ABC hydraulicznego równoważenia instalacji. Sprawne ogrzewanie


Reklama

Pompa ciepla Stiebel Eltron

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf pdf pdf

Każda typowa, poprawnie zaprojektowana i wykonana instalacja c.o. składa się, jak wiadomo, z kilku podstawowych elementów, jak: źródło ciepła (kotłownia lokalna, węzeł cieplny miejskiego systemu ciepłowniczego), system rozprowadzania czynnika grzewczego – rury, armatura, pompy oraz odbiorniki ciepła – w tym wypadku najczęściej grzejniki.

W nowoczesnych instalacjach dochodzi do tego automatyczny system sterowania pracą instalacji. Wszystkie te elementy składają się na całość i wzajemnie na siebie oddziałują. Dlatego tak istotne jest stworzenie im właściwych warunków pracy. Nawet urządzenia najlepszych marek nie będą pracowały poprawnie, jeśli nie zostaną odpowiednio wyregulowane. Jednym słowem – aby instalacja pracowała poprawnie, konieczne jest traktowanie jej jako całości i jako całości poddawanie analizom. Analizy takie są z reguły konieczne w chwili, gdy założone parametry pracy instalacji nie są osiągane. Gdy mamy do czynienia np. z niedogrzewaniem pomieszczeń, przyczyny upatruje się w pracy kotła czy pompy. Często jednak problem tkwi w braku właściwej regulacji, a dokładniej – w hydraulicznym równoważeniu instalacji c.o.

Równoważenie hydrauliczne to szereg czynności wykonywanych w celu zapewnienia prawidłowej pracy wszystkich elementów instalacji dla ich prawidłowej współpracy i osiągnięcia najwyższej możliwej sprawności układu, przy jednoczesnym zminimalizowaniu kosztów ogrzewania i osiągnięciu warunków komfortu cieplnego. Oznacza to więc dopasowanie przepływów do zewnętrznych warunków obliczeniowych.

Równoważenie hydrauliczne, oprócz prawidłowego rozdziału czynnika grzewczego na wszystkie odbiorniki zgodnie z ich zapotrzebowaniem, powinno zapewnić także możliwość ich pełnej regulacji. Często mylone pojęcia równoważenia i regulacji dzieli subtelna, acz istotna, różnica – najogólniej rzecz ujmując, instalację równoważymy po to, aby móc ją później regulować, na przykład przygrzejnikowy zawór termostatyczny w instalacji c.o. nie będzie mógł regulować przepływu przez grzejnik, jeżeli nie będzie miał go skąd „wziąć”. Rachunek ekonomiczny stawia obecnie wysokie wymagania w zakresie energooszczędności budynków, a w szczególności systemów grzewczych. Rosnące ceny nośników energii skłaniają odbiorców do ekonomicznego gospodarowania ciepłem, stąd też zasadność stosowania regulacji i równoważenia w instalacjach hydraulicznych nie powinna wzbudzać żadnych wątpliwości i została poparta już wieloma przykładami.

Równoważenie jest niezbędne do osiągnięcia przepływów obliczeniowych w każdym odbiorniku przy całkowicie otwartych zaworach regulacyjnych i żądanych temperaturach w pomieszczeniach, co w konsekwencji sprowadza się do uzyskania warunków komfortu cieplnego w każdym pomieszczeniu. Ponadto prawidłowy rozdział czynnika zapobiega przegrzewaniu i niedogrzaniu pomieszczeń, wahaniom temperatury w pomieszczeniach przy niepełnym wykorzystaniu mocy. Gwarantuje też uzyskanie projektowych mocy odbiorników, np. podczas uruchamiania instalacji po obniżeniu nocnym. Zrównoważona hydraulicznie instalacja przynosi dodatkowo oszczędności energii, za-pobiega hałasom i stwarza dogodne warunki pracy dla zaworów termostatycznych i automatyki regulacyjnej. Aby osiągnąć wszystkie wyżej wymienione warunki – tj. zrównoważyć hydraulicznie instalację – stosuje się odpowiednie zawory równoważące, regulacyjno-pomiarowe oraz regulatory różnicy ciśnień i przepływu.

