Motorlu Vanalar ve Seçim Kriterleri

17 Mayıs 2018 Dergi: Mayıs-2018

Yazan: Emrah Çelik, Ürün Müdürü, Siemens Türkiye

Siemens motorlu vana sekil 1

Şekil 1. Siemens Motorlu Vana Portföyü

Strok (Lineer) vanalar

Strok vanalar kapama, akış regülasyonu veya akışkan karışımı çok çeşitli uygulamalarda kullanılır. Strok vanalar ağırlıklı olarak havalandırma ve iklimlendirme uygulamaları, enerji üretimi, dağıtımı veya tüketiminde kullanılır.

Avantajlar

- Yüksek sıcaklık ve basınç gibi zor koşullar altında bile yüksek güvenilirlik ve uzun servis ömrü

- Hızlı kurulum ve servis sırasındaki kolay tamir için işletme ve pozisyonun görüntülenmesi

- Siemens laboratuvarlarında sertifikalandırılan ürün kalitesi

- Geçmiş yıllarda geriye dönük uyumluluk sayesinde basit sistem modernizasyonu

Siemens motorlu vana sekil 2

Şekil 2. Siemens Strok (Lineer) Vanalar

siemens motorlu vana tablo

Uygulamalar

- Yerden ısıtma

- Radyatör

- Soğuk tavan

- VAV

- Fan coil

- Zon kontrol

- İçme suyu

- Isıtma grupları

- Klima santralleri

- Bölgesel ısıtma

- Kazan

- Chiller

Ek özellikler

- İçme suyu sertifikalı (VXG41..)

- Bypass üç yollu vana

- Isı transfer akışkanları için uygun

- Tüm kontrol sinyalleri ile çalışabilen motorlar

- Yay geri dönüş özelliği olan motorlar

siemens motorlu vana sekil 3

Şekil 3. Motorlu Vana Uygulamaları

Vana seçerken dikkat edilmesi gerekenler

Debi (Q)

- Vana içerisinden, birim zamanda geçen su miktarıdır. Genelde m³/h ya da l/h cinsinden belirtilir.

- Debi suyun aktığı kesit alanı (boru, vana) ve suyun akış hızı ile doğru orantılıdır. Su akarken geçtiği kesitin alanın değişmesiyle debi değişmez. Bu yüzden V1=V2’dir. V2’de küçülen kesit alanıyla suyun hızı artmış olur.

- Suyun akış hızının artmasıyla iki nokta arasındaki basınç farkı da (∆p; kPa/bar) artar.

- Vana seçilirken asıl dikkat edilmesi gereken, bu hız artışından kaynaklanan basınç kaybını belirli bir seviyenin altında tutmaktır. Yüksek basınç kayıbı, vananın kontrol kabiliyetinin azalmasına, vanadan ses çıkmasına ve motorun kapatamamasına neden olur. Genelde bu değerin 0,15-0,25 bar arasında olması istenir.

siemens motorlu vana sekil 4

Şekil 4. Debi (kesit alanı ve su hızı ile doğrı orantılıdır)

kvs

- kvs, vanadan 1 bar basınç kaybı altında geçen debi miktarıdır.

- Vananın kvs’si ne kadar yüksek olursa aynı debide oluşan fark basıncı o kadar az olur. Bir diğer deyişle, vana aynı su miktarını (debi) daha az direnç göstererek geçirebilir. Bu vananın iç yapısının akışa daha elverişli tasarlandığını gösterir.

siemens motorlu vana sekil 5

Şekil 5. Kv ve Fark basıncı

Sıcaklık farkı ∆T

Soğutma ve ısıtma hatlarında kullanılan vanalarda debiyi belirleyen faktörlerden biri de, gidiş ile dönüş suyu arasındaki sıcaklık farkıdır. Sıcaklık farkının düşmesiyle gerekli su debisi artacaktır. Aynı seviyede enerji (Kw)’nin sisteme verilebilmesi için daha çok su miktarına ihtiyaç duyulacaktır. Bu yüzden, genelde 5 derece olan sıcak farkı, soğutma hatlarındaki debinin ısıtmadan daha yüksek olmasına neden olur.

Q = m.c. ∆T (deltaT azaldıkça, aynı Q(kw) için m(m³/h) artacaktır.

Basınç Sınıfı

- Vananın dayanabildiği statik basınç değerini gösterir. Tesisatta bu değer, binanın yüksekliği ve pompanın basma yüksekliği gibi faktörlerle belirlenir.

- PN6, PN16, PN25, PN40 v.s. gibi değerler bar cinsinden vananın basınç dayanımlarıdır.

- Bu değerin, fark basıncı (deltaP) ve debi ile bir ilgisi yoktur. Vananın kapatma kabiliyeti bu değerden etkilenmez.

siemens motorlu vana sekil 6

Şekil 6. Statik Basınç

Maks. Sıcaklık dayanımı

- Vananın dayanabildiği maksimum sıcaklık değeridir. (90ºC, 130ºC vs.)

Vana tipi

- Strok (Lineer): Vana milinin lineer bir çizgi üzerinde hareket ettiği vanalardır.

- Rotary: Vana milinin bir eksen üzerinde döner hareket (rotasyon) ettiği vanalardır.

siemens motorlu vana sekil 7

Şekil 7. Strok (Lineer) ve Rotari Vanalar

Akış Karakteristiği

- Lineer: Vana açıklığı ile akış oranı eşittir. Örneğin vana %50 açıklıkta iken, maksimum debinin %50’si geçer.

