Za drogo, za głośno, za zimno, a może za ciepło?

Dystrybuowanie odpowiedniej ilości ciepła, równoważącego straty przez przenikanie oraz dodatkowo umożliwiającego ogrzanie powietrza wentylacyjnego, następuje z wykorzystaniem takich elementów instalacji jak:

a)    źródło ciepła,

b)    sieć przewodów,

c)    armatura regulacyjna i równoważąca,

d)    grzejniki (lub inne odbiorniki końcowe),

e)    pompy,

f)     urządzenia zabezpieczające.

W efekcie instalacja zapewnia odpowiedni klimat wewnętrzny i równomierny przestrzenny (pionowy i poziomy) rozkład temperatury odczuwalnej. Ponadto umożliwia regulację w zależności od indywidualnych preferencji użytkowników, czy zadanego programu ogrzewania (np. osłabienia nocnego). Jest trwała i niezawodna, a jej praca nie generuje hałasu oraz nie emituje szkodliwych substancji do środowiska wewnętrznego i zewnętrznego.

Pomimo, iż taki charakter pracy powinien być wspólny dla każdej instalacji grzewczej nierzadko dochodzi do „chorób” całego układu oraz niewłaściwej dystrybucji ciepła do odbiorników końcowych. Dany artykuł ma na celu przedstawienie najczęściej występujących dolegliwości „chorej” instalacji wraz ze wskazaniem dostępnych i sprawdzonych rozwiązań inżynieryjnych.

Za drogo? 

Problem

• Wysokie koszty inwestycyjne.
• Wysokie koszty eksploatacyjne.
• Wysokie nakłady finansowe na prace remontowe oraz wymianę uszkodzonych urządzeń.

Rozwiązania

Po pierwsze: równoważenie oraz regulacja instalacji

Pierwszym i najważniejszym krokiem w kierunku oszczędności inwestycyjnych i eksploatacyjnych budynku mieszkalnego jest równoważenie oraz regulacja instalacji grzewczej. Zrównoważona hydrauliczne instalacja pozwala na redukcję zużycia energii elektrycznej do napędu pomp aż o 40% oraz na zmniejszenie zapotrzebowania na energię grzewczą o 35%. Dany efekt jest osiągany dzięki zapewnieniu projektowanych przepływów, wymaganej temperatury wody zasilającej grzejniki, a tym samym optymalnej temperatury powietrza w pomieszczeniach.

Więcej informacji na temat równoważenia i regulacji instalacji grzewczej przedstawiam w artykule >>

Po drugie: obniżanie przesyłowych strat ciepła

Ciepło przekazywane przez niezaizolowaną sieć przewodów, umieszczonych w przestrzeniach nieogrzewanych, wpływa na stratę energii grzewczej, a tym samym na obniżenie temperatury czynnika grzewczego. Wykonanie poprawnej izolacji dla sieci dystrybucji jest konieczne do utrzymania obliczeniowej mocy w stosunku do odbiorników końcowych w instalacji.

Po trzecie: trwałe i niezawodne elementy gwarancją bezawaryjnej pracy instalacji

Koszty napraw oraz wymiany niedziałającej w instalacji armatury mogą być utożsamiane ze „skarbonką bez dna”. W związku z tym, dobór trwałych i niezawodnych komponentów instalacji to jedyna droga dająca gwarancję bezawaryjnej pracy, jak również brak lub sporadyczne prace remontowe. Przed zakupem i instalacją poszczególnych urządzeń należy zapoznać się z ich budową, materiałem z którego są wykonane oraz zabezpieczeniami wydłużającymi ich żywotność.

W przypadku urządzeń firmy IMI Hydronic Engineering armatura jest tak skonstruowana, aby zapewniać długotrwałą eksploatację, chronić armaturę przed efektem zapiekania, ułatwiać kompatybilność urządzeń z innymi komponentami instalacji oraz zabezpieczyć przed wpływem zanieczyszczeń, czy korozją.

Po czwarte: przemyślany projekt to efektywność

Fundamentem efektywnych i oszczędnych rozwiązań w budynkach mieszkalnych jest instalacja zmiennoprzepływowa, która umożliwia regulację przepływu czynnika grzewczego w zależności od bieżącego zapotrzebowania użytkowników końcowych.

Dzięki kompleksowemu podejściu do każdego, nowoprojektowanego czy modernizowanego, budynku inżynierowie IMI Hydronic Engineering współtworzą z zarządcami nieruchomości takie rozwiązanie hydrauliczne, które pozwalają na osiągnięcie optimum kosztowego pomiędzy wkładem inwestycyjnymi a późniejszymi wydatkami eksploatacyjnymi.

