Carel pRack pR300T User Manual
Carel pRack pR300T is a device that allows for heat recovery in CO2 booster systems, which can be used to heat sanitary water or water for space heating. It can manage up to two heat recovery modules simultaneously and can activate and regulate each module based on a percentage of heat demand calculated from a digital input, a temperature probe, or an external analog signal. The device can modify the minimum setpoint of the HPV valve (high-pressure valve) and the setpoint of the gas cooler fans to achieve the desired heat recovery.
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Heat recovery for pRack pR300T
Operation and confi guration
T
T disch
F FHW F FHW
T
HR1I
T
3W
HRI
HR1
T T
HR1O
T
HR2I
T
T
T disch HR2
3W
HR2
HR2
T T
HR2O
T
T
ING GC
3W
GC
GAS cooler
T
GC
T
T
GC by passed
T
Manuale d’uso
User manual
I n t e g r a t e d C o n t r o l S o l u t i o n s & E n e r g y S a v i n g s
ITA
Recupero di calore per pRack pR300T
Funzionamento e confi gurazione
Indice
1. INTRODUZIONE 5
2. CONFIGURAZIONE 8
2.1 Regolazione: temperatura dell’acqua ...........................................................................................................................................9
2.2 Regolazione: ingresso digitale...........................................................................................................................................................9
2.3 Regolazione: segnale esterno ......................................................................................................................................................... 10
2.4 Attivazione del recupero calore .................................................................................................................................................... 10
2.5 Gestione della pompa ......................................................................................................................................................................... 11
2.6 Allarme per alta temperatura dell’acqua ................................................................................................................................. 13
2.7 Filtro per ingresso analogico ........................................................................................................................................................... 13
2.8 Secondo modulo per il recupero di calore ............................................................................................................................ 13
3. AZIONI SUPPLEMENTARI 14
3.1 Modo sequenziale con soglie ........................................................................................................................................................ 14
3.3 Rispristino del setpoint ....................................................................................................................................................................... 16
4. GAS COOLER BYPASS 17
4.1 Condizioni per l’abilitazione ............................................................................................................................................................ 17
4.2 Condizioni per l’attivazione ............................................................................................................................................................. 18
5. CONFIGURAZIONE DI INGRESSI E USCITE 20
3 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
1. INTRODUZIONE
Tipo
AI
AI
AI
AI
AI
DI
DO/AO
DO/AO
DO/AO
DI
F FHW F FHW
T
T disch
T
HR1I
T
3W
HRI
T T
HR1O
HR1
T
HR2I
T T T
HR2O
T
T disch HR2
3W
HR2
HR2
T
T
ING GC
3W
GC
GAS cooler
T
GC
T
Fig. 1.a
T
GC by passed
T
P
GC
P
HPV
ExV
Nome
THR[1-2]I
THR[1-2]O
TGC
TGC by-passed
PGC
FHW
3WHR[1-2]
PHR[1-2]
3WGC
---
Descrizione
Temperatura dell’acqua in entrata
Temperature d’uscita dell’acqua
Temperatura in uscita al Gas Cooler
Temperatura dopo il bypass del Gas Cooler
Pressione nel Gas Cooler
Sensore di fl usso
Valvola a 3 vie per recupero calore
Comando pompa
Valvola a 3 vie per il bypass del Gas Cooler
Abilitazione preliminare alla funzione
Tab. 1.a
In un sistema CO2 di tipo Booster, la funzione di Recupero Calore (o Heat Reclaim, di seguito abbreviato in
HR) permette di sfruttare il calore normalmente dissipato dal Gas Cooler per riscaldare dell’acqua sanitaria oppure destinata al riscaldamento di ambiente.
pRack pR300T gestisce contemporaneamente fi no a due recuperi di calore. L’attivazione e la regolazione di ciascun recupero seguirà la percentuale di richiesta di calore calcolata a partire da:
• un ingresso digitale
• una sonda di temperatura
• un segnale analogico esterno
Un ulteriore ingresso digitale può essere usato per dare un consenso preliminare alla funzione.
Una volta attivato, il recupero di calore può agire, se richiesto, sul setpoint della valvola HPV e sul setpoint eff ettivo del Gas Cooler sia in modalità simultanea (entrambi i contributi contemporaneamente) sia in modalità sequenziale a soglie (prima il contributo per l’HPV e poi quello per il Gas Cooler al superamento di una certa soglia di richiesta di calore).
5 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
Nel caso di contributo sul setpoint della valvola HPV, il recupero di calore va a modifi care il parametro
“minimo setpoint di regolazione valvola HPV” (maschera Eib28) e viene utilizzato come limite inferiore per il calcolo del setpoint dinamico della pressione di regolazione della valvola di alta pressione.
L’incremento di questo setpoint minimo dal suo valore di default (40.0barg) ad un nuovo setpoint minimo
(e.g. 75 barg) porta il sistema a lavorare in condizioni transcritiche anche quando la temperatura di uscita del gas cooler era in partenza inferiore al valore critico.
A questo setpoint minimo può essere aggiunto un ulteriore incremento (maschera Eeab28) proporzionale alla richiesta del recupero calore fi no ad un valore limite massimo impostabile (e.g. 85 barg).
Se il setpoint della valvola HPV calcolato a partire dalla temperatura del Gas Cooler supera il setpoint minimo modifi cato dal recupero di calore, il controllo regolerà sul setpoint calcolato.
