Vanne d équilibrage automatique (motorisable) AB-QM

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1 Vanne d équilibrage automatique (motorisable) AB-M Description La vanne AB-M est un limiteur automatique de débit assurant un équilibrage automatique des réseaux. Domaines d application types : Equilibrage automatique des débits sur les colonnes ou branches de réseaux de chauffage (radiateurs) ou de climatisation (ventilo-convecteurs). Elle est particulièrement destinée aux systèmes à débit constant. De plus, la vanne AB-M peut être équipée d un actionneur électrique pouvant être piloté par un régulateur de température. Elle remplace avantageusement deux vannes (équilibrage et régulation). Domaines d application types : Equilibrage automatique des débits sur les terminaux et vanne de régulation (ventilo-convecteurs, plafond rafraîchissants, centrales de traitement d air). La partie vanne de régulation de l AB-M permet de régler finement la température en assurant une caractéristique linéaire sur la plage entière. Toutes les variations de la pression différentielle sont corrigées par le régulateur de pression. Il en résulte un régime de réglage stable de la température et en une réduction des déplacements de l'actionneur. Les vannes AB-M offrent une souplesse de réglage inégalée réglages conformes aux valeurs calculées et elles permettent la maîtrise parfaite des conditions réelles du système. Grâce à leur conception à membrane elles ne sont pas susceptibles d être bloquées. Débit toujours correct d où absence de plaintes d utilisateurs et absence de gaspillage d énergie. La vanne AB-M réduit les frais d installation de moitié grâce à la combinaison des fonctions d équilibrage et de régulation. Les prises de pression (optionnelles) permettent une optimisation du réglage de la consommation d énergie de la pompe. Par rapport au réglage classique, la vanne de réglage, entièrement intégrée, garantit un fonctionnement optimal de la pompe d où consommation d énergie réduite. Les frais de main d œuvre pour le réglage initial sont inexistants, grâce au réglage automatique de la limitation de débit. Réduction des frais de réglage, grâce à sa souplesse, suite aux variations de débit imprévues. Raccorder / c'est terminé même sur des installations «en cours». Exemple : Certains étages, d un immeuble en cours de construction, sont déjà occupés (d autres sont en cours de construction) et bénéficient déjà d un système entièrement fonctionnel et équilibré. Simplifications La limitation du débit est obtenue en réglant la vanne sur la position désirée de débit Régler la bague et c'est tout. Le seul paramètre à considérer est le débit, d où sélection rapide et facile de la vanne. Le réglage de la vanne AB-M sur la position maximum, autorise le débit maximal permis pour la tuyauterie, conformément aux normes internationales. Dépannage simplifié Absence de calcul du ratio de contrôle. Absence de calcul de l autorité de la vanne. Les travaux de réglage initial se limitent au réglage de la vanne sans aucun appareil de mesure spécialisé ni d aucune nécessité de personnel spécialement formé. La conception compacte permet l installation aux endroits les plus restreints, par exemple dans les habillages de ventilo-convecteurs. DKCD VD.A2.W1.24 Danfoss 09/2004 1

2 Applications - Systèmes à débit variable Centrales de traitement d air (CTA) / Ventilo-convecteurs La vanne AB-M avec moteur peut être utilisée en tant que dispositif autonome combiné pour régler la vanne et limiter le débit sur une unité de traitement d air (CTA). La vanne AB-M garantit le débit requis par unité de traitement d air et elle simplifie l équilibrage hydraulique du système. Grâce au dispositif de réglage intégré de la pression différentielle, la vanne de réglage est autonome à 100 %. Contrairement aux vannes de réglage classiques, les charges partielles du système n influencent aucunement le réglage de la température en utilisant des vannes AB-M. En montant des vannes AB-M le système est divisé en zones indépendantes les unes des autres. Le réglage du débit est simple. Régler le bouton de la vanne AB-M sur la position requise pour l unité de traitement d air (CTA). Aucune intervention spéciale pour le réglage de l équilibre du système entier n est requise. Résultat : Forte diminution du besoin en main d œuvre. Et le jumelage de plusieurs fonctions en un seul corps de vanne nécessite moins de vannes et de main d œuvre d installation. Pour régler la température la vanne AB-M peut être équipée de différents types de moteurs selon le cas (marche/arrêt, 3 points, 0 à 10 V). Plafond rafraîchissant Les vannes AB-M sont utilisées sur des dispositifs de réfrigération encastrés en plafond pour le réglage de la température et du débit. Chaque unité de rafraîchissement est équipée d une vanne AB-M pour la limitation du débit. La vanne de réglage intégrée est utilisée en tant que régulateur de la température moyennant le montage d un moteur. Différents types de moteurs sont possibles. 2 VD.A2.W1.24 Danfoss 09/2004 DKCD