Za głośno? 

Problem

• Zjawisko szumów i hałasów w instalacji.
• Uderzenia hydrauliczne, kawitacja.
• Zapowietrzenie instalacji, zmniejszające przekroje przewodów, obniżające wydajność grzejników i wysokość podnoszenia pomp.
• Zanieczyszczenia w instalacji.

Rozwiązanie

Po pierwsze: równoważenie oraz regulacja instalacji

W przypadku głośnej pracy instalacji po raz kolejny spotykamy się z głosem na „tak” dla równoważenia hydraulicznego i regulacji. Stabilizacja różnicy ciśnień i równoważenie instalacji, osiągane dzięki zastosowaniu:

1. zaworów podpionowych, np. Stad/Staf+Stap, wraz z 2-drogowymi zaworami termostatycznymi, np. V-exact II, i głowicami termostatycznymi, np. HALO, DX, K przy grzejnikach, lub
2. dynamicznego układu równoważenia z automatycznymi zaworami termostatycznymi, np. Eclipse przy grzejnikach, która nie wymaga stosowania armatury podpionowej,

gwarantuje cichą pracę instalacji, która w budownictwie mieszkaniowym ma szczególne znaczenie. Dana armatura ma na celu sterowanie przepływem czynnika grzewczego w takim sposób, aby zabezpieczyć instalację przed niedopuszczalną zmianą parametrów czynnika, zmianą kierunku przepływu czy nad- i podprzepływami, które skutkują głośną pracą instalacji.

Więcej rozwiązań hydraulicznych jest dostępnych w Poradniku Aplikacyjnym IMI Hydronic Engineering >>

Po drugie: Puk, puk! Kto tam? Powietrze!

Występowanie powietrza w instalacji grzewczej, w postaci pęcherzyków i mikropęcherzyków, najłatwiej można zdiagnozować w oparciu o „stukanie” w przewodach oraz „efekt kaskady”, czyli bulgotanie w grzejnikach. Krążące w instalacji pęcherzyki zmniejszają przekrój rur, powodując zaburzenia przepływu czynnika grzewczego, obniżenie wysokości podnoszenia oraz spadek wydajności pompy. Pompa poprzez ciągły kontakt z powietrzem ma utrudniony proces chłodzenia, w wyniku czego dochodzi do większego zużycia łożyska oraz uszczelnień, czyli zmniejszenia jej żywotności.

Źródeł przedostawania się powietrza do instalacji jest wiele. Pierwszym z nich są odpowietrzniki, które w połączeniu ze źle dobranym naczyniem wzbiorczym i spadkiem ciśnienia w instalacji, zasysają powietrze z zewnątrz do wnętrza instalacji. Kolejnymi przyczynami są uzupełnianie instalacji świeżą wodą oraz wnikanie cząstek powietrza w wyniku dyfuzji przez materiały, takie jak plastiki i elementy gumowe.

W związku z powyższym, w celu eliminowania zawartości swobodnych cząstek powietrza w instalacji bardzo ważne są:

a)    poprawny dobór naczynia wzbiorczego, np. Statico, o potwierdzonej trwałości i jakości,

b)    montaż separatorów mikropęcherzyków, np. Zeparo, będących połączeniem separatora i odpowietrznika automatycznego.

Warto pamiętać, że w przypadku naczyń wzbiorczych, najbardziej odpornym na dyfuzję gazów elastomerem jest butyl, mający zastosowanie w branży motoryzacyjnej przy produkcji dętek i opon samochodowych. Wykazuje on żywotność na poziomie 30 lat (bądź dłużej), co w odniesieniu do instalacji grzewczej daje gwarancję odpowiedniej pracy w projektowanym czasie użytkowania instalacji.

Więcej informacji na temat poprawnego doboru naczynia wzbiorczego przedstawiam w artykule >>

Więcej informacji na temat odpowietrzania instalacji grzewczej znajdziemy w artykule >>

Dzięki zastosowaniu powyższych rozwiązań firma odpowiadająca za utrzymanie instalacji  ma pewność, że eliminuje występowanie awarii wywołanych zapowietrzeniem i korozją, a administrator budynku obniża koszty eksploatacyjne budynku poprzez brak wydatków na nieplanowane wizyty serwisowe.

Za zimno, za gorąco?

