Kv-Wert und DN: Regelventile hydraulisch auswählen

DN dient der Größenkennzeichnung von Rohrleitungsbauteilen. Der Wert entspricht nicht in jedem Fall einem exakt messbaren Innendurchmesser. Kv beschreibt dagegen den Durchflusskennwert bei einer bestimmten Ventilöffnung. Kvs bezeichnet üblicherweise den zugehörigen Kennwert des vollständig geöffneten Ventils unter den definierten Prüfbedingungen. Die konkrete Dokumentation des Herstellers ist für die verwendeten Bezeichnungen maßgeblich.

Zwei Ventile derselben DN können unterschiedliche Kvs-Werte besitzen. Umgekehrt kann ein Hersteller verschiedene hydraulische Ausführungen innerhalb ähnlicher Anschlussgrößen anbieten. Für die Auswahl genügt daher keine Bestellung nach „DN 20, motorisiert“. Die gewünschte Funktion muss mit dem konkreten Typenblatt verbunden werden. SAMSON erläutert in seinen technischen Unterlagen die Berechnung von Kv und anschließende Auswahl des produktspezifischen Kvs. Die Produktgruppe Ventile & Armaturen hilft bei der grundsätzlichen Einordnung, ersetzt aber keine Auslegung.

Ermitteln Sie zunächst den tatsächlich erforderlichen Volumenstrom und den zugehörigen Betriebsfall. Handelt es sich um einen wassergeführten Kühlkreis, einen Wärmeübertrager oder eine andere Anwendung? Welche Lastfälle sollen geregelt werden? Für das Ventil zählt nicht nur der größte Durchsatz, sondern auch der Bereich, in dem es überwiegend arbeitet. Eine Auslegung allein nach einem sehr seltenen Spitzenfall kann die Teillastregelung beeinträchtigen.

Zum Datenblatt für die Auswahl gehören Medium, Temperatur, Dichte beziehungsweise Zusammensetzung, Druck und zulässige Betriebsgrenzen. Bei Wasser-Glykol-Gemischen sind die tatsächlichen Stoffeigenschaften zu beachten. Die einfache Wasserformel darf nicht unkritisch auf beliebige Flüssigkeiten, hochviskose Medien, Dampf oder Gase übertragen werden. Auch Verunreinigungen und erforderliche Werkstofffreigaben müssen früh bekannt sein. Fehlende Angaben werden ausdrücklich als offen markiert und vor einer verbindlichen Bestellung geklärt.

Für eine vereinfachte, nicht kritische Flüssigkeitsströmung gilt bei Wasser näherungsweise: Kv entspricht dem Volumenstrom in m³/h geteilt durch die Quadratwurzel des Differenzdrucks in bar. Diese Einheiten gehören zur Formel. Wird der Differenzdruck versehentlich in kPa eingesetzt, entsteht ein anderer Zahlenwert und eine falsche Auswahl. Bei abweichender Dichte ist eine entsprechende Korrektur erforderlich; weitere Strömungsgrenzen bleiben zusätzlich zu prüfen.

Ein frei gewähltes Beispiel verwendet 2 m³/h und 0,25 bar Druckverlust am Ventil. Die Quadratwurzel von 0,25 beträgt 0,5. Der rechnerisch erforderliche Kv-Wert beträgt damit 4. Dieses Ergebnis ist ein Arbeitsschritt, noch keine endgültige Produktwahl. Die Fachplanung prüft anschließend Kennlinie, nutzbaren Stellbereich, Geräusch- und Strömungsgrenzen, zulässige Druckverhältnisse sowie die passende Kombination von Ventil und Antrieb.

Der Differenzdruck über dem Ventil ist nicht automatisch der Druckverlust des gesamten Kreises und auch nicht der statische Anlagendruck. In einem Kreislauf verteilen sich Druckverluste auf Rohrleitungen, Wärmeübertrager, Armaturen und weitere Komponenten. Für die Kv-Rechnung muss die dem Regelventil zugeordnete Druckdifferenz bekannt sein. Eine pauschale Verwendung des Pumpendrucks kann das Ergebnis erheblich verfälschen.

Wenn insgesamt 0,6 bar verfügbar sind, davon aber beispielhaft 0,4 bar für andere Komponenten benötigt werden, bleiben in dieser vereinfachten Betrachtung 0,2 bar für das betrachtete Ventil. Die tatsächliche Verteilung verändert sich mit dem Betriebspunkt. Für eine belastbare Planung werden die maßgeblichen Lastfälle betrachtet. Der Beitrag Ventilautorität und pendelnde Regelventile erläutert, warum das Verhältnis der Druckverluste für die Regelbarkeit wesentlich ist. Der Kv-Wert allein beantwortet diese Verhältnisfrage nicht.

Ein sehr hoher Kvs-Wert verringert bei gegebenem Durchsatz den Druckverlust des vollständig geöffneten Ventils. Das wirkt zunächst günstig, kann aber die nutzbare Regelwirkung im System verschlechtern. Ein großer Anteil des erforderlichen Durchsatzes wird möglicherweise schon bei kleiner Öffnung erreicht. Dann muss die Regelung in einem engen Stellbereich arbeiten. Ob daraus tatsächlich Pendeln oder eine andere Auffälligkeit entsteht, hängt zusätzlich von Kennlinie, Antrieb und Regelung ab.

Ein Beispiel zeigt die hydraulische Tendenz: Bei 2 m³/h und Kvs 4 ergibt sich vereinfacht ein Druckverlust von 0,25 bar. Bei gleichem Durchsatz und Kvs 8 wären es nur 0,0625 bar. Die Verdopplung des Kennwerts halbiert den Druckverlust nicht, sondern führt in diesem vereinfachten Modell zu einem Viertel. Die Zahlen sind keine Empfehlung für einen Mindestdruckverlust. Sie zeigen lediglich, wie stark eine Auswahl den Betriebspunkt verändern kann.

