Tlakovo nezávislé 2-cestné regulačné ventily

Kvapalinové chladiace systémy s centralizovaným rozvodom chladenej vody k tzv. „vodným“ (CW = chilled water) presným klimatizačnými jednotkám sú obľúbenou voľbou pre chladenie veľkých dátových centier. Je to predovšetkým kvôli dobre škálovateľnosti vnútorných CRAC jednotiek a relatívne jednoduchej hydraulickej sieti rozvodov.

Okrem samotného vodného chladiča a ventilátorov je principiálnou súčasťou presnej CW jednotky aj regulačný ventil. V minulosti sa používali buď 3-cestné alebo 2-cestné regulačné ventily v závislosti od navrhnutého typu hydraulického systému a použitého čerpadla (s variabilným alebo konštantným prietokom). Už však nejaký čas sa ako 2-cestné regulačné alebo uzatváracie ventily používajú „tlakovo nezávislé regulačné ventily“ známe aj pod skratkou „PICV“.

Aby sme lepšie pochopili spôsob prevádzky a výhody PICV, mali by sme si pripomenú niektoré základné hydraulické princípy:

• Regulačný ventil zaisťuje, že do výmenníka je vždy dodávané správne množstvo vody pre aktuálne požadovaný prevádzkový stav alebo aktuálnu požiadavku na chladenie (plná alebo čiastočná záťaž). Vhodná poloha ventilu alebo stupeň jeho otvorenia je riadená signálom z regulácie
• Dimenzia ventilu (Kvs hodnota, autorita ventilu) musí vychádzať z požadovaného množstva vody (pri plnej záťaži) a tlakovej straty na samotnom výmenníku
• Tlaková strata ventilu, ktorá vyplynie z jeho návrhu sa taktiež označuje ako „diferenčný tlak“. Tento diferenčný tlak a tlaková strata výmenníka musia byť navzájom zosúladené:
  • Nízky diferenčný tlak (ventil je príliš veľký) – ventil má malý rozsah zdvihu, čo môže mať nepriaznivé účinky na kvalitu riadenia a nestabilné správanie (kolísanie) ventilu
  • Vysoký diferenčný tlak (ventil je príliš malý) – hrozí hlučný chod ventilu a kavitácia, zbytočná spotreba energie čerpadla
• V každom hydraulickom systéme sa tlak vo ventiloch, výmenníkoch a rozvodoch líši v závislosti od typu systému, umiestnenia inštalácie a vzdialenosti od čerpadla, ako aj od meniacich sa záťažových podmienok
• Definitívnym faktorom pri určovaní veľkosti a nastavenia čerpadla je potreba zabezpečiť, aby bol posledný spotrebič v systéme vždy napájaný potrebným množstvom vody aj pri plnej záťaži a pri definovanej tlakovej strate
• Čím bližšie je spotrebič (napríklad presná klimatizačná jednotka CW) k čerpadlu, tým väčší je cez ňu prietok a bez hydraulického vyváženia by taktiež stúpol diferenčný tlak cez regulačný ventil tohto spotrebiča. Hydraulické vyváženie zaisťuje, že každý spotrebič v systéme dostane za každých okolností vždy potrebné množstvo vody.

Aká je teda úloha tlakovo nezávislého regulačného ventilu?

Moderný elektronický tlakovo nezávislý regulačný ventil v zásade vždy spája štyri funkcie v jednej ventilovej jednotke – tlakovo nezávislé riadenie, meranie prietoku vody, uzatváracia funkcia a automatické hydraulické vyváženie. Tieto funkcie vykonáva samotný regulačný guľový ventil, jeho pohon a snímač prietoku.

To znamená, že pri tlakovo nezávislom regulačnom ventile sa vždy nastavuje požadovaná hodnota prietoku vody. Keďže sa aktuálny prietok meria nepretržite, ventil prispôsobuje požadované množstvo vody aktuálnej záťaži a tlaková strata ventilu (diferenčný tlak) je preto výsledkom tohto prietoku, ktorý však nie je definovaný veľkosťou ventilu alebo hodnotou kvs. Preto je akýkoľvek rozdiel medzi požadovaným a meraným prietokom v dôsledku zmeny diferenčného tlaku plne a automaticky kompenzovaný otvorením alebo zatvorením regulačného guľového ventilu.

Takže „nezávislý na tlaku“ (alebo presnejšie „nezávislý na diferenčnom tlaku“) znamená, že sa spotrebiču vždy dodá správne množstvo vody a kvalita regulácie nezávisí ani od pozície ventilu v rámci hydraulického systému a ani od aktuálnych tlakových pomerov.

Výhody tlakovo nezávislého regulačného ventilu

Je zrejmé, že použitie tlakovo nezávislých regulačných ventilov má vo väčšine prípadov zmysel, pretože je možné znížiť investičné a prevádzkové náklady. Zároveň je možné garantovať stabilné riadenie systému bez ohľadu na zvolený druh hydraulického zapojenia a meniacej sa tepelnej záťaže.