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Nov 24, 2023

一部の温水システム設計者は依然として問題のあるシステム配管構成を使用しています

La definizione di follia di Einstein consisteva nel fare sempre la stessa cosa.

アインシュタインの狂気の定義は、同じことを何度も繰り返し、異なる結果を期待することでした。 北米のシステム設計者の中には、問題が発生するにもかかわらず、特定のシステム配管構成に固執する人もいます。

アインシュタインの狂気の定義は、同じことを何度も繰り返し、異なる結果を期待することでした。

それが本当なら、北米には「非常識な」温水システム設計者がいるということになる。 たとえそれらの構成を使用する既存のプロジェクトが問題を引き起こしたとしても、それらは特定のシステム配管構成に固執します。

私が何度も見た誤った配管レイアウトの 1 つは、一次/二次配管と古典的なヘッダー タイプのマルチゾーン分配システムの「変形」として説明できます。 私はそれが設置されたハードウェアとして、またプロのエンジニアによって作成されたきちんと準備された CAD 図面として見てきました。 この問題のある配管レイアウトの最新版は、レビューのために私に送られた電子メールに表示されていました。 私が言及している配管エラーは次のように表されます。図1。

図 1. この配管レイアウトは、一次/二次システムでも、「ヘッダー タイプ」のマルチゾーン システムでもありません。 実証済みの温水配管設計では定義されていません。

この配管レイアウトは、一次/二次でも、「ヘッダータイプ」のマルチゾーン システムでもありません。 実証済みの温水配管設計では定義されていません。

この不正なレイアウトがどのようにして現れるかについての私の理論は、設計者がプライマリ/セカンダリの配管について考え始め、したがってプライマリ ループが必要だと考えるということです。 熱源はこのループに熱を注入し、負荷回路はそこから熱を抽出します。 そこで設計者はループのスケッチを作成し、一次ループのサーキュレーターを設置します。

次に、負荷回路を追加します。 ここでデザイナーの記憶が、壁に沿って整然と並べられたゾーン サーキュレーターにフラッシュ バックします。 これを念頭に置いて、設計者は各ゾーン回路の供給側をループの上部 (ヘッダーと考える) に接続し、各ゾーン回路のリターン側をループの下部 (ここでもヘッダーと考える) に接続します。ヘッダ）。 「ヘッダー」がその端で接続されているという事実は問題ではないようです。

奇妙な動作:一次ループ循環装置のみが動作しているときの一次ループ内の圧力を考慮すると、この設計に関する 1 つの問題が想定されます。 負荷回路の供給側が接続されるループの上部と、負荷回路の戻り側が接続されるループの下部との間には、圧力降下が発生します。 これを図示すると、図2。

図2。負荷回路の供給側が接続されるループの上部と、負荷回路の戻り側が接続されるループの下部との間には、圧力降下が発生します。

一次循環装置のみが動作している場合、最長のループ パスに沿った水頭損失により、点 A と B の間の圧力差が最も高くなります。 点 C と点 D の間の最小値まで減少します。ただし、任意の時点における任意の負荷回路の圧力差は、負荷循環装置のオン/オフ状態にも影響されるため、非常に変動します。 それでも、負荷回路の開始点と終了点の間の圧力差が数 (psi) になる可能性は十分にあり、おそらくその可能性さえあります。

点 A の圧力が点 B の圧力より高い場合、水は A から B に移動しようとします。そして、その経路を妨げるものが何もなければ、水は A から B に流れます。その結果、熱が供給されます。ゾーンサーキュレーターがオフになっており、熱を必要としない回路。 熱移動、ゴーストフローなど、好きなように呼んでください。 それは起こるべきことではなく、起こった場合、顧客には苦情を言う権利があります。

実際に熱を必要としているのが 1 つのゾーンだけである場合でも、すべてのゾーン回路に何らかの流れが存在する可能性さえあります。 逆止弁または加重プラグフローチェックの前方開放抵抗 (通常は 0.3 ～ 0.5 psi) が、その回路の供給側と戻り側の間に発生する圧力差よりも小さい負荷回路では、流れが発生します。

望ましくない熱移動の速度は、各ゾーン回路の供給側と戻り側の間の圧力差と、発生する再循環混合の量によって決まります。 後者は、一次ループの流量と負荷回路の流量に依存します。 一次ループの流れが急激に増加している場合、一次ループの流れは負荷回路の流量の合計と少なくとも等しいはずだと誰かが考えているため (これは真実ではありません)、再循環混合は発生しません。 ただし、一次ループ内の流量が能動負荷回路の流量の合計よりも少ない場合は、必ずどこかで再循環が発生します。 水のように考えてください。 より短い迂回をして最終的にゾーンサーキュレーターの入口に戻ることができるのに、水はなぜボイラーが一次ループに接続されている場所まで戻る必要があるのでしょうか?