3 Applications - Systèmes à débit constant La vanne AB-M peut être utilisée en tant que régulateur automatique de débit constant dans un système équipé de ventilo-convecteurs (système avec vannes à trois voies). Aucune intervention spéciale pour l équilibrage n est requise. Le débit peut être réglé directement sur la vanne AB-M. Grâce à la souplesse de la vanne AB-M, pouvant fonctionner de façon parfaitement autonome, le système est transformable en un système à débit variable où les charges partielles ne posent aucun problème. Système de chauffage mono-tube. La vanne AB-M peut être utilisée en tant que régulateur de débit automatique dans chaque section montante d un système de chauffage mono-tube. La vanne AB-M limite le débit à la valeur réglée afin d y obtenir ainsi automatiquement l équilibre hydraulique du système. Les possibilités d utilisation de la vanne AB-M sont quasi illimitées. La vanne peut être utilisée pour le réglage automatique des débits ainsi que les réglages simples ou autonomes des vannes. Exemple : systèmes de chauffage/réfrigération complexes ou sous-stations moins élaborées. DKCD VD.A2.W1.24 Danfoss 09/2004 3

4 No de code AB-M Type Diamètre max. Filetage AB-M Filetage mâle Référence mâle Référence AB-M nominal l/h ISO 228/1 (avec nipples) ISO 228/ G ½ A 003Z0201 G ½ A 003Z G ¾ A 003Z0202 G ¾ A 003Z G 1 A 003Z0203 G 1 A 003Z G 1¼ A 003Z0204 G 1¼ A 003Z G 1½ A 003Z0205 G 1½ A 003Z0215 Accessoires et pièces détachées Type Diàmetre nominal Référence Volant manuel DN 10 / 15 / 20 / 25 / Z0230 R 3/8 DN Z0231 Raccord union (1 pcs.) R 1/2 DN Z0232 R 3/4 DN Z0233 R 1 DN Z0234 R 1 1/4 DN Z0235 DN N5090 Raccord à souder (2 pcs.) DN N5091 DN N5092 DN N5093 Ø12x1 mm DN Z7016 Raccords avec filetage mâle (2 pcs.) Ø15x1 mm DN Z7017 Anneau de blocage 003Z0236 Capuchon en plastique bleu 003Z0240 Combinaisons AB-M avec actionneurs électriques TWA-Z** ABNM AMV(E)-H 01/02 (Pour plus de détails, voir les fiches techniques de ces moteurs) F F H8001 Vanne type Course NC, 230 V Moteur thermique AMV 01/24 V,24 s/mm, (mm) 24 V (0-10 V) Contrôle 3 points 082F H8003 Adaptateur pour AB-M AME 01/24 V,24 s/mm, (M30 x 1.5) 0-10 V AB-M DN x x x AB-M DN * * x ** Attention: Seul ce type de moteur TWA doit être utilisé avec la vanne AB-M 4 VD.A2.W1.24 Danfoss 09/2004 DKCD

