(1) (2) (3) (4)

(1) (2) (3)

(1) (2)

7. kérdés: A szivattyú hatásfok a következők viszonya: • a nyomócsonk a szívócsonkhoz. • a hajtási teljesítmény a leadott teljesítményhez. • a leadott teljesítmény a felvett teljesítményhez 8. kérdés: Az örvényszivattyú legjobb hatásfokú pontjának helye a jelleggörbén a: • baloldali harmadban • középső harmadban • jobboldali harmadban 9. kérdés: A csúszógyűrűs tömítések… • szintetikus szálakból vagy kenderből van • tengelycsapágyak • száraztengelyű szivattyúknál alkalmazzák őket

(3)

(1) (2) (3)

53

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

Jelleggörbék Kérdések a következő tématerületekhez: • szivattyú-jelleggörbe • rendszer-jelleggörbe / csővezetéki jelleggörbe • munkapont

1. kérdés: A villamos meghajtó energia • nagy nyomásba alakul át • nyomásnövekedésbe és mozgásba alakul át • a hidraulikai energiából nyerhető

(1) (2) (3)

2. kérdés: A jelleggörbe tengelyein a következők szerepelnek: • függőlegesen a szállítómagasság, vízszintesen a térfogatáram • függőlegesen a térfogatáram, vízszintesen a szállítómagasság • függőlegesen az energia, vízszintesen a közeg

(1)

3. kérdés: A rendszer jelleggörbéje a következőt mutatja • az ellenállás növekedését a térfogatárammal. • A térfogatáram növekedését a nyomással • a térfogatáram változását a vízsebességgel

(1)

4. kérdés: A csősúrlódási ellenállás változása • lineáris a térfogatárammal • négyzetes a térfogatárammal • köbös a térfogatárammal.

(2) (3)

(2) (3)

(1) (2) (3)

54

5. kérdés: A fűtési keringető szivattyú szállítómagasságát a következőkre kell méretezni: • az épület magassága • a csőhálózat vesztesége • mindkét előbb említett jellemzőre

(1) (2) (3)

6. kérdés: A fűtési keringető szivattyú térfogatáramát a következőkre kell méretezni: • átlagos külső hőmérsékletre • a kívánt belső hőmérsékletre • a számított hőigényre

(1) (2) (3)

A szivattyúk illesztése a fűtési igényhez Kérdések a következő tématerületekhez: • az időjárás ingadozásai • a szivattyúk fordulatszámának szabályzása • fokozatmentes fordulatszám-szabályzás • szabályozási módok

1. kérdés: Egy épület fűtési igénye • mindig állandó • az évszakokkal változik • évről évre nő 2. kérdés: Megváltozott fűtési igény esetén • a termosztátszelepek szabályoznak • az ablakok szabályoznak: nyitva / csukva • szabályozódik a rendszernyomás

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

3. kérdés: A szivattyúk fordulatszáma változik: • hogy illeszkedjen a szükséges térfo(1) gatáramhoz. • hogy tehermentesítse a túláram(2) szelepet. • hogy korrigálja a hibás szivattyúmére(3) tezést 4. kérdés: A szivattyú fordulatszámának változtatása • mindig kézzel történik • mindig automatikusan történik • a felszereltségtől függően kézzel vagy automatikusan történik. 5. kérdés: A fokozatmentes fordulatszámszabályozás • jobb, mint a fokozatkapcsolás • rosszabb, mint a fokozatkapcsolás • eredménye ugyanaz, mint a fokozatkapcsolásé. 6. kérdés: Elektronikusan szabályozott keringetőszivattyúknál • be lehet állítani a hőigényt • be lehet állítani az élettartamot • be lehet állítani a szállítómagasságot

(1) (2) (3)

7. kérdés: ∆p-c = állandó nyomáskülönbség szabályzás • a térfogatáram állandó fordulatszámmal növelik • a fordulatszám a térfogatáramigényhez igazodik • a légüstben az előnyomás zárt rendszerben mindig állandó marad 8. kérdés: A csökkentett üzem automatikát (Autopilot) • egy időkapcsoló óra vezérli • a szobahőmérséklettől függ • csak hidraulikusan kiegyenlített rendszerben szabad engedélyezni 9. kérdés: A legújabb ECM (nagyhatásfokú) szivattyú technológia • a forgórész egy állandó mágnesből áll • a szokványos szivattyúkhoz képest az üzemi költségek akár 80 %-át is megtakaríthatja • a forgórész forgatása elektronikus kommutációval jön létre (frekvenciaváltó) • az 1 – 3 válaszok adják az ezidő szerint legtakarékosabb nedvestengelyű szivattyút.

