Oszczędna eksploatacja instalacji c.o. w budynkach wielorodzinnych w czasie kryzysu energetycznego
Rys. 3. Zawór Eclipse; 1 – silna sprężyna z dużą siłą nastawczą chroni zawór przed efektem zapiekania, 2 – połączenie M30×1,5 do wszystkich głowic termostatycznych Heimeier oraz siłowników, 3 – automatyczny ogranicznik przepływu, 4 – korpus zaworu wykonany z brązu odpornego na korozję, 5 – podwójne uszczelnienie O-ring zapewnia długotrwałą eksploatację, 6 – element nastawczy
Źródło: IMI Hydronic
W nowych budynkach wielorodzinnych instalacje ogrzewania i ciepłej wody opomiarowane są oddzielnie dla każdego mieszkania za pomocą węzła mieszkaniowego (stacji mieszkaniowej), dzięki czemu każdy lokator może kontrolować swoje wydatki na energię. Natomiast w budynkach z tradycyjnymi pionami instalacyjnymi konieczne jest podjęcie wspólnych, solidarnych działań zmierzających do oszczędzania energii na ogrzewanie. W zależności od stanu budynku mogą to być działania bezkosztowe lub wymagające wydatków inwestycyjnych.
Zobacz także
Elterm M. M. Kaszuba Sp. j. Grupy pompowe i zestawy mieszające
Czas to pieniądz. Chyba nigdy to sformułowanie nie było bardziej prawdziwe niż obecnie. Nasz zakres codziennych obowiązków jest coraz większy, dlatego też dużo częściej szukamy gotowych rozwiązań. Dotyczy...
Czas to pieniądz. Chyba nigdy to sformułowanie nie było bardziej prawdziwe niż obecnie. Nasz zakres codziennych obowiązków jest coraz większy, dlatego też dużo częściej szukamy gotowych rozwiązań. Dotyczy to także produktów z zakresu techniki grzewczej. Jeszcze kilka lat temu, instalator większość zakresu prac wykonywał samodzielnie, podczas gdy teraz wybór dostępnych na wyciągnięcie opcji może przyprawić o zawrót głowy. Tylko jak się w tym wszystkim połapać?
REGULUS-system Grzejnik pionowy kolumnowy DECOR PRO
Grzejniki DECOR PRO pełnią nie tylko funkcję grzewczą lecz także dekoracyjną, stanowiąc oryginalną ozdobę wnętrza poprzez smukłą formę, kolor i strukturę farby. Charakteryzują się płaskim, gładkim frontem.
Grzejniki DECOR PRO pełnią nie tylko funkcję grzewczą lecz także dekoracyjną, stanowiąc oryginalną ozdobę wnętrza poprzez smukłą formę, kolor i strukturę farby. Charakteryzują się płaskim, gładkim frontem.
REGULUS-system Grzejniki do pompy ciepła?
Jeśli Twój klient zmienia ogrzewanie na pompę ciepła, nie zapomnij zaproponować mu wymiany grzejników na nowoczesne, sterowalne, niskotemperaturowe. Jeśli inwestor nie dokonał gruntownej termomodernizacji...
Jeśli Twój klient zmienia ogrzewanie na pompę ciepła, nie zapomnij zaproponować mu wymiany grzejników na nowoczesne, sterowalne, niskotemperaturowe. Jeśli inwestor nie dokonał gruntownej termomodernizacji swojego domu, pozostawienie dotychczasowych grzejników jest „błędem w sztuce”. Inwestorzy mają potem żal, że nikt ich o tej konieczności nie poinformował.
|
W artykule: • Działania bezinwestycyjne • Działania wymagające inwestycji • Poprawne zrównoważenie hydrauliczne • Typowe układy równoważenia instalacji c.o. |
Wiemy od lat, jak skutecznie oszczędzać energię na ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody użytkowej, jednak poszczególne rozwiązania nie były wdrażane w odpowiednim tempie, gdyż energia cieplna i paliwa do jej wytwarzania – gaz i węgiel – były stosunkowo tanie. W ostatnich latach, kiedy raptownie wzrosły koszty emisji CO2, zaczęto zwracać baczniejszą uwagę na tę kwestię, jednak dopiero napaść Rosji na Ukrainę i szantaż energetyczny Moskwy wobec UE spowodowały, że problem stał się szczególnie istotny. Premierzy i ministrowie w sąsiadujących z nami krajach zachęcają do oszczędzania energii i mówią, jak to robić. W Polsce rządzący zapewniają, że węgla i gazu nie zabraknie, ale nie dodają, iż warto oszczędzać, bo paliwa będą drogie nawet przy wysokich dopłatach.