5 Données techniques Diamètre nomnal (DN) Plage de débit min (20%) (l/h) max (100%) Pression différentielle bar; ( kpa) bar Pression nominale (PN) 16 Plage de réglage > 1:50 Caractéristiques de la vanne de régulation Linéaire Taux de fuite selon IEC 584 Type de fluide Température du fluide ( o C) maxi 0.01% du k v à 250 N De l eau du robinet et de l eau glycolée pour systèmes de chauffage et systèmes de réfrigération (hermétiques à l oxygène). Course (mm) Raccordements Matériaux Filetage mâle (ISO 228/1) G ½" G ¾" G 1" G 1¼" G 1½" Actionneur M30 x 1.5 Corps de vanne et insert Laiton (CW614N, CW617N) Membrane et joints toriques Cône EPDM, ressort et vis inox. Principe de fonctionnement La vanne AB-M est une vanne de réglage, combinée avec un régulateur de pression différentielle. La fonction de contrôle de la pression maintient une perte de charge constante sur la vanne indépendamment des variations dans l installation. Cette conception garantit une limitation automatique du débit à la valeur désirée de façon 100 % autonome. 100% 80% Course Limitation du débit Le débit à travers un orifice avec résistance hydraulique (valeur kv) connue et la perte de charge constante sont calculés suivant la formule : 50% =kv[%]* P 2 P3 = kv p figure 1,Kv 50% 80% 100% En considérant que la vanne AB-M, maintient la perte de charge ( p) sur la vanne de réglage à une valeur constante, il s en suit que le débit de la vanne AB-M est limité à son tour. Pour que la vanne AB-M puisse fonctionner correctement, il faut que la pression différentielle soit au moins égale à 16 kpa. En limitant la course de la vanne de réglage, le débit maximal de la vanne peut être corrigé. En réduisant de moitié la valeur kv de la vanne de réglage, le débit est également réduit de moitié. La caractéristique de la vanne AB-M étant quasi linéaire, il suffit de réduire de moitié la course pour réduire de moitié le débit. DKCD VD.A2.W1.24 Danfoss 09/2004 5

6 Principe de fonctionnement (suite) Autorité L autorité de la vanne est définie comme suit : Le quotient de la résistance hydraulique de la vanne grande ouverte et de la résistance hydraulique du système entier (vannes, tuyauterie, échangeurs de chaleur, etc.). A = R R A = R valve valve valve R + R valve system Afin de garantir un réglage correct, le coefficient d autorité doit normalement être égal à 0,3 (30 %) et si possible bien plus élevé. La résistance hydraulique du système est variable et fonction du débit réel. La réduction du débit entraîne une réduction de la résistance hydraulique. La vanne de réglage doit normalement compenser cette variation par une fermeture accrue, qui entraînerait une distorsion de la caractéristique de la vanne. Mais l effet de la diminution de la résistance hydraulique est compensé par la vanne AB-M qui est équipée d un dispositif de réglage intégré de maintien de la valeur de la perte de charge. Il s en suit que la valeur «R système» est égale à zéro. Substitution dans la formule donne : =1 ( 100% ) La valeur de l autorité de la vanne AB-M est dès lors automatiquement 100 %, c est à dire une garantie sûre d un réglage stable, d un confort amélioré et cet état de fait évite les vérifications de l autorité par de longs calculs. Considérons par exemple deux vannes dans un système HVAC (Chauffage et conditionnement d air) normal. La première étant montée près de la pompe et la deuxième étant montée très loin de la pompe (Figure 2). Toutes deux disposant d une caractéristique identique quant à leur pertes de charge (pression de service). La distribution des pertes de charge est aléatoire et non homogène. La perte de charge dans la tuyauterie () autour de la vanne près de la pompe est la plus faible. Les dispositifs de réglage de la pression différentielle () corrigent cette situation de telle manière, que les conditions de travail des deux vannes de réglage () soient identiques. En considérant la situation où 20 % suffiraient (Figure 2), il est clair que la perte de charge dans le système diminue quand le débit diminue. En première instance, l effet sur la vanne distante est bien plus grand à cause de la perte de charge plus élevée. Le dispositif de réglage de la pression différentielle compense la différence de telle manière que les conditions de travail des deux vannes de réglage sont identiques sur la plage de réglage entière. La comparaison avec une situation avec vannes d équilibrage classiques (Figure 3) met en évidence - les vannes d équilibrage étant statiques et elles ne réagissent pas aux conditions variables du système - l augmentation importante des pertes de charge sur les vannes de réglage et la distorsion importante des caractéristiques de ces vannes. position 2 position 1 P position 1 position 2 position 1 position 2 P P P 20% of design flow Design flow 20% of design flow Design flow 20% of design flow Design flow 20% of design flow Design flow Figure 2 Pertes de charge dans un système équipé de vannes AB-M Figure 3 Pertes de charge dans un système équipé de vannes classiques 6 VD.A2.W1.24 Danfoss 09/2004 DKCD

