Kako izbrati pravi elektromagnetni ventil za detektor (G1/2", G3/4", G1")

Izdelke še vedno pripravljamo.

Lahko pa si ogledate tudi druge kategorije.

Zakaj je izbira solenoidnega ventila enako pomembna kot izbira samega detektorja

Pri načrtovanju varnostnega sistema proti uhajanju plina se večina pozornosti osredotoča na sam detektor – njegovo občutljivost, tip senzorja, postavitev. Solenoidni ventil, ki mora na ukaz detektorja zapreti dovod plina, se pogosto obravnava kot "dodatek", ki se dokupi v zadnjem trenutku glede na to, kaj je trenutno na zalogi. To je napaka, ki se v praksi maščuje – bodisi v obliki nepotrebno visoke tlačne izgube na predimenzioniranem cevovodu ali pa nasprotno v obliki ventila, ki fizično ne more spustiti zadostne količine plina za priključene porabnike in povzroča podtlak, nezadostno ogrevanje kotla ali celo njegove izpade.

Solenoidni ventil, priključen na detektor plina, je zadnja varovalka v verigi: senzor oceni koncentracijo plina v zraku, elektronika oceni prekoračitev meje (običajno 10 % in 20 % spodnje meje eksplozivnosti – LEL) in v trenutku alarma prekine napajanje tuljave ventila, ki se mehansko zapre in fizično prekine dovod plina v prostor. Če je ventil nepravilno dimenzioniran, nepravilno izbran tip (NC/NO) ali ne ustreza navoju na obstoječo cev, celotna varnostna veriga izgubi pomen, ne glede na to, kako kakovosten je sam detektor.

V tem članku si bomo pogledali, kako pravilno izbrati solenoidni ventil z navojem G1/2", G3/4" ali G1" za detektor plina, na kaj paziti pri dimenzioniranju, kateri tip ventila (NC vs NO) je primeren za varnostno aplikacijo in kako se ti komponenti dejansko montirajo in priključujejo. Če se ukvarjate z izbiro samega detektorja, priporočamo naše samostojne članke Kako izbrati detektor uhajanja plina za domačo uporabo in delovanje ter Detektor plina s solenoidnim ventilom vs samostojni detektor: kaj izbrati.

Solenoidni ventil je električno krmiljen ventil, ki se uporablja za nadzor pretoka tekočin ali plinov. Ko je napajan z električnim tokom, se ventil odpre ali zapre, kar omogoča ali prepreči pretok med dvema točkama. Solenoidni ventil lahko deluje skupaj z detektorjem, ki zazna spremembe v okolju, kot so spremembe temperature, tlaka ali prisotnosti nečistoč. Ko detektor zazna spremembo, lahko pošlje signal solenoidnemu ventilu, da se odpre ali zapre, s čimer se prilagodi pretok tekočine ali plina v skladu z zahtevami sistema.

Solenoidni (elektromagnetski) ventil je zaporni element, ki ga električno krmilimo s pomočjo tuljave (solenoida). Ko se napetost pripelje na tuljavo, nastane magnetno polje, ki dvigne ali potegne kovinsko jedro (bat) proti vzmeti in odpre ali zapre prehod medija skozi ventil. Za varnostne aplikacije, povezane z zaznavanjem uhajanja plina, se skoraj izključno uporablja izvedba, ki je v mirovanju (napajanju) odprta in se samodejno zapre pod delovanjem vzmeti, ko se napetost odklopi – ta princip se imenuje "fail-safe" ali "de-energized to close".

To pomeni, da:

Pri običajnem obratovanju je tuljava ventila stalno pod napetostjo in ventil je odprt, plin prosto teče do porabnikov.
Pri prekoračitvi nastavljene koncentracije plina (običajno drugi stopnja alarma, 20 % LEL) krmilna enota detektorja prekine napajalni krog ventila.
Ventil brez električne energije takoj zapre – mehansko, s pomočjo vzmeti, neodvisno od tega, ali elektronika še vedno deluje.
Pri izpadu napajanja celotnega sistema (npr. izpade elektrika v objektu) se ventil prav tako samodejno zapre – kar je zaželeno varnostno vedenje, ker brez elektrike izgubite tudi funkcionalnost zaznavanja, in preventivno zaprtje plina je v takem primeru pravilna rešitev.

Zato atria.si ponuja detektorje neposredno v kompletu s solenoidnim ventilom – na primer detektor plina AVANSA 100M + solenoidni ventil G1/2" DN15, detektor plina AVANSA 100M + solenoidni ventil G3/4", DN 20 ali detektor plina AVANSA 100M + solenoidni ventil G1" DN25 – kjer je združljivost električnih parametrov in funkcije vnaprej preverjena s strani proizvajalca, inštalater pa se ukvarja le s pravilnim premerom glede na cevovod.