- Eşit Yüzdesel: Bu tip vanalarda debi miktarı vananın açıklığı ile artar. Örneğin vana %50 açıklıkta iken debinin %20’si geçer. Vana ilk açıldığında, açıklığına oranla daha az debi geçirirken, açıklık arttıkça debi artış hızı da artar.

- Hızlı açılan: Bu tip vanalarda, eşit yüzdesel vanaların tersine, debinin artış hızı vana açıklığı ile azalır. Örneğin vana %50 açıklıkta iken debinin %80’i geçer. Vana ilk açıldığında, açıklığına oranla daha fazla debi geçirirken, açıklık arttıkça debi artış hızı azalır.

siemens motorlu vana sekil 8

Şekil 8. Akış Karakteristiği

siemens motorlu vana sekil 9

Şekil 9. Örnek Hesaplama

Motor seçerken dikkat edilmesi gerekenler

Vana tipi;

Vana tipine uygun motor seçilmelidir.

- Lineer motor

- Rotary motor

Lineer motor;

- Strok boyu (mm) – Vana milinin tam açık ve tam kapalı halde iken hareket ettiği mesafedir.

- Kapama basıncı (kPa) – Vananın kapatabildiği maksimum basınç kaybıdır. (deltaP)

- Kapama kuvveti (N) – Vana milinin kapama için uyguladığı kuvvettir. Kapama kuvveti arttıkça vananın maksimum kapayabildiği basınç ta artar.

- Kontrol tipi – on/off, 0..10V oransal, 3-nokta yüzer

- Diğer faktörler – bağlantı ölçüleri, IP koruma sınıfı, maks. sıcaklık, işletme gerilimi (Örn. AC 24V), motor tipi (elektrikli, termal, manyetik, hidrolik), yedek anahtar (aux. Switch)

Rotary motor;

- Tork (Nm); Vananın rotasyon hareketi sırasında uyguladığı kuvvetle orantılıdır.

- Kapama basıncı (kPa) – Vananın kapatabildiği maksimum basınç kaybıdır. (deltaP)

- Kontrol tipi – on/off, 0..10V oransal, 3-nokta yüzer

Basınçtan bağımsız kombine vanalar (PICV)

Şekil 10. Siemens PICV vanalar

Avantajlar

- Kolay planlama ve enerji-verimli HVAC sistemlerinin devreye alınması

- Kesintisiz debi ve yüksek fark basınç aralığı sayesinde esnek planlama

- Basit boyutlandırma, ayarlama, basitleştirilmiş hidrolik balanslama ve kolay devreye alma

- Bağımsız basınç kontrolü sayesinde sistem genişletilmesi için ideal

siemens motorlu vana tablo 2

Uygulamalar

- Radyatör

- Soğuk tavan

- VAV

- Fan coil

- Zon kontrol

- Isıtma grupları

- Klima santralleri

- Bölgesel ısıtma

Ek özellikler

- Tüm kontrol sinyalleri ile kullanılabilen motorlar

- Yay geri dönüş özelliği olan motorlar

Yeni ve eski hidrolik dizayn karşılaştırması

Eski-geleneksel hidrolikler

Eskiden kullanılırdı. Günümüzde hâlâ bazı kullanım alanları bulunmaktadır.

Isıtma serpantinleri:

3 yollu vana enjeksiyon devresi

Sağlanan havanın sıcaklığı geleneksel 3 yollu vana ile kontrol edilir. Birincil ve ikincil devreye kurulan bir manuel balans vanası ile hidrolik dengenin kurulması sağlanır.

Sonuç:

Hesaplama ve ayarlama gerektirdiği için hidrolik balansın sağlanması çok fazla efor gerektirir. Ayrıca, sadece boyutlandırma doğru ise verimli çalışır.

siemens motorlu vana sekil 11

Şekil 11. Eski tip tesisatlar

Yeni-modern hidrolikler

Günümüzde birçok farklı alanda kullanılmaktadır.

Gelecekte de kullanımının artırılması için öneriler yapılmaktadır.

Isıtma serpantinleri:

2 yollu vana enjeksiyon devresi (PICV)

Isıtma serpantininin sıcaklığı bir enjeksiyon devresi ve PICV kullanılarak belirlenir. Bu durumda, birincil devrede hat kontrol vanası gerekli değildir.

Sonuç:

Kompleks hidrolik balans hesaplamaları gerektirmez. Ayrıca, birincil devrede kontrol vanaları bulunmaz.

siemens motorlu vana sekil 12

Şekil 12. Yeni tip tesisatlar

Şekil 13. Siemens PICV vana yapısı

Kombine Vana Seçim Kriterleri

- Talep edilen debi (l(h): Fan-coil örneğinde genel olarak ısıtma ve soğutma yükleri verilir. Q= m.c.deltaT formulünden yüke karşılık gelen debi miktarı hesaplanır. Kombine vana tablosundan uygun hat çapına denk gelen kombine vana debiye göre seçilir.

siemens motorlu vana sekil 14

Şekil 14. Siemens PICV teknik verileri

- Minimum deltaP (∆Pmin – kPa): Kombine vananın basınçtan bağımsız sabit debi sağlayabilmesi için gerekli minimum basınç kaybıdır. Kombine vanaların min. basınç kayıpları ne kadar düşük olursa pompaya o kadar az yük biner.

siemens motorlu vana sekil 15