7 Conception Presse-étoupe 2. Tige 3. Joint plastique 4. Siège conique de la vanne de réglage 5. Membrane 6. Ressort principal 7. Cône creux (régulateur de pression) 8. Siège vulcanisé (régulateur de pression) P1 P2 P3 P2-P3 P1-P3 Fonctionnement : La vanne AB-M est composée de deux éléments : 1. Régulateur de pression différentielle 2. Vanne de réglage 1. Régulateur de pression différentielle Le régulateur de pression différentielle maintient une perte de charge constante sur la vanne. La différence de pression (p2 - p3) sur la membrane est maintenue constante par la force du ressort. uand la pression différentielle sur la vanne de réglage change (p.ex. suite à un changement de la pression présente ou par un mouvement dans la vanne de réglage) le cône creux se déplace créant ainsi un nouvel équilibre et par conséquent maintenant la pression différentielle à un niveau constant. 2. Vanne de réglage La vanne de réglage dispose d une caractéristique linéaire. Elle dispose d une fonction de limitation de la course pour le réglage de la valeur Kv. Le cadran gradué affiche le pourcentage du débit maximal devant l aiguille. La modification de la course est effectuée en soulevant le dispositif de blocage et en tournant ensuite la tête de la vanne jusque dans la position désirée (pourcentage) sur l échelle graduée. Le dispositif de blocage évite que le réglage puisse être modifié involontairement. DKCD VD.A2.W1.24 Danfoss 09/2004 7

8 Dimensionnement Exemple 1 : Système à débit variable Données connues : Rafraîchissement désiré par unité : 1000 W Température du fluide dans le système : 6 C Température de retour dans le système : 12 C Objectif Dimensionner les vannes de réglage et d équilibrage AB-M et types d'actionneurs pour systèmes GTC Solution: Débit dans le système : (l/h) = 0,86 x 1000 / (12-6) = 143 l/h Sélection : AB-M DN 10 mm avec max = 275 l/h préréglé à 143 / 275 = 0,52 = 52 % de l ouverture maximale. Actionneur : AMV V Remarques : Pression différentielle minimale requise sur la vanne AB-M DN kpa. Exemple 2 : Système à débit fixe Données connues : Rafraîchissement désiré par unité : 4000 W Température du fluide dans le système : 6 C Température de retour dans le système : 12 C Objectif - vanne à limitation automatique du débit : AB-M et préréglage. Exemple 3 : Dimensionnement de la vanne AB- M en fonction du Ø du tuyau de raccordement Données connues : Débit dans le système 1,4 m³/h (1.400 l/h = 0,38 l/s) et diamètre de la tuyauterie DN 25 mm. Objectif - vanne à limitation automatique du débit : AB-M et préréglage. Solution: Dans le cas présent la vanne AB-M DN 25 mm avec max = l/h peut être sélectionnée Il est préférable, dans ce cas, de vérifier la vitesse de circulation maximale dans la tuyauterie. La vitesse de circulation dans la tuyauterie est calculée avec les paramètres suivants : DN 25 mm Di 27,2 mm Vu que la vitesse de circulation est inférieure à 1,0 m/s, la dimension et les conditions sont dès lors acceptables. Préréglage de la vanne AB-M DN 25 mm 1400 / 1700 = 0,82 = 82 % de l ouverture maximale. Remarques : Pression différentielle minimale requise sur la vanne AB-M DN kpa. Solution: Débit dans le système : (l/h) = 0,86 x 4000 / (12-6) = 573 l/h Sélection : AB-M DN 20 mm avec max = 900 l/h préréglé à 573 / 900 = 0,64 = 64 % de l ouverture maximum. Remarques : Pression différentielle minimum requise sur la vanne AB-M DN kpa. Exemple 3 : Dimensionnement de la vanne AB-M en fonction du Ø du tuyau de raccordement [l/h] Données connues : Débit dans le système 1,4 m³/h (1.400 l/h = 0,38 l/s) et diamètre de la tuyauterie DN 25 mm. Objectif - vanne à limitation automatique du débit : AB-M et préréglage. Solution: Dans le cas présent la vanne AB-M DN 25 mm avec max = l/h peut être sélectionnée Il est préférable, dans ce cas, de vérifier la vitesse de circulation maximale dans la tuyauterie. La vitesse de circulation dans la tuyauterie est calculée avec les paramètres suivants : DN 25 mm Di 27,2 mm Vu que la vitesse de circulation est inférieure à 1,0 m/s, la dimension et les conditions sont dès lors acceptables. Préréglage de la vanne AB-M DN 25 mm 1400 / 1700 = 0,82 = 82 % de l ouverture maximale. Remarques : Pression différentielle minimale requise sur la vanne AB-M DN kpa DN DN DN DN DN32 8 VD.A2.W1.24 Danfoss 09/2004 DKCD