Richiesta recupero di calore (%)
100%
Richiesta min. per attivazione
0%
Stato del recupero di calore
1
0
Min set-point HPV (barg)
85.0 barg Max HPV set-point
(recupero calore ON)
75.0 barg Min HPV set-point
(recupero calore ON)
40.0 barg Min HPV set-point
(recupero calore OFF)
Tempo
Nota: I ritardi di attivazione non sono considerati in questo grafico
Fig. 1.b
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
6
ITA
Nel caso di contributo sul setpoint del Gas Cooler è possibile incrementare gradualmente il setpoint in temperatura dei ventilatori del Gas Cooler fi no al suo limite massimo impostabile. Questo limite è dato dal massimo setpoint possibile (maschera Dab06) nel caso di modalità simultanea o dal valore settato nella maschera Eeab29 nel caso di modalità sequenziale.
In modalità simultanea l’incremento inizierà contemporaneamente all’azione sul setpoint della valvola HPV mentre in modalità sequenziale l’incremento inizierà dopo aver superato una Soglia limite di percentuale di richiesta di calore impostabile (Eeab29).
Se la condensazione fl ottante è attiva (ramo D.a.d) è possibile disabilitarla in caso di recupero di calore
(Eeab04), se invece si sceglie di non disabilitarla in caso di recupero di calore l’incremento del setpoint del
Gas Cooler può essere direttamente sommato alla temperatura esterna.
Condensazione fl ottante senza recupero di calore: SP = Text + ΔT (maschera Dad06).
Condensazione fl ottante durante il recupero di calore (con contributo GC): SP=Text + Off set GC, dove Off set
GC > ΔT.
Come ultima azione di ausilio al recupero di calore sarà possibile bypassare il Gas
Cooler nel caso in cui siano verifi cate le seguenti condizioni:
• il bypass è abilitato (maschera Eeab);
• la richiesta percentuale di calore supera una soglia confi gurabile (e.g. 90%);
• la temperatura del gas cooler bypassato è inferiore ad una soglia confi gurabile (e.g. 20°C).
Al verifi carsi di queste condizioni la valvola di bypass inizierà a modulare seguendo il suo setpoint guardando alla temperatura del Gas Cooler bypassato fi no ad escludere totalmente il Gas Cooler nel caso in cui questa temperatura lo consenta. Alla disattivazione del recupero calore, il setpoint della valvola HPV ritorna gradualmente al valore calcolato dalla normale gestione secondo un tempo impostabile. Lo stesso vale per il setpoint delle ventole del Gas Cooler.
7 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
2. CONFIGURAZIONE
La confi gurazione può essere eseguita attraverso le maschere raggiungibili seguendo il percorso Eea-- e
Eeb--.
La maschera Eeab01 permette di scegliere quanti moduli di recupero calore attivare, fi no a 2, e come deve essere calcolata la percentuale di richiesta per le azioni supplementari.
Le possibilità per il calcolo della percentuale per le azioni supplementari, sono illustrate nella seguente tabella:
Valore
NONE
HR1+HR2
HR1 ONLY
HR2 ONLY
Descrizione
Nessun contributo supplementare al recupero calore
Contributo da entrambi i moduli: HR1req+HR2req, limitato a 100%
Contributo solo da HR1
Contributo solo da HR2
Tab. 2.a
Affi nché il recupero calore possa essere attivato, alcune condizioni devono essere verifi cate. Le soglie sono impostabili nella maschera Eeab02:
Per l’attivazione del Recupero calore è necessario che:
• la pressione nel Gas Cooler sia superiore ad una soglia;
• un tempo minimo di OFF sia trascorso prima dalla precedente attivazione.
L’utente può scegliere di disabilitare la condensazione fl ottante quando il recupero calore è attivo: se l’utente imposta il valore YES nella maschera Eeab04, la condensazione fl ottante verrà disabilitata se almeno un modulo di recupero calore è attivo.
La funzione può essere abilitata a fasce orarie e questo è un consenso preliminare, l’attivazione eff ettiva dipende dalla richiesta di calore calcolata.
Similmente il consenso all’attivazione può essere slegato dalla chiusura. Queste impostazioni sono accessibili nella maschera Eeab05.
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
8
ITA
E’ possibile utilizzare lo scheduler interno al controllo per specifi care delle fasce orarie di attivazione.
Se richiesto, la funzione di recupero di calore può essere attiva anche nella fascia oraria di chiusura.
Questa maschera permette la confi gurazione dello scheduler.
L’attivazione della funzionalità può dipendere da:
• la temperatura di uscita dell’acqua dallo scambiatore
• un ingresso digitale
• un segnale esterno.
2.1 Regolazione: temperatura dell’acqua
Se la regolazione si basa sulla temperatura di uscita dell’acqua dallo scambiatore, il valore THRnO viene confrontato con il setpoint specifi cato attraverso un regolatore PI.
Nella maschera Eeeab07 è possibile specifi care il valore del coeffi ciente proporzionale Kp espresso in richiesta percentuale per ogni grado di diff erenza da setpoint e il valore del fattore integrale in secondi.
Il regolatore PI genera quindi una richiesta compresa tra 0 e 100%.
2.2 Regolazione: ingresso digitale
Se viene scelta la regolazione da ingresso digitale
Lo stato dell’ingresso associate tramite la maschera Eeaa02 determinerà una richiesta dello 0% oppure del
100%.
9 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
2.3 Regolazione: segnale esterno
Può essere utilizzato anche un segnale ingresso a pRack per la generazione di una richiesta modulante dallo
0% al 100%.