Równoważenie hydrauliczne instalacji nie jest rzeczą prostą i możliwą do wykonania w każdych warunkach. Kluczową sprawą jest jak najlepsze przygotowanie instalacji do tej czynności. W wypadku instalacji nowych wiąże się to przede wszystkim ze starannie (zgodnie z projektem) wykonaną instalacją. Jeżeli podczas montażu instalacji wykonawca natrafia na problemy zmuszające go do odejścia od założeń projektowych, powinien ten fakt uzgodnić z projektantem w celu sprawdzenia „nowej wersji” i jej wpływu na pracę pozostałych elementów instalacji. W wypadku zaś starej instalacji poddawanej modernizacji najlepiej jest sporządzić dokładną inwentaryzację urządzeń, aby na tej podstawie dokonać niezbędnych obliczeń. W spisie takim powinny się znaleźć m.in.: schemat instalacji, dane na temat źródła ciepła i zastosowanej armatury i automatyki, opis przegród i okien oraz wymagane temperatury pomieszczeń. Zebrane dane posłużą do wykonania niezbędnych obliczeń i określenia zapotrzebowania na ciepło dla budynku. Przy tym należy mieć świadomość, że im dokładniejsze będą zebrane dane, a więc wykonane obliczenia, tym sprawniejsza będzie czynność równoważenia i tym lepsze przyniesie ona skutki. Precyzyjne określenie zapotrzebowania na ciepło jest bowiem podstawą do określenia obliczeniowego przepływu nośnika ciepła we wszystkich miejscach instalacji (tzw. działkach). To z kolei wyznacza podstawy do właściwego doboru armatury regulacyjnej i równoważącej.

Niezależnie jednak od tego, czy jest to pierwsze uruchomienie instalacji nowej czy zmodernizowanej, przed przystąpieniem do właściwego równoważenia zalecane jest wykonanie kilku niezbędnych czynności, jak: kontrola szczelności połączeń i ciśnienia statycznego w instalacji, dokładne przepłukanie i odpowietrzenie całej instalacji, sprawdzenie poprawności pracy pompy i armatury, otwarcie wszystkich zaworów odcinających oraz ustawienie nastaw wstępnych dla przygrzejnikowych zaworów termostatycznych wraz z pełnym otwarciem ich głowic termostatycznych.

Istotą równoważenia jest ustanowienie prawidłowego rozpływu czynnika w instalacji, zgodnie z założeniami i wymaganiami cieplnymi pomieszczeń. W praktyce oznacza to ograniczenie wielkości przepływu w jednej części, z jednoczesnym wzrostem w innej części. Chodzi o to, aby wszystkie te zmiany nie pozostawały poza kontrolą.

Przystępując do regulacji, napotkamy sytuację, w której zmiana natężenia przepływu, np. w jednym pionie, spowoduje zmianę przepływu w innych, również tych poddanych wcześniej regulacji. Aby tego uniknąć, opracowano kilka metod pozwalających „obejść” ten problem.

Najprostszą z nich jest metoda temperaturowa. Polega na pomiarach temperatury, tj. schłodzenia między pionem zasilającym i powrotnym, oraz dążeniu do równomiernego ich rozkładu. Ze względu na czasochłonność zaleca się stosować ją do niewielkich instalacji. Niewymagalne są tu specjalistyczne urządzenia ani wysoko wykwalifikowany personel. Istotne są za to warunki pogodowe – temperatura poniżej 0°C i małe nasłonecznienie. Metoda komputerowa wymaga użycia urządzenia do pomiaru różnicy ciśnień i tylko jednej osoby do jego obsługi. Można na jej podstawie określić spadki ciśnień i przepływy w pionach i rozprowadzeniach w niezbyt rozległych instalacjach. Stosowana często jako kontrola pracy instalacji. W zależności od instalacji może wymagać kilkukrotnego powtórzenia pomiarów. Obie opisane wyżej metody mogą być niewystarczające w dużych instalacjach c.o. W zależności od dokładności wykonania i zaangażowania obsługi w sposób widoczny poprawią pracę instalacji niepodanej wcześniej regulacji, lecz ich dokładność może być niewystarczająca do usunięcia wszystkich nieprawidłowości.

Metoda proporcjonalna – to jedna z metod, przy pomocy których można już osiągnąć wysoką dokładność regulacji. Można ją z powodzeniem stosować przy rozległych instalacjach o skomplikowanym przebiegu oraz wszędzie tam, gdzie możliwa jest dalsza rozbudowa instalacji.

