Ανάλυση και προσομοίωση υδραυλικής εξισορρόπησης δικτύου σωληνώσεων συστημάτων HVAC σε εργαστηριακή συσκευή

Βαθιώτη, Μαρία Αγγελική

Analysis and simulation of hydronic balancing of the pipeline network of the HVAC systems in lab device

Διπλωματική εργασία

Author

Βαθιώτη, Μαρία Αγγελική

Date

2021-10-08

Advisor

Νάζος, Αντώνιος

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ - ΒΑΘΙΩΤΗ.- FINAL.pdf (3.217Mb)

Keywords

Συστήματα HVAC ; Υδραυλική εξισορρόπηση ; Βαλβίδες στραγγαλισμού ; Εξοικονόμηση ενέργειας ; Μηχανική ρευστών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία διαπραγματεύεται την έννοια της υδραυλικής εξισορρόπησης συστημάτων θέρμανσης, αερισμού και κλιματισμού. Αυτή αφορά στην ανάλυση και προσομοίωση της υδραυλικής εξισορρόπησης ενός δικτύου σωληνώσεων τέτοιας μορφής συστημάτων, σε διάταξη εργαστηρίου. Ένα σωστά ισορροπημένο σύστημα ορίζεται ως εξής: «Ένα σωστά ισορροπημένο υδραυλικό σύστημα είναι αυτό, το οποίο παρέχει συνεχώς τον κατάλληλο ρυθμό μεταφοράς θερμότητας σε κάθε χώρο, ο οποίος εξυπηρετείται από αυτό, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η θερμική άνεση των ενοίκων». Επιπλέον, σκοπός της εξισορρόπησης είναι η αποφυγή προβλημάτων που δημιουργούνται από τη μη σωστή κατανομή της θερμότητας στους διάφορους εξυπηρετούμενους χώρους, όπως είναι οι ρωγμές που μπορεί να εμφανιστούν στις σωληνώσεις, η εμφάνιση υγρασίας στην τοιχοποιία, τα προβλήματα υγείας στους ενοίκους κλπ. Η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε εξομοιώνει υδραυλικό μονοσωλήνιο σύστημα θέρμανσης με τέσσερις κλάδους, οι οποίοι αφορούν τέσσερις ξεχωριστούς θερμαινόμενους χώρους. Από το απαιτούμενο θεωρητικό θερμικό φορτίο του κάθε χώρου, υπολογίζεται η παροχή θερμού νερού που απαιτείται για τον κάθε χώρο. Η υδραυλική εξισορρόπηση του συστήματος πραγματοποιείται με τη χρήση της θεωρητικά υπολογιζόμενης απαιτούμενης παροχής θερμού νερού του κάθε κλάδου. Στο πείραμα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις της πτώσης πίεσης των κλάδων στη στραγγαλιστική βαλβίδα καθενός από αυτούς, των παροχών για τις διάφορες θέσεις ρύθμισης των στραγγαλιστικών βαλβίδων χωρίς εξισορρόπηση του συστήματος. Τέλος, πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων του εξισορροπημένου και μη εξισορροπημένου συστήματος. Η χρήση αυτοματοποιημένου συστήματος εξισορρόπησης ελεγχόμενου από κεντρική μονάδα, συμβάλλει στην εύρυθμη λειτουργία του συστήματος, την εξοικονόμηση ενέργειας, την άνεση των ενοίκων και την αποτροπή της αυθαίρετης παρέμβασης για τη ρύθμιση αυτού από τους χρήστες.

Abstract

This diploma thesis deals the concept of hydraulic balancing of heating, ventilation and air conditioning systems. This concerns the analysis and simulation of the hydraulic balancing of a network of piping of such systems, in a laboratory layout. properly balanced system is defined as follows: "A properly balanced hydraulic system is this, which continuously provides the appropriate rate of heat transfer in each area, which is served by it, so as to ensure the thermal comfort of the occupants." In addition, the purpose of balancing is to avoid problems created by the improper distribution of heat in the various areas served, such as cracks that may appear in the pipes, the appearance of moisture in the masonry, health problems in the occupants, etc. The experimental device used simulates a hydraulic monotube heating system with four branches, which concern four separate heated areas. From the required theoretical thermal load of each area, the hot water supply required for each area is calculated. The hydraulic balancing of the system is carried out using the theoretically calculated required hot water supply of each branch. In the experiment, measurements were made of the pressure drop of the branches in the ballast valve of each of them, the benefits for the various adjustment positions of the ballasts without balancing the system. Finally, the results of the balanced and unbalanced system were compared. The use of an automated balancing system controlled by a central unit, contributes to the proper functioning of the system, energy savings, the comfort of the occupants and the prevention of arbitrary intervention for its regulation by the users.