Motorlu kontrol vana seçimindeki en önemli parametre, öncelikle kullanım yerindeki vana gövde kapasitesinin tayin edilmesidir. Akabinde vana otoritesinin tesisatta uygun öngörülen % otorite aralığına erişmiş olması sağlanmalıdır. Üretici firma vana aktuatörünün ilgili Kvs değerine karşılık gelen dP’de fark basınç kapama basıncı kontrol edilmelidir. Son olarak aktuatör kontrolünde ise uygulama sahası ve sistem hassasiyetine bağlı olarak üç farklı kontrol prensibinden en uygun olanı seçilmelidir.

Bir tesisatı projelendiren mühendisin görevi; var olan veya yeni yapılacak olan bir boru hattında verilmiş çalışma şartları altında, en uygun kontrol imkanını verecek vana, diğer armatürler, vb.. ile en uygun boruları seçmektir. Vanalarda da; debi, çalışma basıncı, sıcaklık, akışkan, korozyon vb.. ile ilgili kabuller ve standartlarla, yönetmeliklerin öngördüğü şartları yerine getirecek armatürün, tipi, anma ölçüsü, anma basıncı, malzemesi vb..’nin tespiti gereklidir.

Siemens'in Motorlu Vana Portföyünde; Strok (Lineer) Vanalar, Kombine Vanalar, Küresel Vanalar, Manyetik Vanalar Rotary Vanalar yer alıyor. Bu yazıda, bahsi geçen vanaların özelikleri, vana ve motor seçerken dikkat edilmesi gerekenler, basınçtan bağımsız kombine vanalar, kombine vana seçim kriterleri, küresel kontrol vanaları incelenmiştir.
 

Şekil 1:  Siemens Motorlu Vana Portföyü

► İlginizi Çekebilir: PICV Kullanımıyla Enerji Tasarrufu

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.

► 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

Şekil 2: Siemens Strok (Lineer) Vanalar

► Yerden ısıtma
► Radyatör
► Soğuk tavan
► VAV
► Fan coil
► Zon kontrol
► İçme suyu
► Isıtma grupları
► Klima santralleri
► Bölgesel ısıtma
► Kazan
► Chiller

► 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

Şekil 3: Motorlu Vana Uygulamaları

 

► 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.)

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

► kvs, vanadan 1bar 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.

Şekil 5:  Kv ve Fark Basıncı
 

Soğutma ve ısıtma hatlarında kullanılan vanalarda debiyi belirleyen faktörlerden birisi 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.
 

► 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.
 

Şekil 6: Statik Basınç
 

► Vananın dayanabildiği maksimum sıcaklık değeridir. (90ºC, 130ºC v.s)
 

► Strok (Lineer); Vana milinin lineer bir çizgi üzerinde hareket ettiği vanalardır.
► Rotary; Vana milinin bir eksen üzerinde döner hareket (rotasyon) ettiği vanalardır.

Şekil 7: Strok (Lineer) ve Rotari Vanalar

► 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.

Şekil 8: Akış Karakteristiği

 

Şekil 9: Örnek Hesaplama
 

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.
 

Şekil 10: Siemens PICV Vanalar

► 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

► Radyatör
► Soğuk tavan
► VAV
► Fan coil
► Zon kontrol
► Isıtma grupları
► Klima santralleri
► Bölgesel ısıtma
 

► Tüm kontrol sinyalleri ile kullanılabilen motorlar
► Yay geri dönüş özelliği olan motorlar

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.

Şekil 11: Eski Tip Tesisatlar

Günümüzde birçok farklı alanda kullanılmaktadır.

Gelecekte de kullanımının arttırılması 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.

Şekil 12: Yeni Tip Tesisatlar

 

Şekil 13: Siemens PICV Vana Yapısı

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

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.

Şekil 15: Siemens PICV Teknik Verileri

► Kolay kullanım sayesinde hızlı ve hatasız devreye alma
► Düşük tork, sürtünme ve iyi nominal akış kvs değeri sayesinde yüksek verimlilik
► Küreye entegre vana karakteristiğine bağlı olarak arttırılmış kirlilik direnci
► Kullanıcıya özel adaptasyonlar ve motorların esnek seçimi

Şekil 16: Siemens Küresel Vanalar
 

► Soğuk tavan
► VAV
► Fan coil
► Zon kontrol
► İçme suyu
► Isıtma grupları
► Klima santralleri
 

► Motorlar kablo uzunluğu, kablo tipi, logo ve konnektör sistemleri ile üreticilere göre uyarlanabilir.
► Motorların yay geri dönüş özelliği olmalıdır.
► Kontrol vanaları eşit yüzdesel akış karakterine sahiptirler ve oransal kontrole uygundurlar.

Şekil 17: Küresel Kontrol Vanaları
 

Şekil 18: Küresel Kontrol Vanaları

Şekil 19:  Siemens 6 - Yollu Vana

6-yollu vana uygulama örneği: Bu vana sayesinde 4 borulu sistemlerde fan-coil’ler ısıtma ve soğutma için tek serpantinle kullanılabilir.

Şekil 20: 6-Yollu Vana Uygulama Örneği

Kaynak: