Równoważenie hydrauliczne instalacji a oszczędność energii w budynkach (2). Rozdział czynnika

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf  pdf  pdf  

Omówiono również równoważenie hydrauliczne instalacji w oparciu o rozdział przepływu na odbiornikach. Zgodnie z obecnym stanem wiedzy i wykładnią polskiego prawa regulacja przepływu na odbiornikach konieczna jest w każdej instalacji. W przypadku rozległych instalacji, jeśli wymagany jest podział przepływu na kilka sekcji, gałęzi czy pionów grzewczych, konieczne staje się również stosowanie armatury podpionowej.

Armatura regulacyjna przewodowa powinna zapewnić prawidłowy rozdział czynnika grzejnego między wszystkie gałęzie zładu i odbiorniki ciepła w warunkach obliczeniowych, przy wydławieniu zbędnych nadwyżek ciśnienia czynnego w poszczególnych obiegach, zgodnie z ustaleniami projektowymi. Zapewnia to armatura przewodowa ręcznej regulacji oraz zawory przelotowe podwójnej regulacji stosowane u podstawy pionów lub na gałęziach instalacji.

Równoważenie instalacji rurowej Przepływy i różnice ciśnień, które leżą powyżej dopuszczalnych granic obliczeniowych, mogą powodować zjawiska niepożądane i niedopuszczalne w prawidłowej pracy instalacji. Zawory równoważące oraz regulatory różnicy ciśnień umożliwiają utrzymanie w instalacji odpowiednich parametrów przepływu oraz ciśnienia.

Staranne dobranie średnic rur, zaworów równoważących, pompy i odbiorników ciepła bądź chłodu wystarcza zasadni­czo do uzyskania optymalnego rozdziału przepływów w instalacjach grzewczych i chłodzących. W zakresie armatury podpionowej na rynku oferowane są kompletne systemy. Systemy te są ciągle udoskonalane i rozszerzane, tak aby spełnić oczekiwania rynku, wymogi coraz bardziej nowoczesnych instalacji grzewczych, chłodniczych czy klimatyzacyjnych. W przypadku armatury pionowej już na etapie projektowania konieczna jest odpowiednia i fachowa decyzja odnośnie wyboru zaworów odpowiednich pod względem wymagań i ekonomiczności.

Co oferuje rynek? Obecnie producenci oferują armaturę podpionową w zakresie:

  • Zaworów równoważących
    Zawory równoważące montuje się na pionach instalacji centralnego ogrzewania lub instalacji chłodniczych. Umożliwiają one dopasowanie przepływów poszczególnych pionów do konkretnego obliczeniowego zapotrzebowania na ciepło.
    Właściwy dobór zaworów jest bardzo istotny dla ich prawidłowego funkcjonowania i możliwości dokładnego ustawienia przepływu. Skutkiem zastosowania zbyt małych zaworów jest brak możliwości osiągnięcia pożądanych przepływów, a użycia zaworów zbyt dużych – pogarszająca się jakość regulacji w instalacji.
    Zbyt niskie wartości nastawy wstępnej prowadzą do zwiększenia błędu regulacji, pogorszenia się jej jakości i marnotrawstwa energii cieplnej. Małe wartości nastaw wstępnych (<1) prowadzą do pogorszenia dokładności regulacji i należy ich unikać.
  • Regulatorów różnicy ciśnień
    Regulatory różnicy ciśnień są regulatorami proporcjonalnymi, pracującymi bez dostarczania energii z zewnątrz. Przystosowane są do montażu w instalacjach grzewczych lub chłodniczych w obiegach, w których wymagana jest regulacja spadku ciśnienia (w niezbędnym technicznie paśmie proporcjonalności).
    Zadaniem ich jest utrzymanie różnicy ciśnienia w obiegu w stałym zakresie, tak aby spadek ciśnienia na zaworze termostatycznym (na odbiorniku) był mniejszy od takiej jego wartości, która wywoływałaby hałasy przepływu (> 200 mbarów).
    Kombinacja regulatora różnicy ciśnień z zaworem równoważącym przejmie funkcję ograniczającą zarówno dla wzrastającego przepływu, jak również rosnącego ciśnienia dyspozycyjnego.
  • Regulatorów przepływu
    Regulatory przepływu stosowane są w celu utrzymania ustawionego przepływu. Są to regulatory proporcjonalne, pracujące bez dostarczenia energii elektrycznej z zewnątrz. Zadaniem ich jest utrzymanie przepływu w stałym zakresie.
  • Automatycznie działających zaworów regulacyjno-równoważących
    W zaworach regulacyjno-równoważących zintegrowano funkcje automatycznego ograniczania przepływu (do wartości zadanej ustawionej za pomocą pokrętła) i regulacji wydajności. Służą one do automatycznego równoważenia instalacji oraz do regulacji temperatury pomieszczeń ogrzewanych bądź chłodzonych z użyciem belek sufitowych, urządzeń typu Fan-Coil, konwektorów, systemów centralnego ogrzewania lub ogrzewania podłogowego. W zaworach tych zintegrowano funkcje realizowane dotychczas przez trzy różne zawory. Element membranowy działa jak regulator różnicy ciśnień, utrzymując stały spadek ciśnienia odkładający się na dwóch zaworach: regulacyjnym (wyposażonym w napęd) i ręcznie obsługiwanym zaworze równoważącym.