Ventilski rez – iz česa je sestavljen in kje nastane tlačna izguba

Ključne konstrukcijske komponente, ki vplivajo na izbiro določenega modela, so: svetlost sedla (določa maksimalni pretok in tlačno izgubo), material tesnila (mora biti odporen na zemeljski plin ali propan-butan), material ohišja (običajno medenina ali aluminijasta zlitina) in razred zaščite tuljave (IP54 do IP65 glede na okolje namestitve).

Kako pravilno določiti svetlost in navoj ventila – G1/2", G3/4", G1"

Najpogostejša napaka pri naročilu je poenostavitev "kateri navoj ima obstoječa cev, takšen ventil kupim". Čeprav se mora navoj ujemati s cevjo (ali pa se uporabi reducirni kos), je odločilni parameter dejanski pretok plina, ki bo skozi ventil prehajal pri polni moči vseh priključenih porabnikov. Ventil z ustreznim navojem, vendar nepravilno dimenzioniranim pretočnim koeficientom Kv, lahko povzroči nepotrebno tlačno izgubo, ki se kaže kot nezadostna moč kotla, nihanje plamena gorilnika ali sporočilo o napaki tlaka plina na kotlu.

Tabela za izbiro glede na zmogljivost naprav

Navoj / DN	Klasični Q (m³/h)	Največja nazivna moč zemeljski plin	Običajna uporaba
G1/2" – DN15	približno 2,2 – 3,0	do približno 35-45 kW	bivalni kotel, družinski dom, majhna dejavnost
G3/4" – DN20	cca 3,5 – 4,5	do približno 60-90 kW	večji dom, manjša kotlovnica, restavracijska kuhinja
G1" – DN25	približno 5,5 – 7,0	do približno 120-150 kW	kotlovnica stanovanjskega bloka, industrijska obratovanja, več naprav

Navedeni podatki so okvirni in se razlikujejo glede na posameznega proizvajalca in vrsto medija (zemni plin ima drugačno gostoto kot propan-butan, kar nekoliko spremeni pretočne karakteristike pri isti Kv vrednosti). Natančen izračun mora temeljiti na skupni inštalirani moči porabnikov v danem prostoru, delovnem tlaku plina (nizkotlačni sistem do 5 kPa v gospodinjstvih, srednjetlačni sistem v industriji) in največji dovoljeni tlačni izgubi na ventilu, ki jo običajno določi projektant plinske priključne naprave.

Praktičen primer iz običajne naloge

Stanovanjska stavba s kotlovnico v kleti, dva kondenzacijska kotla po 60 kW, torej skupno 120 kW inštalirane moči. Prvotna cev je dimenzirana na G1". Na prvi pogled bi se lahko zdelo, da je dovolj naročiti ventil G3/4", saj "konec koncev je to manjša kotlovnica". V resnici je pri taki moči in danem delovnem tlaku potreben prav ventil G1" DN25, sicer pride pri sočasnem delovanju obeh kotlov do tlačne izgube, ki se kaže kot napaka nizkega tlaka plina na drugem kotlu ravno v času največje potrebe po toploti. To je eden najpogostejših reklamacijskih scenarijev, s katerimi se srečujemo v praksi – običajno ni napačen ventil kot tak, le izbran je bil na podlagi navoja obstoječe cevi brez izračuna dejanskega pretoka.

Po drugi strani pa je pri stanovanjskem kotlu z močjo 24 kW v družinskem hiši ventil G1" popolnoma predimenziran – ne le, da je dražji, ampak montaža zahteva redukcije na obeh straneh, kar pomeni več tesnilnih spojev in teoretično več mest, kjer lahko pride do puščanja. Tu popolnoma zadostuje komplet z ventilom G1/2" DN15.

NC ali NO ventil – zakaj je to pomembno v varnostni aplikaciji

V terminologiji solenoidnih ventilov se običajno srečujemo z označbo NC (običajno zaprto) in NO (običajno odprto), ki se nanaša na stanje ventila brez električnega napajanja:

NC ventil (brez napetosti zaprt) – v mirovanju brez toka je zaprt, po dovodu napetosti se odpre. To je izvedba, ki se uporablja za varnostno zaustavitev plina, ker zagotavlja, da se plin samodejno zapre ob izpadu elektrike ali ob alarmu (ko elektronika odklopi napajanje).
NO ventil (normalno odprt ventil) – v stanju mirovanja je odprt in se zapre ob dovodu napetosti. Za varnostno zaznavanje uhajanja plina se v veliki večini primerov ne uporablja, ker bi plin ob izpadu napetosti ostal prosto teči.