Nota: qualunque delle tre modalità viene selezionata, il recupero di calore baserà il funzionamento di seguito descritto sulla percentuale di richiesta generata.
2.4 Attivazione del recupero calore
L’attuazione della funzione di recupero calore può avvenire o con uscita digitale oppure con uscita analogica
0-10V. in entrambi i casi, il comportamento sarà di tipo ON/OFF, quindi 0% o 100% per l’uscita analogica.
L’attivazione è basata sui seguenti 3 parametri, modifi cabili tramite la maschera Eeab08:
• soglia di attivazione in %
• soglia di disattivazione in %
• ritardo di attivazione in secondi.
Le soglie confi gurate vengono confrontate con la percentuale di attivazione richiesta calcolata come descritto nei paragrafi precedenti.
Quando la suddetta richiesta raggiuge (da valori inferiori) la soglia di attivazione, l’uscita assegnata alla funzione di recupero calore è attivata dopo il ritardo di attivazione specifi cato.
Recupero di calore attivo
Soglia di disattivazione
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
Soglia di attivazione
Fig. 2.a
10
Richiesta RC (%)
ITA
2.5 Gestione della pompa
Per ogni modulo di recupero di calore, la funzione può gestire anche un pompa per la circolazione dell’acqua.
L’attuazione può avvenire con un’uscita digitale oppure con un segnale analogico modulante 0-10V.
A seguito della disattivazione del recupero del calore anche la pompa viene disattivata dopo il ritardo specifi cato.
Attraverso la maschera Eeab09 è possibile specifi care:
• se abilitare la gestione della pompa di circolazione
• il tipo di pompa, ON/OFF oppure modulante
• il ritardo di attivazione in secondi
L’attivazione della pompa può basarsi su due condizioni mutuamente esclusive: la richiesta di recupere di calore oppure la diff erenza di temperatura dell’acqua di mandata e di ritorno nello scambiatore.
Se si è scelta la gestione della pompa basata sulla richiesta del recupero di calore, l’attivazione avverrà appena raggiunta la soglia di attivazione della richiesta di recupero calore.
La disattivazione della pompa avverrà, dopo il ritardo specifi cato, al raggiungimento della soglia di disattivazione della richiesta di recupero calore.
Se si preferisce che la pompa venga attivata in funzione della diff erenza tra la temperatura d’ingresso e d’uscita dell’acqua dallo scambiatore, la percentuale di attivazione verrà calcolata tramite un regolatore PI che confronterà tale diff erenza con il setpoint specifi cato.
Attraverso la maschera Eeab11 è possibile specifi care:
• il setpoint di attivazione come delta di temperatura dell’acqua
• il guadagno proporzionale del regolatore PI
• il tempo integrale del regolatore PI.
Rispetto al setpoint, la regolazione è di tipo diretto: se la diff erenza tra la temperature dell’acqua in ingresso e quella in uscita è maggiore del setpoint specifi cato la pompa sarà attivata.
11 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
Uscita modulante della pompa (%)
100
Set-point
Differenziale di temperatura (° C)
Set-point +100/K p
Fig. 2.b
Con il parametro Min.speed HR on è possibile specifi care una percentuale minima di funzionamento quando il recupero di calore è attivo.
Vi è la possibilità di attivare la pompa anche quando il recupero di calore non è attivo. L’utente può specifi care dei cicli di funzionamento basati un periodo di ON e un periodo di OFF. Durante il periodo di ON la pompa sarà attiva alla percentuale specifi cata (se modulante).
Nella maschera Eeab12 è possibile specifi care l’abilitazione dei cicli di funzionamento della pompa in caso il recupero calore sia disattivo e i relativi tempi di ON e OFF.
Se si dispone di un fl ussostato per il rilevamento della circolazione dell’acqua, questo può essere collegato al pRack e confi gurato tramite la maschera Eeaa10. In caso di pompa attiva e fl ussostato non attivo, verrà segnalato un allarme specifi co.
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
12
ITA
2.6 Allarme per alta temperatura dell’acqua
Per ragioni di sicurezza, è possibile specifi care un valore per la massima temperatura dell’acqua consentita.
Se la temperatura di uscita dallo scambiatore supera la soglia impostata, il recupero calore verrà disattivato.
Il diff erenziale permette di creare un’isteresi per il rientro dell’allarme.
2.7 Filtro per ingresso analogico
Nella maschera Eeab13 è possibile specifi care se applicare un fi ltro (media di campioni) alla sonda usata per il calcolo del richiesta di recupero di calore THRnO.
2.8 Secondo modulo per il recupero di calore
Attraverso le maschere comprese tra Eeab15 e Eeab21 è possibile confi gurare il secondo modulo per il recupero di calore. Le impostazione sono similari a quelle del primo modulo.
13 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
Oltre all’attivazione del recupero calore, alcune azioni vengono messe in atto per incrementare la disponibilità di calore da poter recuperare:
• incremento del minimo setpoint per la regolazione della valvola HPV (pressione nel GC);
• incremento del minimo setpoint del Gas Cooler (riduzione della velocità delle ventole);
• bypass completo o parziale del Gas Cooler.
E’ possibile scegliere di eseguire le operazioni di incremento in maniera sequenziale e indipendente oppure di eseguirle contemporaneamente dando priorità alla pressione del Gas Cooler. Le azioni vengono compiute dopo un ritardo impostabile dall’attivazione del recupero di calore.