Równoważenie a oszczędność Jeśli instalacja wykonana została zgodnie z założeniami projektowymi (w tym zwłaszcza rzeczywiste nastawy wstępne zaworów pokrywają się z danymi projektowymi), to instalacja jest właściwie zrównoważona hydraulicznie. Właściwie wykonana regulacja instalacji prowadzi do zmniejszenia ilości wody krążącej w instalacji, zmniejszenia oporów miejscowych itp. W końcowym efekcie uzyskiwane są znaczne oszczędności w kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

W przypadku instalacji zrównoważonej znacznemu skróceniu ulega okres amortyzacji. W okresie eksploatacji istnieje możliwość maksymalizacji efektów oszczędnościowych poprzez m.in. zmniejszenie strat ciepła na przesyle oraz oszczędność na zużyciu energii cieplnej i energii elektrycznej na pompowanie.

Oszczędność a eksploatacja Pracujące instalacje centralnego ogrzewania i chłodnicze są tak różne, że też trudno jest zakładać ryczałtowo oszczędności lub zapotrzebowanie na energię. Akceptowalne szacunki bazują na doświadczeniach z przeszłości, z czego około 80-85% instalacji nie została zrównoważona, a tym samym nie spełnia obecnych wymogów. W większości takich sieci zbyt duże ilości czynnika płyną niekontrolowanie. Efektem tego jest zbyt wysoki pobór mocy oraz dodatkowe straty ciepła.

Bazując na średnim zużyciu energii, a także zakładając oszczędności rzędu 5-15%, otrzymujemy oszczędności na poziomie 10 do 30 kWh/(m2 * a) dla budynków mieszkalnych i 6 do 17 kWh/(m2 * a) dla budynków użyteczności publicznej. Przykładowo w budynku mieszkalnym o powierzchni pomieszczeń ogrzewanych 140 m2 i wykorzystaniu źródła ciepła 85% oszczędności rysują się na poziomie 150 do 450 l oleju opałowego rocznie.

Określenie liczbowo korzyści i oszczędności energii wynikających z przeprowadzania równoważenia hydraulicznego jest bardzo trudne. Wiele czynników może mieć negatywny wpływ na systemy rozdziału ciepła. Również użytkowanie instalacji przez różnych użytkowników może być skrajnie różne.