真のプライマリ/セカンダリ システムを構築する場合は、各負荷回路と各熱源を、密に配置された 1 対の T 字管を使用してプライマリ ループに接続する必要があります。 これらのティーは、システム内の各サーキュレーターの圧力ダイナミクスを他のサーキュレーターの圧力ダイナミクスから分離します。 これを水力分離といいます。

さらに問題:図 1 に示すシステムは、私が受け取った図面を正確に表しています。 「変形された」配管レイアウト以外にも、考慮すべき詳細がいくつかあります。

負荷回路には、一部の負荷が作動し、他の負荷が作動していない場合の逆流を防止する逆止弁がありません。

負荷回路にはパージバルブはありません。

ボイラーからの垂直配管にスイング逆止弁が取り付けられています。 スイング逆止弁は垂直配管には絶対に取り付けないでください。 状況によっては、逆止弁内のフラッパーは、流れが停止したときに開位置で「ハング」し、十分な逆流が発生するとバタンと閉まることがあります。 これにより、強力なウォーターハンマー効果が発生する可能性があります。

ボイラーを「一次ループ」に接続するティーは、できるだけ近くに配置する必要があります。 図 1 の各ボイラーを「一次ループ」に接続する、より広く離れたティー間の圧力降下により、停止中のボイラーを通るある程度の流れが誘発されます。 これにより、ボイラージャケットからの熱損失が増加し、煙突から熱を吸収する対流気流が発生します。

ループを失います:適切に設計されたプライマリ/セカンダリ システムは動作します。 それでも、私の意見では、一次/二次配管による水圧分離の利点を提供しながら、よりシンプルで安価な配管構成を備えた、より良いオプションがあると考えています。 一例を以下に示します。図3。

図3.このシステムは、ボイラーを油圧分離器につながるヘッダー システムに接続します。

このシステムは、ボイラーを油圧分離器につながるヘッダー システムに接続します。 負荷回路は、油圧分離器の右側から出る短い/大きなサイズのヘッダーに接続されます。 高性能の空気と汚れの分離は、油圧分離器内の凝集媒体によって実現されます。 これにより、空気分離器と汚れ分離器を個別のコンポーネントとして使用する必要がなくなりました。

ヘッダーを短く、十分なサイズに保つことで、ヘッダーに沿った圧力損失が非常に低くなります。 これは、油圧分離器による非常に低い圧力降下と組み合わせることで、システム内のすべての循環器の優れた油圧分離を実現します。

私の提案は、ヘッダーが最大流量で動作しているときにヘッダー内の流速が毎秒 2 フィートを超えないようにヘッダーのサイズを決定することです。

この配管レイアウトにより、前述の「ゴースト フロー」と起こり得る再循環の問題が排除されます。 また、各負荷回路に等しい供給温度を提供します。 これにより、一次ループ サーキュレータが不要になり、おそらく最も重要なことは、システムの耐用年数にわたって一次ループ サーキュレータの運用コストが削減されることです。

ですから、どうかアインシュタインが狂気について正しかったことを繰り返し証明しないでください。 一次/二次システムを構築する場合は、密に配置された T 字型と適切なサイズの一次サーキュレーターを使用して、必ず負荷回路を一次ループに接続してください。

従来のプライマリ/セカンダリ システムよりも優れた価値と全体的なパフォーマンスを提供するアプローチを受け入れる場合は、図 3 に示す油圧セパレータ構成を検討してください。

この記事は元々、Supply House Times の 2018 年 1 月印刷版に掲載された「Hydronic insanity」というタイトルでした。

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ジョン・シーゲンターラー氏（PE）は、ニューヨーク州ホーランド・パテントのコンサルティング・エンジニアであり、Appropriate Designs の主任です。彼の最新教科書「Heating With Renewable Energy」は、Cengage Publishing から 2016 年 1 月に発売されます。 最新の温水技術を使用して、太陽熱、ヒートポンプ、バイオマス熱源によって供給されるシステムを作成する方法を示します。 追加情報は、www.hydronicpros.com でご覧いただけます。