Problem

• Nadprzepływy, podprzepływy, prowadzące go przegrzewania jednych oraz nadmiernego wychłodzenia innych pomieszczeń.
• Zanik przepływu.
• Zbyt długi okres oczekiwania na wymaganą temperaturę w pomieszczeniu po porannym rozruchu instalacji.
• Wzajemne oddziaływania hydrauliczne obwodów.

Rozwiązanie

Po pierwsze: równoważenie oraz regulacja instalacji

Trzy razy „tak” dla równoważenia i regulacji instalacji grzewczej. Kompleksowo zaprojektowany i wykonany system dystrybucji ciepła zapewnia taki rozdział czynnika, który umożliwia efektywną pracę instalacji, a tym samym osiągnięcie wymaganego komfortu cieplnego we wszystkich pomieszczeniach w budynku.

W systemach niezrównoważonych hydraulicznie grzejniki położone najdalej od źródła ciepła są ogrzewane słabo lub wcale. Jest to szczególnie widoczne w przypadku grzejników łazienkowych, które po nocnym obniżeniu są zimne.

Przyczyną tego zjawiska są nadprzepływy przez zawory termostatyczne położone najbliżej źródła ciepła. W pełni otwarte zawory przejmują zwiększony strumień wody z instalacji, który kolejno powoduje podprzepływy w dalszych częściach instalacji. Dane zjawisko powoduje również dużo wyższe spadki ciśnienia w niektórych przewodach, w wyniku czego może dojść do braku możliwości poprawnego sterowania pracą instalacji z pozycji centralnego sterownika budynkowego.

Aby unikać takich sytuacji wymagane są równoważenie oraz regulacja instalacji grzewczej, dzięki którym odpowiednia ilość czynnika jest dostarczana do każdego odbiornika końcowego, zgodnie z wartością zaprojektowaną.

Po drugie: zapewnienie minimalnego przepływu

W trakcie użytkowania instalacji pojawiają się okresy o zmniejszonym bądź całkowicie zredukowanym zapotrzebowaniu na ciepło w odbiornikach końcowych. W tym czasie, przy braku odpowiednich zabezpieczeń, dochodzi do zaniku przepływu, a tym samym do znacznego wychłodzenia czynnika, co uniemożliwia osiąganie wymaganych parametrów dla grzejników, po wznowieniu przepływu w danej części instalacji.

Poza odbiornikami końcowymi dane zjawisko ma również negatywny wpływ na pracę pompy, dla której brak przepływu może oznaczać zatarcie elementów mechanicznych w trakie pracy silnika elektrycznego. Podczas pracy pompy dane elementy wymagają ciągłego chłodzenia, które normalnie następuje w momencie przetłaczania czynnika grzewczego. Brak przepływu bądź zejście poniżej bezpiecznej wartości minimalnej może oznaczać przejście urządzenia w stan awarii, w związku z czym konieczne jest zapewnienie ciągłego przepływu minimalnego, właściwego dla zainstalowanej pompy.

Rozwiązaniem, które jest pomocne w takim przypadku jest zastosowanie zaworu nadmiarowo-upustowego, np. BPV.

Więcej informacji na temat rozwiązań hydraulicznych zapewniających minimalny przepływ przedstawiam w artykule >>

Po trzecie - eliminowanie powietrza i zanieczyszczeń z instalacji

Powietrze jest doskonałym izolatorem, którego obecność w instalacji pogarsza wymianę ciepła na grzejnikach. Zgodnie z informacjami zawartymi we wcześniejszej części artykułu należy pamiętać o odpowiednim jego odprowadzeniu z instalacji w celu osiągnięcia obliczeniowej wydajności grzewczej wszystkich odbiorników końcowych.

Więcej informacji na temat usuwania zanieczyszczeń z instalacji hydraulicznej przedstawiam w artykule >>

Po czwarte – Wzajemne oddziaływanie hydrauliczne

Hydrauliczne wzajemne oddziaływanie pomiędzy różnymi urządzeniami systemu występuje wtedy, gdy kilka elementów instalacji ma wspólny opór. Oznacza to, że każde zachwianie przepływu w ramach jednego obwodu skutkuje zmianą przypływu w innych obwodach. Wyższa wartość wspólnego oporu wpływa większą interakcję pomiędzy obwodami.

Próby korygowania pracy instalacji poprzez zastosowanie dodatkowych kotłów, zwiększanie wysokości podnoszenia pomp lub zmiany nastaw czasem przynoszą poprawę, niemniej odbywa się to przy jednoczesnym zwiększeniu kosztów eksploatacyjnych instalacji. Poprawnym i w 100% skutecznym rozwiązaniem dla problemu wzajemnego oddziaływania jest równoważenie przepływów zaworami STAD/STAF, które umożliwiają osiągnięcie wymaganych efektów przy jak najniższych kosztach.