3.1 Modo sequenziale con soglie
In caso si scelga di operare le azioni supplementari in modo sequenziale, ogni azione è confi gurabile separatamente tramite un set di parametri.
L’applicazione delle azioni avviene con precedenza all’incremento del valore del minimo setpoint per la valvola HPV; successivamente viene incrementato il set di regolazione del Gas Cooler.
L’incremento del minimo setpoint per la valvola HPV è regolato dai parametri confi gurabili tramite la maschera Eeab28 e descritti nella tabella seguente.
Setp.Min% (barg)
Setp.100% (barg) Valore minimo per il setpoint della valvola HPV con recupero di calore al valore massimo della richiesta
Tempo a min setp (s) Tempo per l’incremento del setpoint dal valore corrente al nuovo minimo
Passo incr. (barg)
Valore minimo per il setpoint della valvola HPV con recupero di calore al valore minimo della richiesta
Tempo tra incr. (s)
Valore del passo di incremento del setpoint
Intervallo tra incrementi successivi del setpoint
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
14
ITA
Set-point 100% passo incr.
Set-point min.%
Set-point corrente
100%
Richiesta RC (%)
Soglia di attivazione per il recupero di calore
Fig. 3.a
L’incremento del setpoint del Gas Cooler è regolato dai parametri confi gurabili tramite la maschera Eeab29 e descritti nella tabella seguente.
Passo increm. (°C)
Tempo tra incr. (s)
Passo di incremento per il setpoint delle ventole
Intervallo tra due incrementi successivi
Off set max. (°C) Massimo incremento del setpoint applicabile
Min.HR request (%) Minima richiesta per l’applicazione dell’incremento
Diff .OFF (%) Diff erenziale per il rispristino del setpoint confi gurato
Incremento del set point del GC attivo
Min. richiesta RC - Diff OFF
Richiesta RC (%)
Min. richiesta RC
Fig. 3.b
Quando il nuovo valore per il minimo setpoint della valvola HPV è stato raggiunto oppure il valore del setpoint attuale è superiore a tale minimo, l’azione di incremento del sepoint del Gas Cooler ha inizio. Da notare che questa non è legata alla percentuale di richiesta di recupero di calore, ma attende unicamente una soglia minima di richiesta per essere applicata.
15 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
Se viene selezionata la modalità sequenziale, l’azione di incremento del minimo setpoint della valvola HPV è eseguita come per il modo sequenziale e confi gurata tramite la maschera Eeab28.
L’azione per il setpoint delle ventole del Gas Cooler è invece automaticamente calcolata seguendo lo schema di seguito illustrato:
Incremento del minimo set-point per HPV
Il valore più grande
Nuovo valore per il set-point della valvola HPV
Formula inversa per il COP
Valore del set-point del Gas Cooler
Set-point HPV per il massimo valore di COP
Formula diretta per il calcolo del massimo COP
Fig. 3.c
Il nuovo valore per il setpoint del Gas Cooler rispetterà i limiti defi niti nella maschera Dab02.
3.3 Rispristino del setpoint
Per evitare brusche variazioni nel rispristino dei setpoint confi gurati, è possibile specifi care un tempo di decremento massimo in riferimento all’avvenuta applicazione del massimo off set permesso.
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
16
ITA
4. GAS COOLER BYPASS
L’attivazione del bypass per il Gas Cooler dipende da due gruppi di condizioni: il primo stabilisce l’abilitazione al bypass, il secondo la sua attivazione. Per l’attuazione del bypass sono disponibili 3 tipi di confi gurazioni:
1. uscita digitale, ON/OFF;
2. uscita analogica 0-10V con comportamento ON/OFF;
3. uscita analogica 0-10V modulante.
4.1 Condizioni per l’abilitazione
Di seguito vengono riportale le condizioni per l’attivazione del bypass del Gas Cooler:
1. il bypass deve essere abilitato, maschera Eeab26;
2. la richiesta di recupero di calore deve essere maggiore di Min.rich.rec.cal, maschera Eeab27;
3. la pressione del ricevitore deve essere inferiore al valore Max.press.ricev.bypass, maschera Eeab26;
4. il valore del nuovo minimo per il setpoint della valvola HPV deve essere stato raggiunto, maschera Eeab28;
5. il setpoint del Gas Cooler deve essere stato incrementato del massimo off set applicabile, maschera Eeab29;
6. deve essere stata confi gurata un’uscita, analogica o digitale, per l’attivazione del bypass, maschere Eeaa21e
Eeaa22.
La seconda condizione per l’abilitazione del bypass del Gas Cooler è basata sulla richiesta di recupero di calore, come illustrato nella fi gura seguente.
La condizione per l’abitazione è soddisfatta
Min. richiesta RC - Diff OFF Min. richiesta RC
Fig. 4.a
17
Richiesta RC (%)
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
4.2 Condizioni per l’attivazione
Se le condizioni per l’abilitazione sono verifi cate, l’esclusione o meno del Gas Cooler avverrà tenendo conto della temperatura del gas misurata dopo il bypass.
La maschera Eeaa27 permette la confi gurazione della sonda di temperatura posta dopo il bypass del Gas Cooler.
L’esclusione del Gas Cooler viene attivata se la temperatura dopo il bypass è inferiore alla soglia specifi cata per il tempo di valutazione (maschera Eeab26). Viene disabilita per ragioni di sicurezza al raggiungimento del limite impostato. Questi valori sono confi gurabili nella maschera Eeab32.