9 Fiche technique Optimisation de la pompe / Dépannage Optimisation de la pompe Bleu Blue =const. Rouge Red P2-P3 Pump Optimisation optimization pompe =const. P2-P3 P1 P2 P3 P2-P3 P1-P3 16kPa (20kPa) 400kPa P1-P3 La vanne AB-M Plus est équipée de nipples de mesure pour mesurer la pression différentielle (P2 - P3) sur la vanne de réglage. Le régulateur de la pression différentielle est opérationnel et la limitation du débit est garantie à partir du moment où la pression différentielle dépasse une valeur donnée (entre 7 et 10 kpa). La fonction de mesure peut être utilisée pour vérifier si la pression différentielle minimale est atteinte et conclure si le réglage de la limitation du débit est opérationnel. La fonction peut également être utilisée pour optimiser la pression de service de la pompe. La pression de service de la pompe peut être réduite jusqu au point où la pression minimale requise (7 à 10 kpa d un point de vue hydraulique) sur la vanne la plus distante est atteinte. Cette position de réglage est atteinte quand le rapport proportionnel entre pression de service et pression différentielle cesse d exister. La pression peut être mesurée avec l appareil de mesure PFM 3000 Danfoss. Préréglage Le débit calculé peut être réglé facilement et sans outils spéciaux. Pour modifier le préréglage il suffit : - D enlever le capuchon protecteur du moteur en place. - De soulever l anneau plastique et de le tourner jusqu à la position désirée. - De relâcher l anneau en plastique blanc pour que le blocage soit de nouveau en place. Le cadran de préréglage est gradué de 100 % (débit max.) à 0 % (débit zéro) (% ) % 10% Red Rouge (% ) Pour une vanne avec DN 15, le débit max. est égal à 450 l/h avec réglage sur 100 %. Pour régler cette vanne à 270 l/h il faut l ajuster sur : 450/270 = 60%. Danfoss conseille un préréglage du débit de 20 à 100 %. Le préréglage au départ de l usine est mis sur 100 %. Service d entretien La vanne peut être entretenue «en service». En effet le presse-étoupe peut être remplacé sans être obligé de couper la pression de service. Les vannes sont équipées de dispositifs d'arrêt en plastique afin d isoler la fonction vanne de réglage jusqu à 1 bar de pression différentielle. Si la pression différentielle est plus élevée, il faut avoir recours à l accessoire N 003Z0230 ou il faut régler la vanne à 0 % sur le cadran gradué. Un déréglage involontaire est rendu impossible par l anneau de blocage (Référence 003Z0236) placé dans la rainure sous le cadran gradué. L anneau de blocage empêche tout soulèvement de l anneau en plastique gris. La modification non autorisée du réglage est ainsi rendue impossible. DKCD VD.A2.W1.24 Danfoss 09/2004 9

10 Dimensions TWA-Z AMV/AME Type L 1 L 2 L 3 H 1 H 2 H 3 H 4 b Masse mm mm mm mm mm mm mm ISO 228/1 kg AB-M DN G ½ A 0.38 AB-M DN G ¾ A 0.48 AB-M DN G 1 A 0.65 AB-M DN G 1¼ A 1.45 AB-M DN G 1½ A 2.21