Ein Ventil besitzt eine innere Kennlinie zwischen Öffnung und Durchflusskennwert. Im eingebauten System entsteht daraus unter den tatsächlichen Druckverhältnissen eine andere wirksame Beziehung zwischen Stellweg und Durchfluss. Ein Datenblatt mit einer linearen oder gleichprozentigen Kennlinie beschreibt deshalb nicht automatisch das Verhalten des gesamten Kreises. Der gewünschte Regelbereich muss im Zusammenhang mit der Anlage beurteilt werden.

Auch der Antrieb beeinflusst die Funktion. Stellkraft beziehungsweise Drehmoment, Stellweg, Laufzeit, Signalart und zulässige Differenzdrücke müssen zur Ventilausführung passen. Eine mechanisch passende Kupplung beweist keine freigegebene Kombination. Für das Ausfallverhalten bietet Fail-Safe oder Stay-Put beim Stellantrieb? eine gesonderte Betrachtung. Das Auswahlblatt sollte Ventil und Antrieb eindeutig zusammen nennen, damit Beschaffung und Montage nicht zwei formal ähnliche, funktional aber ungeeignete Teile kombinieren.

Ein druckunabhängiges Regelventil kann Volumenstrombegrenzung und interne Differenzdruckregelung verbinden. Danfoss beschreibt diese integrierten Funktionen für seine AB-QM-Produkte. Das bedeutet nicht, dass ein solches Ventil unter jeder beliebigen Druckdifferenz korrekt arbeitet. Es besitzt einen zulässigen Betriebsbereich und benötigt bestimmte produktbezogene Voraussetzungen. Die Auswahl wird deshalb anhand des erforderlichen Durchsatzes und der gerätespezifischen Grenzen durchgeführt.

Ein PICV kann nicht einfach mit der Logik eines beliebigen konventionellen Stellventils gleichgesetzt werden. Prüfen Sie die Voreinstellmöglichkeiten, den benötigten Mindestdifferenzdruck und die zulässige Kombination mit dem Antrieb. Der Nachweis im Betrieb wird unter PICV prüfen: Voreinstellung und Differenzdruck erläutert. Auch bei einer integrierten Lösung bleiben ein korrekter Einbau, geeignete Wasserqualität im jeweiligen System und nachvollziehbare Dokumentation erforderlich. Eine Produktbezeichnung allein beweist keinen gelungenen Abgleich.

Wenn die hydraulisch geeignete Ventilgröße von der Rohrnennweite abweicht, muss die mechanische Integration fachlich geplant werden. Übergänge, Einbauraum, Zugänglichkeit und zusätzliche Widerstände zählen zur Betrachtung. Ein Ventil sollte nicht allein deshalb zu groß gewählt werden, weil eine Reduzierung vermieden werden soll. Umgekehrt ist eine kleinere Baugröße ohne Prüfung von Geschwindigkeit und Einbaubedingungen ebenfalls keine pauschale Verbesserung.

Berücksichtigen Sie Strömungsrichtung, Lage und Wartungszugang nach Herstelleranleitung. Messanschlüsse müssen erreichbar sein, wenn sie für den Nachweis benötigt werden. Auch eine später erforderliche Demontage sollte möglich bleiben. Die angrenzende Installation finden Sie als Produktgruppe unter Installationstechnik. Für eine technische Anfrage sind Schema, Betriebsfälle und konkrete Einbaubedingungen aussagekräftiger als lediglich eine gewünschte Anschlussdimension.

Ein gutes Auswahlblatt enthält den verwendeten Volumenstrom, die angenommene Druckdifferenz, das Medium und den betrachteten Lastfall. Ergänzen Sie Typ, Kvs beziehungsweise Einstellbereich, Antrieb und relevante Betriebsgrenzen. So kann die Inbetriebnahme prüfen, ob die tatsächlichen Bedingungen zur Auslegung passen. Fehlen diese Annahmen, bleibt später unklar, ob eine Abweichung aus Planung, Montage oder Betrieb stammt.

Im Betrieb sind Messwerte unter definierten Bedingungen zu erfassen. Ein bestimmter Stellbefehl bedeutet nicht bei jeder Anlage denselben Volumenstrom. Für die Beurteilung werden Anforderung, Stellungsrückmeldung und geeignete hydraulische Messung gemeinsam betrachtet. Bei Fragen zur Produktauswahl können Sie die Unterlagen über unsere Kontaktseite mit Pomeka Mekanik abstimmen. Ein verbindlicher Auslegungsnachweis benötigt vollständige Daten; fehlende Randbedingungen sollten nicht durch scheinbar großzügige Sicherheitszuschläge verdeckt werden.

Liegt nur ein Foto des eingebauten Gehäuses vor, kann der relevante Kennwert möglicherweise nicht sicher bestimmt werden. Ein Modellzusatz oder eine Kennzeichnung am Einsatz kann entscheidend sein. Kennzeichnen Sie eine solche Zuordnung als ungeklärt. Eine Bestellung auf Basis einer ähnlichen Abbildung schafft sonst neue Unsicherheit, obwohl die Anschlussmaße übereinstimmen.

Bei älteren Anlagen lohnt sich zusätzlich ein Blick auf Änderungsprotokolle. Eine nachgerüstete Last, ein geänderter Kreis oder ein anderer Betriebsdruck kann die ursprüngliche Auswahl überholen. Das vorhandene Ventil ist dann ein Hinweis auf den Bestand, aber keine automatische Vorlage für die neue Auslegung. Die fachliche Prüfung sollte die heutige Aufgabe abbilden und die dafür verwendeten Annahmen nachvollziehbar festhalten.