Pri naročanju samostojnega ventila zunaj pripravljene kompleta je to eden najpomembnejših parametrov, ki ga je treba preveriti – zamenjava za NO različico je ena najresnejših napak, ki jih je mogoče narediti pri namestitvi varnostnega sistema, ker se na videz zdi, da je sistem popolnoma funkcionalen (med testom se ventil ob alarmu "nekaj zgodi"), vendar v resnici pri izpadu omrežja ne izpolnjuje svoje zaščitne funkcije. Pri kompletnih kompletih, kot so izdelki serije AVANSA 100M s solenoidnim ventilom, je ta združljivost že rešena iz proizvodnje in ni treba iskati ničesar.

Shema priključitve detektorja in solenoidnega ventila

Standardna vezava sestoji iz zaznavne enote (senzor + elektronika za vrednotenje), napajalnega vira, elektromagnetnega ventila, ki je nameščen na glavnem dovodu plina pred prvim odcepom do porabnikov, in morebiti signalizacijske sirene ali svetilnika. Spodaj je poenostavljen diagram običajne namestitve v kotlovnici ali kuhinji obrata.

Ventil se fizično vgradi na cevovodu z zadostnim ravnim odsekom pred in za ventilom (priporočeno najmanj 5x DN pred in 3x DN za ventilom, če to zahteva proizvajalec), na dostopnem mestu zaradi morebitnega servisa in vedno v smeri toka, označeni s puščico na telesu ventila. Podroben postopek montaže, vključno z električnim priključkom na sponko krmilne enote, razpravljamo v posebnem članku Montaža in priključitev detektorja plina s solenoidnim ventilom.

Dodatni parametri, na katere se v praksi pozabi

Vrsta plina in material tesnila

Ventil namenjen za zemeljski plin in ventil namenjen za propan-butan se sicer pogosto konstrukcijsko ujemata, vendar se razlikujeta v materialu tesnilnih elementov (NBR za zemeljski plin, po možnosti FKM pri višjih zahtevah glede odpornosti proti LPG). Pri naročilu je vedno treba navesti, za katero medij bo ventil služil – tema razlik med zemeljskim plinom in propan-butanom je podrobno obdelana v članku Detektor plina za zemeljski plin vs propan-butan: kakšna je razlika in kaj to pomeni za izbiro. Ker je propan-butan težji od zraka in se nabira pri tleh, medtem ko zemeljski plin dviguje proti stropu, se razlikuje ne samo postavitev detektorja, ampak posredno tudi trasiranje cevi in torej tudi mesto vgradnje ventila.

Delovno napetost tuljave

Solenoidni ventili se dobavljajo z tuljavami na 230 V AC ali 24 V DC/AC. Pri kompletnih setih z detektorjem (npr. AVANSA 100M z ventilom) je napetost tuljave vnaprej usklajena z izhodom krmilne enote, tako da ni potrebno nič pretvarjati. Pri kombiniranju samostojnega detektorja (npr. Detektor plina AVANSA 100M ali Detektor AVANSA 150MC) z ločeno kupljenim ventilom je potrebno preveriti, ali rele/izhod detektorja obvlada preklopni tok tuljave ventila (običajno 0,3 – 0,8 A pri manjših DN), oziroma uporabiti pomožno kontaktorsko rele pri večjih ventilih G1" z višjim odjemom.

Nazivni tlak PN in maksimalni obratovalni tlak

Pogosti plinski solenoidni ventili za domačo in komerčno uporabo so zasnovani za nizkotlačne sisteme (do 0,5 bara), kar pokriva večino stanovanjskih in komercialnih inštalacij v Sloveniji. Pri industrijskih aplikacijah s srednje tlačnimi sistemi je treba preveriti, ali določen model ventila ustreza določenemu tlačnemu območju – tu gre običajno za specializirane projekte, ki niso del običajne ponudbe za gospodinjstva.

Postopek izbire pravega ventila korak za korakom

V praksi ta postopek pomeni: najprej izračunate nazivne moči vseh plinskih naprav, ki bodo priključene na ventil (kotel, štedilnik, pretočni grelnik vode), ugotovite, ali gre za nizkotlačni hišni sistem ali srednje tlačno priključno cev, preverite, kakšen navoj ima obstoječa cev na mestu načrtovane montaže, na podlagi moči in tabelnih vrednosti Kv izberete primerno svetlost (G1/2", G3/4" ali G1") in nazadnje preverite, ali je izbrani model tipa NC, kakšno napetost zahteva tuljava in v kakšnem okolju (vlažnost, prašnost) bo nameščen, da ustreza zaščiti IP.

