Nová funkce fancoilového regulátoru FCR013 pro řízení šesticestných ventilů

U zařízení s fancoily se často používají výměníky střídavě pro vytápění i chlazení. V klasickém dvoutrubkovém zapojení s přepínáním (change-over) musí celá budova (nebo přinejmenším větev) pracovat s jedním typem energie – buď umí vytápět, nebo chladit. V moderních budovách jsou ovšem požadavky na vytápění a chlazení v místnostech často velmi rozdílné až protichůdné, a právě v těchto případech může pomoci nasazení čtyřtrubkového systému s jedním výměníkem. Základní principy jsou popsány v článku https://vytapeni.tzb-info.cz/mereni-a-regulace/18753-rizeni-vykonu-lehkych-stropnich-vymeniku-tepla-dil-1, velmi elegantní je v těchto případech nasazení šesticestného ventilu. Ten ale vyžaduje zvláštní řídicí signál: v jedné sekvenci 0…10 V je část vyhrazena pro topení a část pro chlazení. Mezi nimi je pásmo necitlivosti. Sekvence je tedy rozdělena na tři pracovní části:

  • sekvence topení (H 100% … H 0%)
  • pásmo necitlivosti (H 0% … C 0%)
  • sekvence chlazení (C 0% … C 100%).

Pozice počátečních a koncových bodů jednotlivých částí určují čtyři konstanty. Jejich hodnoty jsou nastavitelné, aby bylo možné výstup připojit na libovolný typ pohonu šesticestného ventilu.  V modbusové tabulce FCR013 je najdeme v registrech 149 až 152, pro každý výstup AO1 a AO2 zvlášť.

sekvenceSekvence topení a chlazení ve výstupním signálu regulátoru

Pokud chceme, aby výstup AO1 nebo AO2 pracoval v režimu pro šesticestný ventil, je nutné ho nastavit v modbusovém registru 148. Výchozí nastavení je 0,5…4,5 V pro topení a 5,5…9,5 V pro chlazení. V případě, že není aktivní ani sekvence topení, ani sekvence chlazení, je výstup v polovině mezi nulovými hodnotami pro topení a chlazení, ve výchozím stavu bude tedy na výstupu 5 V. Každý z výstupů má samostatné nastavení parametrů. Podrobnosti jsou uvedeny v modbusové tabulce FCR013. V nastavení regulátoru FCR013 se hodnoty napětí zaokrouhlují na 0,1 V.

U různých výrobců ventilů a pohonů najdeme různou logiku nastavení pohonů: někdy je nižší rozsah napětí určen pro topení, jindy pro chlazení, u některých typů pohonů lze sekvence otočit, obvykle nastavením DIP switchů. Před instalací je proto dobré zkontrolovat, jaké je výchozí nastavení pohonu, a podle toho buď upravit parametry v FCR013, nebo požadované nastavení na pohonu popsat v realizačním projektu.

Například u ventilu Siemens VWG41.20-1.6-2.5  (DN20) vypadá charakteristika takto:

siemens

Obr.: Charakteristika ventilu VWG41.20-1.6-2.5 (Zdroj: Siemens)

Všimněme si, že pro topení (A-C) má ventil jinou hodnotu Kv než pro chlazení (B-C). Souvisí to s tepelným výkonem výměníku – při topení má médium větší teplotní spád a proto pro požadovaný výkon stačí menší průtok. Ventil se nasazuje ve spojení s pohonem např. GDB161.9E, jehož závislost úhlu natočení na řídicím napětí je lineární. Ventil má napájení 24 V, řízení 0…10 V, nutno použít adaptér ASK77.3.

Jednotlivé body pro nastavení FCR013 a pohon 0…10 V pak spočítáme takto:

napětí [V] = úhel [°] / 90 * 10

Podobně pro pohon 2…10 V platí následující vztah:

napětí [V] = úhel [°] / 90 * 8 + 2

a tedy u GDB161.9E:

bod úhel napětí pro 0…10 V
H 100% 15 ° 1,66 V
H 0% 40 ° 4,44 V
C 0% 50 ° 5,55 V
C 100% 75 ° 8,33 V

Tab.: Body pro nastavení FCR013 pro VWG41.20-1.6-2.5 s pohonem GDB161.9E

Pozor, ventil stejné řady, ale s DN10, má charakteristiku jinou! (Body jsou v úhlech 15 °, 30 °, 60 ° a 75 °, viz katalogový list ventilu.) Při projektování a uvádění do provozu toto vždy ověřte u dodavatele ventilů a pohonů a podle toho nastavte příslušné konstanty v regulátorech.