E’ possibile, all’interno dell’intervallo di attivazione, gestire la regolazione del bypass sia attraverso un setpoint e un diff erenziale, sia attraverso una modulazione. Nel primo caso l’uscita analogica o digitale avrà un comportamento di tipo ON/OFF, nel secondo caso verrà modulata un’uscita analogica 0-10V. La maschera
Eeab31 permette di confi gurare tale regolazione.
Confi gurazione con uscita digitale Confi gurazione con uscita modulante
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
18
ITA
Nel caso di esclusione del Gas Cooler tramite uscita digitale (o analogica di tipo ON/OFF), il comportamento del bypass segue l’andamento illustrato in Figura 8.
Temperatura misurata del by pass
Soglia massima di disattivazione
Set-point differenziale
Set-point
Soglia minima per l’attivazione
Tempo
Inizio valutazione
Attivazione del bypass se è trascorso il tempo di valutazione
Disattiv.
by pass
Attivazione del bypass
Disattiv.
by pass
Disattivazione del bypass
Inizio valutazione
Attivazione del bypass se è
Disattiv.
by pass trascorso il tempo di valutazione
Stato del by pass
1
0 Tempo
Fig. 4.b
Se viene scelto di modulare l’esclusione del Gas Cooler attraverso un’uscita analogica, la regolazione avviene tramite un regolatore P+I confi gurabile nella maschera Eeab31. Parametri in gioco sono:
• il setpoint (°C)
• il coeffi ciente proporzionale Kp (%/°C)
• il tempo integrale (s)
La modulazione risultante, per il solo contributo proporzionale, è illustrata in Figura 9.
Valore dell’uscita analogica del by pass (%)
100
0
Set point -100/K p
Fig. 4.c
19
Set point
Temperatura dopo il by pass
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
5. CONFIGURAZIONE DI INGRESSI E USCITE
Di seguito vengono riportate le maschere per la confi gurazione degli ingressi e delle uscite relative al recupero di calore. Sono raggiungibili tramite il percorso Eea-.
Ingresso digitale utilizzabile per il consenso preliminare al recupero di calore. Solo in caso di attivazione tramite ingresso digitale, la sua attivazione determina una richiesta del 100%.
Maschera per la confi gurazione del tipo di sonda e dell’ingresso associato alla regolazione del recupero di calore: temperatura in uscita dallo scambiatore dell’acqua.
La posizione di questa sonda è tuttavia a discrezione dell’utente, pur conservando la nomenclatura prevista.
La temperatura di ingresso allo scambiatore dell’acqua può essere usata a scopo di monitoraggio oppure utilizzata assieme alla temperatura di uscita per la modulazione della pompa.
In caso di regolazione del recupero di calore tramite segnale esterno, la maschera Eeaa05 permette di assegnare la posizione dell’ingresso utilizzato e l’intervallo di richiesta associato.
Usciata digitale per la valvola a 3 vie utilizzata per il recupero di calore.
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
20
ITA
Maschera per la confi gurazione dell’attuatore digitale per la pompa dell’acqua.
associata alla pompa modulante.
Se si dispone di un fl ussostato per il rilevamento della circolazione dell’acqua, questo può essere collegato al pRack e confi gurato tramite la maschera Eeaa10. In caso di pompa attiva e fl ussostato non attivo, verrà segnalato un allarme specifi co.
Ingresso associabile alla sonda per la temperatura in ingresso al Gas Cooler e utilizzabile a scopo di monitoraggio.
Uscita digitale per l’attuazione del bypass del Gas Cooler.
In caso di esclusione del Gas Cooler tramite valvola modulante, la maschera Eeaa22 permette l’assegnazione dell’uscita analogica associata.
21 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ITA
Maschera per l’assegnazione del tipo e della posizione della sonda per la misura della temperatura dopo il bypass del
Gas Cooler. La sonda è obbligatoria in caso di utilizzo di un bypass.
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
22
ENG
Heat recovery for pRack pR300T
Operation and confi guration
Index
1. INTRODUCTION 5
2. CONFIGURATION 8
2.1 Control: water temperature ................................................................................................................................................................9
2.2 Control: digital input ...............................................................................................................................................................................9
2.3 Control: external signal ....................................................................................................................................................................... 10
2.4 Activation of heat recovery .............................................................................................................................................................. 10
2.6 High water temperature alarm ...................................................................................................................................................... 13
2.7 Analogue input fi lter ............................................................................................................................................................................ 13
2.8 Second heat recovery module ...................................................................................................................................................... 13
3. SUPPLEMENTARY ACTIONS 14
3.1 Sequential mode with thresholds ............................................................................................................................................... 14
3.3 Set point reset .......................................................................................................................................................................................... 16
4. GAS COOLER BYPASS 17
4.1 Conditions for enabling ..................................................................................................................................................................... 17
4.2 Conditions for activation ................................................................................................................................................................... 18
5. INPUT AND OUTPUT CONFIGURATION 20
3 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ENG
1. INTRODUCTION
Type
AI
AI
AI
AI
AI
DI
DO/AO
DO/AO
DO/AO
DI
F FHW F FHW
T
T disch
T
HR1I
T
3W
HRI
T T
HR1O
HR1
T
HR2I
T T T
HR2O
T
T disch HR2
3W
HR2
HR2
T
T
ING GC
3W
GC
GAS cooler
T
GC
T
Fig. 1.a
T
GC by passed
T
P
GC
P
HPV
ExV
Name
THR[1-2]I
THR[1-2]O
TGC
TGC by-passed
PGC
FHW
3WHR[1-2]
PHR[1-2]
3WGC
---
Description
Water inlet temperature
Water outlet temperature
Outlet temperature to the gas cooler
Temperature after the gas cooler bypass
Pressure in the gas cooler
Flow sensor
3-way valve for heat recovery
Pump control
3-way valve for gas cooler bypass
Preliminary function enabling
Tab. 1.a
In a CO2 Booster system, the heat recovery function (or heat reclaim, hereinafter HR) exploits the heat normally dissipated by the gas cooler for domestic hot water production or space heating.