W temacie oszczędzania energii należy zwrócić uwagę na istotne aspekty:

  • Zbyt wysoka temperatura pomieszczeń
    W grzejnikach ze zbyt wysokimi przepływami ma miejsce zbyt wysokie oddawanie ciepła. Zawory termostatyczne, ze względu na to, że nie były dobierane na tak duże przepływy, mogą wydawać dźwięki/szumy. Użytkownicy otwierają zawory, aby zminimalizować nieprzyjemne dźwięki. W wyniku tego do pomieszczeń dostarcza się zbyt dużo ciepła, zostają one przegrzane. Regulacja temperatury pomieszczenia poprzez wentylacje przy użyciu okien prowadzi do jeszcze wyższych strat.
  • Zbyt wysoka temperatura zasilania
    Poprzez podwyższenie temperatury zasilania dochodzi w sieci do zwiększenia niepotrzebnych strat źródła ciepła (ciepło promieniowania, ciepło gazów spalinowych). Również na rurach obserwuje się ponadnormatywne straty ciepła, które powodują np. podgrzanie pomieszczeń piwnicy itp.
  • Zbyt wysoka wydajność pomp
    Zwiększanie przepływu na pompie (w celu usunięcia wadliwej pracy instalacji) w przypadku instalacji niezrównoważonej prowadzi do wzrostu zużycia energii. W przypadku zaś obliczeniowego ciśnienia i zmniejszenia o połowę przepływu możliwe są oszczędności energii rzędu 10-20%.

Jak zmniejszyć zużycie energii?

  • Obniżenie temperatury pomieszczenia o każdy 1 K powoduje oszczędność energii rzędu 6%.
  • Obniżenie spalin o 20 K powoduje spadek strat ciepła rzędu 1,2%.
  • Obniżenie temperatury na kotle o 10 K powoduje zmniejszenie strat o 0,25% (zmniejszenie strat związanych z promieniowaniem cieplnym).
  • Obniżenie o 10 K średniej temperatury czynnika grzewczego płynącego w rurach powoduje spadek strat ciepła na przesyle o 1,5%.

Biorąc pod uwagę powyższe aspekty, jesteśmy w stanie, w wyniku przeprowadzenia równoważenia hydraulicznego, oszczędzić energię na poziomie 5-15% w odniesieniu do całej instalacji.

Badania pokazują, że w przypadku modernizacji instalacji, dzięki zrównoważeniu instalacji w połączeniu z instalacją pompy regulowanej obrotami, zużycie energii przez pompę obiegową może być zredukowane o 40%.

Podsumowanie Fachowy dobór oraz montaż instalacji wraz z przeprowadzeniem równoważenia hydraulicznego potwierdza kompetencje firmy projektowej i wykonawczej. Staranne dobranie średnic rur, zaworów regulacyjnych, pompy i odbiorników ciepła bądź chłodu wystarcza zasadniczo do uzyskania optymalnego rozdziału przepływów w instalacjach grzewczych i chłodniczych.

Dokumentacja wykonanej usługi, objaśnienia obsługi zrównoważonej instalacji oraz gwarancja, jakiej udziela firma wykonawcza, dają inwestorowi pewność i bezpieczeństwo. Dodatkowo, dzięki dokumentacji równoważenia hydraulicznego wraz z odpowiednim świadectwem energetycznym, zwiększa się wartość rynkowa danego obiektu. Niezawodność działania instalacji, komfort i wygoda użytkowania przy minimalnych kosztach to cechy charakteryzujące instalację zrównoważoną hydraulicznie.

Joanna Pieńkowska

Fot. z archiwum firmy Oventrop.

Fot. 1. Zawór równoważący Hycocon VTZ oraz regulator różnicy ciśnień Hycocon DTZ.
Fot. 2. Regulator różnicy ciśnień Hydromat DTR, zawory równoważące Hydrocontrol VTR/VFC.
Fot. 3. Zawór regulująco-równoważący.
Fot. 4. Automatycznie działające zawory regulacyjno-równoważące, wyposażone w siłowniki.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij