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Hydraulischer Abgleich - Denken im System HYDRAULISCHER ABGLEICH
 
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Der Kv-Wert

... wird auch als Durchflusskoeffizient bezeichnet. Er ist der gemessene Durchfluss von Wasser (5 bis 30°C) bei einem Druckverlust von 1 bar und dem jeweiligen Hub und dient zur Auswahl und Dimensionierung von Ventilen. Die Einheit wird in m³/h angegeben. Folgende Grafik zeigt dies deutlich an einem Thermostatventilgehäuse bei einem bestimmten Hub. Wäre das Ventil voll geöffnet, so spricht man vom Kvs-Wert, dem Durchfluss bei Nennhub 100%.

Dies zur Theorie. Aber in der Praxis gibt es doch oft Probleme, diesen Wert zu interpretieren. Was sagt der Wert eigentlich unter Praxisbedingungen aus? Am besten lässt sich dies an einem Beispiel erklären: Ein Danfoss Thermostatventil RA-N 15 besitzt einen Kv-Wert (Stellung N = offen, keine Voreinstellung) von 0,73 m3/h bei einem bestimmten Hub. Dieser Wert wird im Versuch bei einem Differenzdruck von 1 bar über dem Ventil ermittelt. Der Volumenstrom beträgt demnach 0,73 m3/h, also 730 l/h bei der Kombination Ventilgehäuse und Fühler.

Nun, 0,73m3/h und 1 bar wären für ein Thermostatventil schon etwas "heftig". Ein Praxiswert von 50 mbar oder 0,05 bar Differenzdruck über dem Ventil ergibt nach der Formel  einen Volumenstrom von ca. 165 l/h, was bei einem delta-T von 15 K etwa einer Wärmeleistung von ca. 2,9 kW entspricht. Tipp: Probieren Sie es mit dem Datenschieber aus!

D.h. dieser Kv-Wert = Kennwert ist eigentlich nur ein relativer Vergleichswert von Ventilen untereinander, bezogen auf definierte Messparameter. Er dient zur Berechnung des realen Volumenstromes, wenn der reale Differenzdruck über dem Ventil mit ins Spiel gebracht wird.

Wenn Sie nun in die Produktunterlagen einiger Hersteller sehen, so finden Sie natürlich auch Kv-Werte (und Kvs-Werte) für verschiedene Voreinstellungen. D.h. für jeden Voreinstellwert gibt es einen Kv-(Kvs)-Wert (siehe folgende Grafik)

Es gibt also zu jeder Voreinstellung eines Ventils einen Kv-(und einen Kvs)-Wert.  Dies zeigt ein Ausschnitt aus dem entsprechenden Datenblatt. In diesem Beispiel beträgt der Kv-Wert bei einer Voreinstellung von 3 gleich 0,16 m3/h, was bei einem Differenzdruck von wiederum 0,05 bar einem Volumenstrom von ca. 36 l/h und 630 W bei einem delta-T von 15 K entspricht.

Also: Je Voreinstellwert ein Kv-Wert bei einem bestimmten Hub.

Aber wie ermittelt man diesen bestimmten Hub? Was bedeutet dies für die Praxis? Jetzt kommt das Fühlerelement ins Spiel. Das Thermostatventil besteht ja, wie Sie wissen, aus einem Ventilgehäuse und einem Fühlerelement. Das Fühlerlement ist dazu da, Fremdwärme zu erfassen und den Volumenstrom beim Überschreiten einer gewünschten Raumtemperatur zu drosseln, evtl. das Ventil sogar komplett zu schließen. D.h. je nach Raumtemperatur und Fühler(ein)stellung übt das Fühlerelement eine Kraft durch die Ausdehnung des Fühlermediums auf die Ventilspindel aus. Schauen Sie es sich einfach einmal an.

Wenn Sie sich nun die Tabelle mit den Voreinstellwerten und dem zugeordneten Kv-Wert ansehen, fällt Ihnen sicherlich auf, dass es für jeweils einen Einstellwert 2 Kv-Werte gibt.

Einen für den Auslegungsproportionalbereich xp = 1K und einen für 2 K. Die erklärende Grafik hierzu finden Sie hier.
 


In Worten:
  • xp = 2 K bedeutet nichts anderes, als dass das Ventil in z.B. Stellung 3 (etwa 20°C Raumtemperatur, die Auslegungsraumtemperatur) den gewünschten Durchfluss = Hub hat und bei 22°C geschlossen ist. Damit ist der bestimmte Hub definiert, den Sie ja für den Nenndurchfluss benötigen. Und zwar dadurch, dass bei einer Temperaturänderung pro 1K der Fühler eine Kraft auf die Ventilspindel ausübt und den Hub z.B. um 0,5 mm verändert. Bei 2K beträgt der Hub entsprechend 1mm.
  • xp= 1K bedeutet demnach, wieder in Stellung 3: Ventil bei 20°C soweit offen für den gewünschten Nenndurchfluss, bei 21°C geschlossen. 
Oder (Beispiel xp = 2K): Das Ventil ist bei 20°C geöffnet, die Temperatur steigt um 1K, das Ventil schließt um 0,5 mm, die Raumtemperatur wird auf 21°C gehalten. Die Temperatur steigt auf 22°C, das Ventil schließt um weitere 0,5mm und ist geschlossen (ideale Betrachtung).

Dieser bestimmte Hub wird erreicht/definiert durch die Montage eines Fühlers (z.B. RA 2000) mit einem gewünschten Auslegungsproportionalbreich von xp=2 K oder 1K. Dies legt der Planer fest!

Wir haben also auf der einen Seite ein Ventilgehäuse mit einem Ventilkegel, der zwischen "geschlossen" und "offen" einen bestimmten Weg, einen Hub in mm hat und auf der anderen Seite das Fühlerlement, dass bei einer Temperaturänderung von z.B. 1K den Ventilkegel um einen bestimmten Weg/Hub bewegt.



 
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