Dla poprawności wykonania regulacji konieczne jest co prawda przeprowadzenie powtórnych pomiarów, lecz z powodzeniem mogą to wykonać tylko dwie osoby. Metoda ta wykorzystuje zasadę braku proporcjonalnego rozkładu przepływu połączonych równolegle obiegów w momencie zmiany przepływu w jednym z nich. Zmiana taka spowoduje niekontrolowany rozpływ czynnika w pozostałych obiegach (pionach). Zawory równoważące zamontowane na każdym z równoległych pionów mają za zadanie wywołać wzajemną zależność zmian przepływu i sprowadzić układ do kontrolowanej równowagi. Warunek jest jeden – źródłem zmian w regulowanym obiegu jest dodatkowy zawór spoza układu równoległego, tzw. zawór wspólny, sterujący przepływem w całym obiegu.

Dla każdego pionu wyznaczamy współczynnik przepływu ze stosunku przepływu rzeczywistego do przepływu żądanego, a następnie dążymy do zrównania wszystkich współczynników. Jeżeli zostanie to osiągnięte, pozostaje tylko sprowadzić wszystkie wartości współczynników do 1,0. W tym celu wykorzystujemy zawór wspólny. Zawory na regulowanych pionach zmieniają swój przepływ proporcjonalnie, wartość 1,0 oznacza zaś zrównanie przepływu rzeczywistego z żądanym. Metoda kompensacyjna (pionu referencyjnego) – podobnie jak wyżej opisana metoda proporcjonalna – ma zastosowanie przy równoważeniu dużych, często bardzo rozległych, instalacji. Wymaga jednak co najmniej 3 osób i 2 mierników różnicy ciśnienia oraz łączności między wykonującymi pomiary. Sprawny serwis może ją wykonać w miarę szybko i sprawnie, gdyż nie wymaga ona pomiarów powtórnych. Wszelkie zmiany ciśnienia, a więc i przepływu, kompensowane są na bieżąco podczas równoważenia. Metoda wymaga określenia najbardziej niekorzystnego pod względem hydraulicznym pionu (tzw. pionu referencyjnego) i utrzymania na nim stałego spadku ciśnienia za sprawą kontrolowanej zmiany przepływu na zaworze wspólnym. W tym czasie pozostałe piony poddawane są równoważeniu, a towarzyszące temu zmiany przepływów są od razu korygowane (kompensowane).

Aby wykonać równoważenie tymi metodami, konieczne jest zainstalowanie odpowiedniej armatury, tzw. ręcznych zaworów równoważących, często potocznie nazywanych – od miejsca ich montażu – zaworami podpionowymi. Zawory takie powinny mieć jednocześnie możliwość podłączenia urządzeń pomiarowych, za pomocą których można dokonać pomiaru spadku ciśnienia i przepływu oraz wyliczyć wymaganą nastawę zaworu. Warto również przewidzieć możliwość spustu i odcięcia przepływu (tzw. shut-off) oraz możliwość zablokowania ustalonej nastawy, zabezpieczając tym samym zawór przed niepowołaną ingerencją z zewnątrz. Na rynku jest obecnie wiele typów zaworów równoważących. Różnorodność cen i konstrukcji jest tu dość duża, dlatego ważny jest dobór odpowiedniego rozwiązania dopasowanego do potrzeb i możliwości inwestora. Rozsądnie jest pozostawić te decyzje osobom (firmom) kompetentnym, z doświadczeniem i wiedzą praktyczną. Dysponują one zazwyczaj wykwalifikowanym serwisem wyposażonym w specjalistyczny, nierzadko drogi sprzęt. Opisane wyżej metody można wykorzystać do równoważenia instalacji z zastosowaniem ręcznych zaworów równoważących. Ich zastosowaniowe niesie jednak pewne niedogodności. Są to: wysoka pracochłonność, konieczność starannego wykonania pomiarów i obliczeń hydraulicznych oraz zróżnicowana dokładność na poziomie około 10%. Należy też pamiętać o okresowym kontrolowaniu stanu rozregulowania instalacji po dłuższym okresie jej eksploatacji.

Aby tego uniknąć, można użyć automatycznych zaworów równoważących, które w sposób ciągły samoczynnie reagują na zmiany ciśnienia w instalacji i utrzymują zadany przepływ. Nie ma tu konieczności stosowania zaworów na pionach czy też na rurociągach głównych. Równoważenie sprowadza się do zapewnienia odpowiednich przepływów bezpośrednio na odbiornikach. Trzeba jednak pamiętać o wyższych kosztach tego typu armatury.

Jarosław Czapliński

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