Primerjava pretočnih zmogljivosti posameznih premerov cevi

Graf služi le kot hiter vodnik – natančni koeficient Kv za določen model ventila je vedno naveden v tehnični dokumentaciji, iz katere lahko projektant ali izkušen inštalater natančno izračuna tlačno izgubo za dano konfiguracijo cevi. Pri mejnih vrednostih moči (na primer 45-55 kW) se v praksi priporoča izbrati večjo svetlost, saj rezerva v pretoku ne škoduje, medtem ko poddimenzioniran ventil povzroča resnične obratovalne težave.

Kdaj izbrati kompletno set in kdaj kombinirati komponente samostojno

Za večino običajnih inštalacij v družinskih hišah, stanovanjih, malih obratih in kotlovnicah nedvoumno priporočamo kompletne komplete detektor + solenoidni ventil, kjer je združljivost (napetost, tip NC, izklopni izhod) rešena s strani proizvajalca in inštalater prihrani čas ter možnost napake. Atria.si ponuja tri takšne kombinacije, ki temeljijo na preverjenem detektorju AVANSA 100M:

AVANSA 100M + G1/2" DN15 solenoidni ventil – stanovanjski kotli, družinske hiše
AVANSA 100M + solenoidni ventil G3/4" DN20 – večji domovi, manjše obrate, restavracijske kuhinje
AVANSA 100M + solenoidni ventil G1" DN25 – kotlovnice stanovanjskih hiš, industrijske obrate

Posamezno kombinacijo (na primer detektor AVANSA 150MC z zunanjim ventilom drugega proizvajalca) običajno izberemo, ko je v objektu že nameščen ventil z ustreznimi parametri (npr. iz prejšnje prenove) in ga je treba le pravilno povezati z novim detektorjem, ali ko projekt zahteva specifičen tlačni razpon, ki ga standardni komplet ne pokriva. Razlike med posameznimi modeli detektorjev AVANSA podrobno obravnavamo v članku AVANSA 100M vs AVANSA 150MC vs AVANSA 200M: primerjava in priporočena uporaba.

Najpogostejše napake pri izbiri in montaži ventila iz prakse

V letih dobave in servisa detekcijskih sistemov se večkrat srečujemo s podobnimi tipičnimi napakami:

Izbor glede na navoj brez pretvorbe moči – opisano zgoraj, vodi do tlačnih izgub ali nepotrebnega prevelikega dimenzioniranja.
Zamenjava ventila NC za NO pri nakupu posameznih komponentov različnih proizvajalcev – sistem na prvi pogled deluje funkcionalno, vendar ne izpolnjuje varnostne funkcije ob izpadu napajanja.
Montaža v nasprotnem smeru pretoka – na telesu ventila je označena puščica smeri pretoka; pri obratni montaži bod ne tesni pravilno ali sploh ne opravlja tesnilne funkcije pri zaprtju.
Nezadostna neposredna dolžina cevi pred ventilom – povzroča turbulenco in skrajšano življenjsko dobo tesnila.
Montaža ventila v neprimeranem okolju ne glede na IP zaščito – tuljava, izpostavljena vlagi ali kondenzaciji brez ustreznega pokrova, lahko sčasoma zarjavi in odpove.
Zapomnitev, da je po izpadu napajanja treba ventil ročno znova »potegniti« ali znova zagnati sistem – pri nekaterih tipih je po zaprtju potreben ročni ponovni zagon na krmilni enoti, ne pa samodejnega ponovnega odpiranja, kar je pravilno varnostno vedenje, vendar mora biti uporabnik na to pripravljen in poučen.

Pogosto okvare in vzroki lažnih alarmov, ki so lahko posredno povezani tudi s ciklanjem ventila, so obravnavani v članku Pogosto okvare in lažji alarmi detektorjev plina. Priporočamo tudi, da ne podcenjujete rednega preverjanja funkcionalnosti – tema je obdelana v članku Vzdrževanje, kalibracija in življenjska doba senzorjev detektorjev plina.

Mesto ventila v odnosu do mesta detektorja

Solenoidni ventil se neinstalira na mesto detektorja, ampak na glavni dovod plina v zaščiten prostor – najpogosteje takoj za glavnim zaporom plina ali za plinomernikom, pred prvim razvejanjem do posameznih porabnikov. Detektor pa se namesti glede na vrsto plina (zemni plin se dviga, montaža bližje stropu; propan-butan pada, montaža bližje tlom) – podroben priročnik za višino in postavitev najdete v članku Postavitev in montažna višina detektorja plina glede na vrsto plina. Kabel med detektorjem in ventilom (oziroma med detektorjem, krmilno enoto in ventilom, če gre za ločene elemente) mora biti speljan tako, da ni izpostavljen mehanskim poškodbam, dolžina napeljave pa ne sme presegati vrednosti, ki jih priporoča proizvajalec, zaradi padca napetosti na tuljavi.

