Thermostatventile: Auslegung V-exact II

​​​​​​​Auslegungsbeispiel mit V-exact II



Abb. 69: Heimeier V-exact II Thermostat-Ventilunterteil mit Präzisions-Voreinstellung​.


1. Das Prinzip
Konstruktiv handelt es sich bei der Voreinstellung in Thermostatventilen um Drosseleinrichtungen, die, in Flußrichtung betrachtet, dem eigentlichen Regelquerschnitt nachgeschaltet sind.

Die Drosseleinrichtung unterliegt diversen Kriterien, die bei der Konstruktion zu beachten sind:

  • ​ Geräuschentwicklung
  •  Verschmutzung
  •  Genauigkeit/Toleranzen

Die Forderung von geringsten Durchflusstoleranzen wird besonders im Bereich der​ Fernwärme deutlich, da dort die Begrenzung bzw. Einhaltung der Heizwassermassenströme die Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Betrieb durch Einhaltung der vorgesehenen Spreizung bzw. niedrigen Rücklauftemperatur schafft.


Abb. 70


2. Die Bedienung
Von weiterer Bedeutung ist die Handhabung der Voreinstellung. Folgende Anforderungen stehen im Vordergrund:​
 
  •  Einstellung in Sekundenschnelle
  •  ablesbar
  •  manipulationsgeschützt

Bei den IMI Heimeier Thermostat-Ventilunterteilen V-exact II mit genauer Voreinstellung erfolgt die ​Einstellung mittels Schlüssel. Dieser wird auf das Ventiloberteil aufgesetzt, der vorgesehene Wert durch Drehen eingestellt und anschließend abgezogen.

Die Voreinstellung kann stufenlos zwischen 1 und 8 gewählt werden. Werkseitig ist das Ventil auf ​maximalen Durchfluss, also auf Position „8“ eingestellt. Dadurch wird ein problemloses Spülen​​und Entlüften der Anlage gewährleistet.


Abb. 71: Mit dem Schlüssel kann nur der Fachmann die 
Einstellung vornehmen oder verändern. Ohne Werkzeug ist eine Manipulation durch Unbefugte ausgeschlossen.

3. Das Diagramm
Das Druckverlust/Durchflussdiagramm zeigt​ die Zusammenhänge zwischen Druckverlust, Durchfluss und Voreinstellung. Ausgehend vom benötigten Durchfluss und einem zur Verfügung stehenden Differenzdruck ergibt sich die jeweilige Voreinstellung. Da es sich beim Thermostatventil um einen Proportionalregler handelt, ist darüber hinaus noch die Regeldifferenz Xp zu berücksichtigen. Diese wird entsprechend EnEV bzw. DIN V 4701 - 10 entweder mit Xp = 1 K oder Xp = 2 K vom Planer festgelegt.

​​​
Abb. 73: Druckverlust-/Durchflussdiagramm für Thermostatventil-Unterteil V-exact ll mit Thermostat-Kopf



4. Dimensionierung
Die Ermittlung der jeweiligen Ventil-voreinstellung erfolgt entweder anhand  eines Druckverlust-/Durchflussdiagrammes oder der Kv-Werte-Tabelle. Dazu wird ausgehend von der zu liefernden Leistung und der projektierten Spreizung nach der Formel



der Durchfluss ermittelt.


​Werte-Tabelle für Thermostatventil-Unterteil V-exact ll DN 10 - DN 20 mit Thermostat-Kopf


Je nach Aufbau des Rohrnetzes kann der Druckverlust des Ventils bei der jeweiligen
Ventilvoreinstellung pauschal angenommen werden, oder er wird errechnet. Wie bereits zuvor
(Kapitel Einregulierung, 2.3 Anlagen mit voreinstellbaren Thermostatventilen) beschrieben, ist die pauschale Betrachtung ΔpV = 100 mbar in kleinen Anlagen mit kurzen Leitungswegen oder
​entsprechenden Anlagenabschnitten nach einem Differenzdruckregler ausreichend genau.


Abb. 72: Anlagenskizze.

Das nachfolgende Beispiel zeigt die Ermittlung der Ventilvoreinstellposition unter Berücksichtigung des jeweiligen Druckverlustes der Rohrleitungen. 

Diese Vorgehensweise wird für Anlagen mit langen Leitungswegen und/oder großen Unterschieden bei den jeweiligen Durchflüssen empfohlen. 

Im ersten Schritt wird die erforderliche Pumpenförderhöhe ΔpP anhand des ungünstigsten Stromkreises ermittelt.
 
Für das Thermostat-Ventilunterteil wird der Druckverlust bei maximaler Voreinstellung​ V = 8 ermittelt. In unserem Beispiel ist der ungünstigste Stromkreis der Weg zur Versorgung des Heizkörpers HK 102. Zur Versorgung wird ein Durc​hfluss von 150 kg/h benötigt. Der Druckverlust über das Thermostat-Ventilunterteil V-exact II bei Voreinstellung 8 wird dazu aus dem Druckverlust-/Durchflussdiagramm abgelesen, erbeträgt im Beispiel ΔpV = 5 kPa. Alternativkann der Druckverlust aber auch unter
beträgt im Beispiel ΔpV = 5 kPa. Alternativkann der Druckverlust aber auch unter Zugrundelegung des Kv-Wertes berechnet​ werden.

Die Rohrleitungs- und sonstigen Widerstände ∑R x l + Z kommen z.B. aus einer Rohrnetzberechnung dazu und betragen in unserem Beispiel 9 kPa.
Die erforderliche Pumpenförderhöhe beträgt dann

ΔpP = 5 kPa + 9 kPa = 14 kPa.
Für die weiteren Heizkörper wird jetzt der am Thermostat-Ventilunterteil zur Verfügung stehende Differenzdruck ermittelt.


Angenommen, die Summe aus Rohrnetz und sonstigen Widerständen im Stromkreis über Heizkörper HK 1 betragen 6 kPa, so stehen für das Thermostat-Ventilunterteil noch 8 kPa zur Verfügung.
Der erforderliche Massenstrom für die zu liefernde Leistung 1570 W beträgt 90 kg/h. Der Schnittpunkt aus Massenstrom und Druckverlust ergibt dann die Voreinstellung 5.
In der Tabelle sind die Ergebnisse für das gesamte Beispiel zusammengeführt.


Ergebnistabelle
Thermostatventile: Auslegung V-exact II