Ventily Belimo R30…B2 mají pro změnu jako první sekvenci doporučenou sekvenci chladicí:

belimo_kl

Obr. Belimo, charakteristika ventilu R30…B2 (Zdroj: Belimo)

Tabulka s parametry FCR013 pak vypadá takto (vhodný pohon Belimo LR24A-SR je řízen napětím 2…10 V):

bod úhel napětí pro 2…10 V
H 100% 90 ° 10,00 V
H 0% 60 ° 7,33 V
C 0% 30 ° 4,66 V
C 100% 0 ° 2,00 V

Tab.: Body pro nastavení FCR013 pro R30…B2 s pohonem LR24A-SR

Dalším zástupcem rodiny šesticestných ventilů je VBG6 firmy Honeywell. Podobně jako v předchozích případech, v katalogovém listu zjistíme úhly natočení, které odpovídají jednotlivým bodům, a spočítáme příslušné parametry. Vlevo je sekvence chlazení, vpravo topení. Všimněme si, že smysl otáčení ventilu je proti směru hodinových ručiček – čím více otáčíme doleva, tím větší úhel.

honeywell_ventil

Obr. Charakteristika ventilu VBG6 (Zdroj: Honeywell)

Nesmíme zapomenout na nastavení pohonu, pokud to pohon umožňuje. Na obrázku vidíme výchozí nastavení pohonu Honeywell MR6-024-010 pro šesticestný ventil Honeywell VBG6.

honeywell

Obr. Nastavení pohonu Honeywell MR6-024-010 (Zdroj: Honeywell, zvýraznění: autor)

Výchozí parametry jsou označeny červeně a v tomto nastavení nám vyhovují, až na směr otáčení. Viz obrázek s pozicemi výše: z 0 °do 90 ° se ventil otáčí proti směru hodinových ručiček. Máme dvě možnosti: buď na pohonu přepneme směr otáčení (DIP1 = OFF), nebo nastavíme parametry v FCR013 tak, aby 10 V odpovídalo 0 °.

bod úhel napětí pro DIP1 = OFF napětí pro DIP1 = ON
H 100% 80 ° 8,88 V 1,11 V
H 0% 58 ° 6,44 V 3,55 V
C 0% 32 ° 3,55 V 6,44 V
C 100% 10 ° 1,11 V 8,88 V

Tab.: Body pro nastavení FCR013 pro VBG6 s pohonem MR6-024-010

Z praktického hlediska bude vhodnější nechat na pohonu výchozí nastavení přepínačů a upravit parametry v FCR013. Při výměně pohonu není potřeba vůči výchozímu stavu nic přenastavovat, zatímco při výměně regulátoru se beztak přehrává celá sada parametrů – požadované hodnoty, nastavení logiky vstupů atd.

Poznámka na závěr: s přesnými začátky a konci sekvencí to nebude tak kritické, protože pohony stejně mají určitou hysterezi. Proto je také pásmo necitlivosti tak velké, vlastně třetina až čtvrtina pracovního rozsahu pohonu. Jde především o to, aby při nulovém požadavku na energii nebyl pohon v pozici, která představuje nenulový průtok. To by měla splňovat funkce přechodu na střed pásma necitlivosti. Přesnou regulaci teploty v místnosti nakonec zajistí PI algoritmus v FCR013, který díky zpětné vazbě od čidla teploty v prostoru „dotáhne“ pozici tak, aby skutečná teplota přesně odpovídala požadované. Musíme především dobře dohlédnout na to, aby byl dodržen požadovaný smysl otáčení, a při uvádění do provozu ověřit, zda při požadavku na topení skutečně do registru proudí horká voda a naopak. Kontrolujeme tím práci nejen svou, ale i dodavatelů topení a chlazení.