pRack pR300T can manage two heat recovery functions at the same time. Each heat recovery function is activated and controlled based on the percentage of heat demand, which can be calculated based on:
• a digital input
• a temperature probe
• an external analogue signal
An additional digital input can be used to preliminarily enable the function.
Once activated, heat recovery can, if required, act on the HPV valve set point and the eff ective gas cooler set point, either simultaneously (both at the same time) or sequentially, based on thresholds (fi rst the HPV and then the gas cooler, when exceeding a certain heat demand threshold).
5 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ENG
If acting on the HPV valve set point, the heat recovery function modifi es the “minimum HPV valve control set point” parameter (screen Eib28) and is used as the lower limit for calculating the dynamic high pressure valve pressure control set point.
The increase in this minimum set point from its default value (40.0 barg) to a new minimum set point (e.g. 75 barg) means the system will operate in transcritical conditions even when the gas cooler outlet temperature is initially lower than the critical value.
This minimum set point can further increased (screen Eeab28) proportional to the heat recovery request, up to a maximum allowed limit value (e.g. 85 barg).
If the HPV valve set point, calculated based on the gas cooler temperature, exceeds the minimum set point modifi ed by the heat recovery function, the controller will use this newly calculated set point.
Heat recovery request (%)
100%
Min. request for activation
0%
Heat recovery status
1
0
Min set-point HPV (barg)
85.0 barg Max HPV set-point
(heat recovery ON)
75.0 barg Min HPV set-point
(heat recovery ON)
40.0 barg Min HPV set-point
(heat recovery OFF)
Time
Nota: Activation delay are not consider in this graphic
Fig. 1.b
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
6
ENG
If acting on the gas cooler set point, the gas cooler fan temperature set point can be gradually increased until reaching the maximum allowed limit. This limit is equal to the maximum allowable set point (screen Dab06) in simultaneous mode, or the value set on screen Eeab29 in sequential mode.
In simultaneous mode, the increase will begin at the same time as the action on the HPV valve set point, while in sequential mode the increase will begin after having exceeded a settable heat demand percentage threshold (Eeab29).
If the fl oating condensing function is active (branch D.a.d), this can be disabled when heat recovery is active
(Eeab04), while if this function is not disabled when heat recovery is active, the increase in the gas cooler set point can be added directly to the outside temperature.
Floating condensing without heat recovery: SP = Text + ΔT (screen Dad06).
Floating condensing during heat recovery (with action on GC): SP=Text + Off set GC, where Off set GC > ΔT.
One fi nal action to maximise heat recovery involves bypassing the gas cooler when the following conditions are true:
• bypass is enabled (screen Eeab);
• percentage of heat demand exceeds a settable threshold (e.g. 90%);
• the bypassed gas cooler temperature is below a settable threshold (e.g. 20°C).
When these conditions are true, the bypass valve will start modulating according to the calculated bypassed gas cooler temperature set point, until totally bypassing the gas cooler when this temperature makes it possible. When heat recovery is deactivated, the HPV valve set point gradually returns to the calculated value in a set time. The same is true for the gas cooler fan set point.
7 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ENG
2. CONFIGURATION
The function can be confi gured using the screens accessible in branches Eea-- and Eeb--.
Screen Eeab01 is used to choose how many heat recovery modules are to be activated, up to two, and how the demand percentage should be calculated for the supplementary actions.
The options for calculating the demand percentage for the supplementary actions, are shown in the following table:
Value Description
NONE
HR1+HR2
HR1 ONLY
HR2 ONLY
No additional contribution to heat recovery
Contribution from both modules: HR1req+HR2req, limited to 100%
Contribution from HR1 only
Contribution from HR2 only
Tab. 2.a
In order for heat recovery to be activated, certain conditions need be verifi ed. The thresholds can be set on screen Eeab02:
The following are required for heat recovery activation:
• the pressure in the gas cooler is above a threshold;
• a minimum OFF time has elapsed since the previous activation.
The user can choose whether to disable the fl oating condensing function when heat recovery is active: if setting
YES on screen Eeab04, fl oating condensing will be disabled when at least one heat recovery module is active.
The function can be enabled based on time bands, which preliminarily enable the function; eff ective activation depends on the calculated heat demand.
Similarly, the activation trigger can be independent from the closing time bands. These settings are accessible on screen
Eeab05.
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8
ENG
The scheduler inside the controller can be used to specify the activation time bands.
If required, the heat recovery function can also be active in the closing time bands.
This screen is used to confi gure the scheduler.
The function can be activated based on:
• the heat exchanger water outlet temperature
• a digital input
• an external signal.
2.1 Control: water temperature
If control is based on the heat exchanger water outlet temperature, the value THRnO is compared against the specifi ed set point, applying PI control.
Screen Eeeab07 can be used to set the proportional coeffi cient Kp, expressed as a percentage of demand for each degree diff erence from the set point, and the value of the integral factor in seconds.