Podsumowanie 

3 x TAK dla równoważenia hydraulicznego i regulacji instalacji grzewczej!

W celu osiągnięcia wymaganej mocy grzewczej we wszystkich odbiornikach końcowych konieczne jest zapewnienie takich przepływów medium, które będą odpowiadały wartościom obliczeniowym.

W wyniku równoważenia hydraulicznego oraz regulacji pracy instalacji, z zastosowaniem trwałej i niezawodnej armatury oraz właściwych rozwiązań projektowo-montażowych, uniemożliwiamy występowanie dolegliwości instalacji typu: „za drogo, za głośno, za zimno, czy za ciepło”.

Równoważenie to przykład kompleksowego podejścia do instalacji grzewczej, które umożliwia nie tylko prawidłową pracę, ale również diagnostykę „chorób”, dzięki możliwości wykonywania pomiarów za pomocą skomputeryzowanych urządzeń pomiarowych, np. TA-SCOPE.

Więcej informacji na temat diagnostyki instalacji hydraulicznej za pomocą urządzenia TA-SCOPE przedstawiam w artykule >>

Zachęcamy do współtworzenia kompleksowych rozwiązań grzewczych z pomocą naszych inżynierów, którzy codziennie dzielą się niezbędną i użyteczną wiedzą w danym zakresie.

Zaufane marki, które pomogą Ci przejąć kontrolę​ nad każdą strefą komfortu:

• IMI PNEUMATEX oferuje niezrównaną gamę urządzeń dla utrzymania ciśnienia, usuwania zanieczyszczeń i odgazowania – wielofunkcyjnych, wytrzymałych i zapewniających wydłużenie czasu pracy systemu.
• IMI TA​ jest wiodącą na rynku firmą z zakresu równoważenia i regulacji zapewniającą optymalną kontrolę dla uzyskania idealnego klimatu wewnątrz pomieszczeń.
• IMI HEIMEIER to wiodący europejski dostawca termostatycznych rozwiązań - ponad 120 łatwych do montażu rodzajów zaworów, innowacyjnych i wysokiej jakości rozwiązań projektowych, serie głowic termostatycznych, te​rmostatów i podobnych produktów.

Cyfry mówią same za siebie

Zrównoważenie hydrauliczne instalacji HVAC pozwala zredukować koszty zużycia energii elektrycznej do napędu pomp aż o 40%.

Zwiększenie wysokości podnoszenia pompy w celu skompensowania 20%-ego podprzepływu, powoduje wzrost zużycia energii elektrycznej do napędu pomp aż o 95%.

Grzejnikowe zawory termostatyczne mogą dać znaczące oszczędności energii - zmniejszenie zużycia energii aż o 15% w porównaniu z zaworami ręcznymi.

Poprawnie zrównoważona hydraulicznie instalacja grzewcza bądź chłodnicza ogranicza zużycie energii aż o 35%.

Zwiększenie temperatury czynnika o 1°C wpływa na wzrost strat ciepła do otoczenia o 3%.

W systemach grzewczych podniesienie temperatury powietrza w pomieszczeniu o 1°C, powoduje wzrost rocznych kosztów eksploatacyjnych od 6 do 11%.

Więcej faktów na stronie internetowej IMI Hydronic w Strefie Wiedzy o energii >>

Powyższy artykuł stanowi wstęp do prezentacji optymalnych i niezawodnych rozwiązań hydraulicznych, dedykowanych dla Państwa instalacji.

Więcej informacji na ich temat znajdą Państwo w naszych kolejnych artykułach. Zapraszamy do lektury.

Paulina Krystianik

Inżynier Sprzedaży

IMI Hydronic Engineering

Literatura

Pozycje książkowe:

B.Babiarz, W. Szymański, Ogrzewnictwo, Rzeszów 2012, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej

K.Mizielińska, J.Olszak, Gazowe i olejowe źródła ciepła małej mocy, Warszawa 2011, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej

R.Petitjean, Total Hydronic Balancing, IMI Hydronic Engineering, Belgium 2012

T.Cholewa, A. Siuta-Olcha, Racjonalizacja zużycia energii w budownictwie mieszkaniowym, Warszawa 2016, Wydawnictwo Instal

Materiały szkoleniowe i reklamowe IMI Hydronic Engineering