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

55

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

(1)

(2)

(3)

(4)

Hozzávetőleges szivattyúméretezés Kérdések a következő tématerületekhez: • szivattyú térfogatáram • szivattyú szállítómagasság • szivattyú méretezés • hidraulikus kiegyenlítés

1. kérdés: Egy fűtési keringető szivattyú kiválasztásának alapja (1) • a megadott névleges méret (2) • az ár szempontok • a teljesítményadatok figyelembevé(3) tele 2. kérdés: A térfogatáram 100 %-kal való emelésével • kb. 2 %-kal csökken a fűtési teljesítmény • kb. 12 %-kal nő a fűtési teljesítmény • a fűtési teljesítmény nem változik 3. kérdés: A fűtési szivattyú méretezésénél kétség esetén • a kisebb szivattyút kell választani. • a nagyobb szivattyút kell választani • az olcsóbb szivattyút kell választani

(1) (2) (3)

(4)

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

4. kérdés: Egy vízszállító rendszerben a szivattyú szállítómagasságát a következőre kell méretezni • a geodetikus magasság (1) • a maradó kifolyási nyomásra (2) • a csősúrlódási ellenállásra (3) • az 1 … 3 mennyiségek összegére (4) 5. kérdés: Egy fűtési rendszerben a szivattyú szállítómagasságát a következőre kell méretezni • a geodetikus magasság (1) • a maradó kifolyási nyomásra (2) • a csősúrlódási ellenállásra (3) • az 1 … 3 mennyiségek összegére (4)

56

6. kérdés: Miért kell a fűtési rendszereket kiegyenlíteni? • Az optimális hőelosztás elérése érdekében • a rendszer zajtalanul kell, hogy üzemeljen • a fogyasztókat védeni kell a túl kevés vagy túl nagy hőellátás ellen • mind a három fenti válasz helyes és fontos 7. kérdés: Hogyan kell ismeretlen szállítómagasság-igény esetén helyesen beállítani az elektronikus szivattyút? • a legjobb egy másik ember segítségével • gondos légtelenítés és hidraulikai kiegyenlítés után • a szivattyú legalacsonyabb beállítási értékével kell kezdeni • úgy, hogy a legkedvezőtlenebb fűtőtest is kellően el legyen látva fűtési energiával • a beállítás akkor ér véget, amikor mind a négy pont teljesült

(1) (2) (3)

(4) (5)

Több szivattyú összekapcsolása Kérdések a következő tématerületekhez: • sorosan kapcsolt szivattyúk • párhuzamosan kapcsolt szivattyúk • csúcsterhelés üzem több szivattyúval

1. kérdés: Két szivattyú sorba kapcsolva • megkétszereződik a szállítómagasság • megkétszereződik a térfogatáram • a változások a rendszer-jelleggörbe helyzetétől függenek 2. kérdés: Szivattyúk sorba kapcsolásánál fennáll a veszély • generátoros üzem amikor a szivattyú turbinaként üzemel • a szivattyúteljesítmények kiegyenlítődnek • a rendszer hőellátása lecsökken

nyomáskülönbség jeladó szabályzó készülék

(1) (2) (3)

(1) (2) (3)

6. kérdés: Hogyan nevezik azt a szabályozási módot, amikor a jeladót a kapcsolókészüléktől távol helyezik el a rendszerben? • súlyponti szabályzás • nehézkes szabályzás • gyengeponti szabályzás

(1) (2) (3)

7. kérdés: Mire kell ügyelni a szivattyúk vezérlőkészülékkel ellátott párhuzamos kapcsolása esetén? • a szivattyúk legyenek egyforma nagyok • csak lassú járásúak lehetnek • csak gyors járásúak lehetnek

(1) (2) (3)

3. kérdés: Két szivattyú párhuzamosan kapcsolva: • megkétszereződik a szállítómagas(1) ság (2) • megkétszereződik a térfogatáram • a változások a rendszer(3) jelleggörbétől függenek 4. kérdés: Ikerszivattyúk a következőképpen üzemeltethetők: (1) • főleg tartalék üzemben (2) • főleg párhuzamos üzemben • választhatóan mindkét üzemmódban. (3) 5. kérdés: Nagy rendszerekben a szükséges szivattyúteljesítmény több szivattyúra való felosztása (1) • csökkenti az üzemeltetési költséget (2) • megnöveli a szivattyúk élettartamát (3) • Az 1 és 2 kijelentések igazak

57

Törvényes mértékegységek, kivonat örvényszivattyúkhoz fizikai mennyiség

betűjel törvényes mértékegységek SI mértékegysé- egyéb törvényes gek mértékegységek (nem teljes)

hossz

l

m

térfogat

V

m3

térfogatáram Q V idő t

m3/s

fordulatszám n tömeg m

1/s kg

s

méter

km, dm, cm, mm, µm dm3, cm3, mm3, liter (1 l = 1 dm3) m3/h, l/h

szekundum s, ms, µs, ns, … másodperc min, h, d 1/min, (min-1) kilogramm g, mg, µg, tonna (1 t = 1 000 kg)

nem megengedett mértékegységek

köbméter, köbdeciméter

font, mázsa

ρ

kg/m3

erő

F

N

Newton (=kg m/s2)