This PI control thus generates a demand output between 0 and 100%.
2.2 Control: digital input
If control is set to be managed via digital input:
The status of the input associated with the function on screen Eeaa02 will determine either 0% or 100% demand.
9 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ENG
2.3 Control: external signal
An input signal to pRack can also be used to generate a modulating demand output, from 0% to 100%.
Note: whichever of the three modes is selected, heat recovery will be based on the percentage of demand generated, as described in the following paragraphs.
2.4 Activation of heat recovery
The heat recovery function can be implemented either via a digital output or a 0-10V analogue output. In both cases, the behaviour will be ON/OFF, and thus 0% or 100% for the analogue output.
Activation is based on the following three parameters, modifi able on screen Eeab08:
• activation threshold as a %
• deactivation threshold as a %
• activation delay in seconds.
The confi gured thresholds are compared against the activation demand percentage calculated as described in the previous paragraphs.
When this demand reaches (from below) the activation threshold, the output assigned to the heat recovery function is activated, following the defi ned activation delay.
Heat recovery active
Deactivation threshold Activation threshold
Fig. 2.c
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
10
HR request (%)
ENG
For each heat recovery module, the function can also manage a water circulation pump. This can be controlled via digital output or 0-10V modulating analogue signal.
Following deactivation of heat recovery, the pump is also stopped, after the set delay.
Screen Eeab09 can be used to specify:
• whether to enable circulating pump management
• the type of pump, ON/OFF or modulating
• the activation delay in seconds
Pump activation can be based on two mutually exclusive conditions: the heat recovery demand or the diff erence between heat exchanger water outlet and inlet temperature.
If selecting pump management based on heat recovery demand, the pump will be activated as soon as the heat recovery demand activation threshold is reached.
The pump will be deactivated, after the set delay, when reaching the heat recovery demand deactivation threshold.
If on the other hand the pump is set as being activated according to the diff erence between the heat exchanger water inlet and outlet temperature, the activation percentage will be calculated using PI control, which compares this diff erence against the set point.
Screen Eeab11 can be used to specify:
• the activation set point as a diff erence in water temperature
• the PI control proportional gain
• the PI control integral time.
In relation to set point, this type of control is direct: if the diff erence between the water inlet and outlet temperature is greater than the set point, the pump will be activated.
11 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ENG
Pump modulating output (%)
100
Set-point
Temperature differential (° C)
Set-point +100/K p
Fig. 2.d
Parameter Min.speed HR on can be used to specify a minimum operating percentage when heat recovery is active.
The pump can also be started when heat recovery is not active. The user can specify duty cycles based on an
ON time and an OFF time. During the ON time, the pump will operate at the set percentage (if modulating).
Screen Eeab12 can be used to enable the pump duty cycles when heat recovery is not active, and the corresponding ON and OFF times.
If a fl ow switch is available for measuring water circulation, this can be connected to the pRack and confi gured on screen
Eeaa10. If the pump is active and the fl ow switch measures no fl ow, an alarm will be signalled.
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
12
ENG
2.6 High water temperature alarm
A maximum allowed water temperature value can be specifi ed for safety reasons. If the heat exchanger outlet temperature exceeds the set threshold, heat recovery will be deactivated. The diff erential represents a hysteresis for resetting the alarm.
2.7 Analogue input fi lter
Screen Eeab13 can be used to specify whether to apply a fi lter (average of the samples) to the probe used to calculate the heat recovery demand THRnO.
2.8 Second heat recovery module
Screens Eeab15 to Eeab21 can be used to confi gure the second heat recovery module. The settings are similar to those for the fi rst module.
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ENG
As well as the activation of heat recovery, other actions are implemented to increase the availability of heat that can be recovered:
• increase the minimum set point for HPV valve control (pressure in the GC);
• increase the minimum gas cooler set point (reduce fan speed);
• complete or partial bypass of the gas cooler.
These supplementary actions can be implemented in sequential mode independently, or simultaneously, giving priority to gas cooler pressure. The actions are performed after a settable delay from activation of heat recovery.
3.1 Sequential mode with thresholds
If choosing to activate the supplementary actions sequentially, each action can be confi gured separately using a specifi c set of parameters.
The actions are applied prior to increasing the minimum set point for the HPV valve; subsequently, the gas cooler set point is increased.
The minimum set point for the HPV valve is increased based on the parameters confi gured on screen Eeab28 and described in the table below.
Setp.Min% (barg)
Setp.100% (barg)
Time at min setp (s)
Incr. step (barg)
Time betw. incr. (s)
Minimum HPV valve set point con with minimum heat recovery demand
Minimum HPV valve set point con with maximum heat recovery demand
Tim to increase set point from current value to new minimum
Step value to increase set point by
Time between successive set point increases
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14
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Set-point 100%
Set-point min.%
Set-point current
Incr. step
100%
HR request (%)
Activation threshold for heat recovery
Fig. 3.a
The gas cooler set point is increased based on the parameters confi gured on screen Eeab29 and described in the table below.
Incr. step (°C) Step value to increase set point by
Time betw. incr. (s) Time between successive increases
Off set max. (°C) Maximum applicable set point increase
Min.HR request (%) Minimum demand to apply increase
Diff .OFF (%) Diff erential to reset set point increase set point of active GC
Min. HR request - Diff OFF
HR request (%)
Min. HR request
Fig. 3.b
When the new minimum HPV valve set point has been reached or the current set point is greater than this minimum value, the action to increase the gas cooler set point is started. It should be noted that this is not linked to the percentage of heat recovery demand, but rather is applied once a minimum demand threshold is exceeded.