Pogosta vprašanja o izbiri solenoidnega ventila

Ali lahko k detektorju AVANSA 100M dokupim ventil drugega proizvajalca?

Da, če ventil ustreza električnim parametrom izhoda detektorja (napetost, maksimalni preklopni tok) in je tipa NC (zaprt brez napetosti). Vendar je lažje in varneje z vidika garancije in funkcionalnosti izbrati že pripravljen komplet, na primer AVANSA 100M s solenoidnim ventilom v želeni svetlosti.

Pri izpadu elektrike v hiši se ventil zapre.

Pravilno izbran ventil za varnost (NC/fail-safe) se ob izpadu napajanja samodejno zapre, enako kot ob alarmu od detektorja. To je zaželeno vedenje, ker brez elektrike ne deluje niti sama detekcija, in preventivno zaprtje plina je varnejše kot pustiti dovod odprt.

Kako vem, kakšno svetlost ventila potrebujem, če nimam projekta plinske inštalacije?

Najpreprostejši način je sešteti nazivne moči vseh plinskih naprav za mestom montaže ventila in primerjati z okvirnimi vrednostmi v zgornji tabeli (do približno 40 kW G1/2", do približno 80-90 kW G3/4", nad to močjo G1"). Pri mejnih vrednostih ali bolj zapletenih napeljavah priporočamo posvetovanje s projektantom plinske inštalacije ali s pooblaščenim tehnikom za plinske naprave.

Ali je ventil po zaprtju potrebno ročno ponastaviti ali se samodejno znova odpre?

Večina varnostnih sistemov je zasnovana tako, da je po alarmu in zaprtju ventila potreben ročni ponovni zagon na krmilni enoti detektorja po prezračevanju prostora in odstranitvi vzroka puščanja. Samodejno ponovno odpiranje brez posredovanja upravljavca se v varnostnih aplikacijah namerno ne uporablja.

Ali se lahko en solenoidni ventil uporablja hkrati za zemeljski plin in propan-butan?

Mehansko da, če so tesnila iz materiala, primernega za obe medija (npr. FKM), vendar se ventil v praksi vedno naroči in certificira za specifičen tip plina, naveden v projektu, zato je pri spremembi vrste goriva v objektu treba parametre ventila ponovno preveriti.

Da, obstaja razlika med ventilom za gospodinjstvo in za industrijsko kotlovnico. Ventili za industrijske kotlovnice so običajno večji, močnejši in namenjeni za težje delovne pogoje. So tudi bolj robustni in odporni na visoke temperature ter tlake, ki so značilni za industrijske sisteme. Ventili za gospodinjstvo so običajno manjši, lažji in namenjeni za manjše obremenitve ter nižje temperature in tlake.

Da, poleg svetlosti se razlikuje tudi nazivni tlak PN, za katerega je ventil certificiran, robustnost konstrukcije in včasih tudi zahteve za dodatno signalizacijo položaja ventila (končne stikalne naprave) za priključitev na nadrejeni krmilni sistem kotlovnice.

Konec

Solenoidni ventil ni le "kositer s navojem", ki ga kupite glede na to, kakšen navoj ima cev – je funkcionalni varnostni del celotnega detekcijskega sistema, ki mora ustrezati dejanskemu pretoku plina, vrsti medija, električnim parametrom detektorja in mora biti izdelan kot fail-safe (NC). Pri običajnih inštalacijah v gospodinjstvih in manjših obratih je najpreprostejša in najzanesljivejša pot poiskati preverjeno kombinacijo detektorja in ventila v enem kompletu, kjer proizvajalec zagotavlja medsebojno združljivost – na primer AVANSA 100M z ventilom G1/2" za stanovanjske kotle, z ventilom G3/4" za srednje velike obrate ali z ventilom G1" za večje kotlovnice. Celovit pregled detektorjev in povezanih rešitev najdete v kategoriji Detektory, kjer vam bomo z veseljem svetovali pri izbiri posamezne kombinacije tudi glede na parametre vaše konkretne inštalacije.

Imate vprašanje o tej temi?

Ne morete se odločiti ali rešujete konkretno situacijo v vašem gospodinjstvu? Pišite nam – z veseljem vam bomo svetovali.