kN. mN, µN

kp, Mp, …

nyomás

p

Pa

Pascal (= N/m2) Joule (= Nm = Ws) méter

bar (1 bar = 105 Pa) kJ, Ws, kWH, … 1 kWh = 3600 kJ

kp/cm2, at, m v.o., torr, … kp m, kcal, cal

Watt (= J/s = N m/s) Kelvin

J

teljesítmény

P

W

Hőmérsékletkülönbség

T

K

m

megjegyzések

m

alapegység

m3 m3/s, l/s s

sűrűség

energia, W, munka Q hőmennyiség szállítóH magasság

javasolt mértékegységek

kg/dm3

1/min, (min-1) kg alapegység Kereskedelmi áru tömegét súlynak is nevezik. kg/m3, a „fajsúly” kifejezés kg/dm3 nem használandó, mert kétértelmű N 1 kp = 9,81 N. A súlyerő az m tömeg és a helyi g nehézségi gyorsulás bar 1 at = 0,981 bar =9,81 • Pa J és kJ 1 kp m = 9.81 J 1 kcal = 4,1868 kJ

m folyadék oszlop

m

MW, kW

kp m/s, LE

kW

°C

°K, fok

K

58

alapegység

A szállítómagasság a szállított közeg tömegegységébe vezetett munka J = Nmben, ezen tömegegység súlyára vonatkoztatva. 1 kp m/s = 9,81 W 1 LE = 736 W alapegység

Információs anyagok

rendszerismeret

tervezési segédletek

termékkatalógusok

szemináriumok

alapismeretek Ezeket az információs anyagokat a következő oldalakon szereplő megrendelő űrlapok kitöltésével igényelheti.

59

A Wilo AG nagy gondossággal dolgozta ki az ebben a dokumentumban szereplő szöveget. Hibák mindazonáltal nem zárhatók ki. A kiadó felelőssége, bármilyen okból is, ki van zárva. Copyright 2005 WILO AG, Dortmund Ez a dokumentum és minden része szerzői jogvédelem alatt áll. A WILO AG engedélye nélkül a szerzői jogi törvény szűk korlátain kívüli bármilyen felhasználása nem megengedett és büntethető. Ez különösen érvényes a sokszorosításra, fordításra, mikrofilmre vitelre, egyéb módon való feldolgozásra, úgymint elektronikus rendszerben való tárolás és szerkesztés. Ez érvényes egyedi ábrák kivételére és szövegek kivonatos alkalmazására. 4. átdolgozott és aktualizált kiadás

63

Pumpen Intelligenz.

WILO Magyarország Kft. Központ és Közép-Magyarországi régió 2045 Törökbálint, Torbágy u. 14. www.wilo.hu • E-mail: [email protected] Tel: +36 23 889 500 Telefax: +36 23 889 599

Árlista 2011.

Budapest, Pest megye Dunától keletre eső része Szerényi Zoltán Ld: Észak-Magyarországi Iroda

Pumpen Intelligenz.

Észak-Magyarországi Iroda Budapest, Pest megye Dunától keletre eső része Nógrád- és Heves- megye Szerényi Zoltán Tel: 30/229-6317 E-mail: [email protected]

Déldunántúli Iroda Somogy-, Tolna és Baranya megye 7624 Pécs, Besenyő u. 3/3. Kirsching Gábor Telefon: 30/655-5098 Fax: 72/785-580 E-mail: [email protected]

Északkelet-Magyarországi Iroda Borsod-Abaúj-Zemplén, Hajdú-Bihar, Szabolcs-Szatmár-Bereg megye 4034 Debrecen, Félegyházi T. u. 23. Andorkó Zoltán Telefon: 30/919-8766 Fax: 52/535-657 E-mail: [email protected]

Nyugat-Magyarországi Iroda Zala-, Vas-, és Győr-Moson-Sopron megye (90.. ir. sz. kivételével) 8900 Zalaegerszeg, Tüttő Gy. u. 3. Kovács Sándor Telefon: 70/932-5388 Fax: 92/316-373 E-mail: [email protected]

Délkelet-Magyarországi Iroda Jász-Nagykun-Szolnok, Csongrád-, Békés- és Bács-Kiskun megye 2310 Szigetszentmiklós, Géza F. u. 23/a. Kosina Péter Telefon: 30/919-8767 Fax: 23/889-599 E-mail: [email protected]

Északnyugat-Magyarországi Iroda Budapest, Pest megye Dunától nyugatra eső része Komárom-Esztergom, Veszprém-, Fejér- és Győr-Moson-Sopron megye (90.. ir. sz.) 2890 Tata, Jázmin u. 4. Fekete Béla Telefon: 30/919-2121 Fax: 34/479-325 E-mail: [email protected]

K/Wilo Árlista 2011. 8. 1.

Wilo árlista 2011.

Budapest, Pest megye Dunától nyugatra eső része Fekete Béla Ld: Északnyugat-Magyarországi Iroda

Szivattyúk, szivattyúrendszerek és tartozékok fűtés, hűtés, klíma, vízellátás és szennyvíz berendezések Áraink ÁFA nélküli listaárak

Érvényes: 2011. augusztus 1-től visszavonásig

A szivattyútechnika alapjai

Recommend Documents