15 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ENG
If simultaneous mode is selected, the action to increase the minimum HPV valve set point is performed in the same way as in sequential mode, and is confi gured on screen Eeab28.
The action to increase the gas cooler fan set point, on the other hand, is calculated automatically based on the following diagram:
Increase the minimum set point for HPV
The largest value
The new minimum
HPV valve set point
Inverse Formula for COP
Set-point value of Gas Cooler
Set-point HPV for the COP maximum value Direct formula to calculate COP maximum
Fig. 3.c
The new gas cooler set point will respect the limits defi ned on screen Dab02.
3.3 Set point reset
To avoid abrupt variations to the set point, a maximum decrease time can be specifi ed in relation to application of the maximum allowed off set.
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
16
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4. GAS COOLER BYPASS
Gas cooler bypass is activated based on two sets of conditions: the fi rst enables the bypass function, and second activates it. Three types of confi gurations are available for managing the bypass function:
1. digital output, ON/OFF;
2. 0-10V analogue output with ON/OFF behaviour;
3. modulating 0-10V analogue output.
4.1 Conditions for enabling
Below are the conditions required to enable gas cooler bypass:
1. the bypass function must be set to enabled, screen Eeab26;
2. heat recovery demand must be greater than Min.rich.rec.cal, screen Eeab27;
3. the receiver pressure must be lower than Max.press.ricev.bypass, screen Eeab26;
4. the new minimum HPV valve set point must have been reached, screen Eeab28;
5. the gas cooler set point must have been increased by the maximum applicable off set, screen Eeab29;
6. an output, either analogue or digital, must have been confi gured for activating the bypass, screens
Eeaa21 and Eeaa22.
The second condition for enabling the gas cooler bypass function is based on heat recovery demand, as illustrated in the following fi gure.
Condition for enabling is satisfied
Min. HR request - Diff OFF Min. HR request
Fig. 4.a
17
HR request (%)
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ENG
4.2 Conditions for activation
If the conditions for enabling the function are all true, the gas cooler will be bypassed depending on the gas temperature measured downstream of the bypass.
Screen Eeaa27 is used to confi gure the temperature probe located downstream of the gas cooler bypass.
Gas cooler bypass is activated if the temperature downstream of the bypass is lower than the specifi ed threshold for the set time (screen Eeab26). It is disabled for safety reasons when reaching the limit set point. These values can be confi gured on screen Eeab32.
Within the activation interval, the bypass function can be controlled either using a set point and a diff erential, or with modulating control. In the fi rst case, the analogue or digital output will operate in ON/OFF mode, in the second case a 0-10V analogue output will be used for modulation. Screen Eeab31 is used to confi gure the type of control.
Confi guration with digital output Confi guration with modulating output
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
18
ENG
If gas cooler bypass is managed using a digital output (or ON/OFF analogue output), the bypass function will refl ect the trend shown in Figure 8.
Temperature measured of the bypass
Max. deactivation threshold
Differential Set-point
Set-point
Min. activation threshold
Time
Start of the set
Activation by bypass if the set time is elapsed
Deactivat.
bypass
Activation by bypass
Deactivat.
bypass
Deactivat.
by bypass
Start of the set
Deactivat.
by pass
Activation by bypass if the set time is elapsed
By pass status
1
0
Time
Fig. 4.b
If gas cooler bypass is managed using a modulating analogue output, P+I control is applied, and the related parameters are confi gured on screen Eeab31:
• set point (°C)
• proportional coeffi cient Kp (%/°C)
• integral time (s)
The resulting modulation, for the proportional contribution only, is illustrated in Figure 9.
Analogic output value by bypass (%)
100
0
Set point -100/K p
Fig. 4.c
19
Set point
Temperature after bypass
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ENG
5. INPUT AND OUTPUT CONFIGURATION
Below are the screens used to confi gure the inputs and outputs relating to the heat recovery function. These are accessed in branch Eea-.
Digital input used to preliminarily enable heat recovery. In the event of activation via digital input only, demand will be equal to 100%.
Screen for confi guring the type of probe and input associated with heat recovery control: heat exchanger water outlet temperature.
The position of this probe is nonetheless at the user’s discretion, despite maintaining the specifi ed nomenclature.
The heat exchanger water inlet temperature can be used for monitoring purposes or alternatively together with the outlet temperature to modulate pump operation.
If heat recovery is controlled based on an external signal, screen Eeaa05 is used to assign the position of the related input and the associated demand interval.
Digital output for controlling the 3-way valve used for heat recovery.
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
20
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Screen for confi guring the digital actuator for the water pump.
Screen for confi guring the analogue output associated with the modulating pump.
If a fl ow switch is available for measuring water circulation, this can be connected to the pRack and confi gured on screen
Eeaa10. If the pump is active and the fl ow switch measures no fl ow, an alarm will be signalled..
Input associated with the gas cooler inlet temperature probe, which can be used for monitoring purposes.
Digital output for implementation of the gas cooler bypass function.
If the gas cooler is bypassed using a modulating valve, screen
Eeaa22 is used to assign the associated analogue output.
21 +030220595 - 1.0 - 27.01.2016
ENG
Screen for assigning the type and the position of the probe used to measure the temperature downstream of the gas cooler bypass. This probe is necessary if using the bypass.
+030220595 - 1.0 - 27.01.2016
22
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