Możemy wyróżnić dwa obszary oszczędzania energii – bezkosztowy oraz wymagający poniesienia nakładów inwestycyjnych. Ten pierwszy to zmiana zachowania mieszkańców domów i mieszkań. Tuż po wybuchu wojny, w maju, Komisja Europejska przedstawiła plan „REPowerEU”, czyli szybkiego zmniejszenia uzależnienia państw UE od rosyjskich paliw kopalnych. Plan ten zawiera także szczegółowe wskazówki dotyczące krótkoterminowych zmian zachowań obywateli, które mogłyby zmniejszyć zapotrzebowanie na energię, oraz zachęca państwa członkowskie do rozpoczęcia specjalnych kampanii informacyjnych skierowanych m.in. do gospodarstw domowych i przemysłu. Potencjał oszczędności obejmujący zmianę zachowania użytkowników energii jest spory – w skali UE to ok. 15% rocznego zużycia gazu ziemnego.
Nasi zachodni sąsiedzi odwołują się do solidarności obywateli i patriotyzmu w obliczu kryzysu energetycznego i zachęcają do oszczędzania. My postawiliśmy na dopłaty z budżetu do węgla i innych paliw, w efekcie czego w Centralnej Ewidencji Emisyjności Budynków w ciągu zaledwie kilku dni przybyło wiele kotłów węglowych oraz budynków z kilkoma odrębnymi gospodarstwami domowymi.
Uwaga społeczeństwa została skierowana na szukanie możliwości uzyskania dotacji do paliwa, a nie usprawnianie instalacji, pomimo że dostępna jest cała gama działań, których łączne zastosowanie pozwala obniżyć wydatki na ogrzewanie w starszych budynkach wielorodzinnych nawet o połowę, bez konieczności wymiany źródła ciepła. Poniżej przypominamy te bardziej i mniej znane sposoby.
Działania bezinwestycyjne
1. Od wielu lat w poradnikach dla mieszkańców, zwłaszcza budynków wielorodzinnych, zwraca się uwagę, że skutecznym działaniem, oszczędzającym energię na ogrzewanie i niewymagającym nakładów inwestycyjnych jest regulacja temperatury w poszczególnych pomieszczeniach za pomocą grzejnikowych zaworów termostatycznych.
Zalecane temperatury to: w sypialni 17–19°C, w kuchni i salonie 20°C, w pokoju dziennym lub dziecięcym 21°C, a w łazience 24°C. Każdy 1°C powyżej tych wartości powoduje wzrost zużycia energii o ok. 5–8%. Wynika to z faktu, że starsze budynki były budowane w taki sposób, żeby możliwe było osiągnięcie odpowiedniej temperatury przy optymalnych kosztach inwestycyjnych przegród i izolacji termicznych, były to jednak czasy taniej energii.
Z obniżaniem temperatur nie można przesadzić – zbyt niskie nie tylko „skradną” ciepło od sąsiadów, grożą także zawilgoceniem i przemarzaniem ścian zewnętrznych i w efekcie powstawaniem pleśni. Optymalna temperatura dla zdrowia ludzi to 20°C w pomieszczeniach dziennych i 17–19°C w sypialniach nocą.
2. Kolejną kwestią jest sposób wietrzenia pomieszczeń w budynkach wielorodzinnych z wentylacją grawitacyjną – powinno się to robić krótko i intensywnie. Przed wietrzeniem należy zakręcić termostat grzejnikowy, następnie na parę minut szeroko otworzyć okna, a po ich zamknięciu ustawić na termostacie optymalną temperaturę.
3. Grzejniki nie powinny być przysłonięte firankami lub zasłonami – mają oddawać ciepło poprzez konwekcję (ruch ciepłego powietrza) oraz promieniowanie. Jeśli się je zasłoni, będą ogrzewać przestrzeń pomiędzy firankami i oknem, a do pomieszczenia napłynie mniej ciepła – więcej ucieknie przez okna i ściany zewnętrzne. Grzejniki konwekcyjne, zwłaszcza płytowe stalowe i członowe aluminiowe, nie mogą być przykryte parapetami – zmniejsza to bardzo efektywność oddawania przez nie ciepła i tym samym zmusza do nastawiania termostatów na wyższe temperatury. W efekcie przez grzejnik przepływa więcej wody i tym samym ciepła, a podzielniki mogą wskazywać na duże zużycie, mimo że w pomieszczeniu nie ma komfortowej temperatury.
4. Warto wykorzystywać naturalne zyski ciepła – w sezonie grzewczym wystarczy odsłaniać okna w pomieszczeniach nasłonecznionych i otwierać ich drzwi.
5. W wielu budynkach na klatkach schodowych i w częściach wspólnych można zrezygnować z ogrzewania lub obniżyć do poziomu „antyzamrożeniowego”.
6. Odkręcanie zaworów na grzejnikach na maksymalną temperaturę poza sezonem grzewczym zapobiega zapowietrzaniu instalacji i powstawaniu osadu na zaworach, wydłużając ich sprawność. Po rozpoczęciu nowego sezonu grzewczego przez pierwsze godziny pracy instalacji zawory powinny pozostać maksymalnie otwarte (ułatwia to odpowietrzenie instalacji), a następnie ustawione na żądaną temperaturę. Należy także sprawdzić zawory odpowietrzające.
Działania wymagające inwestycji
1. Przegląd węzła lub kotła oraz instalacji grzewczej przed sezonem i ich ewentualne usprawnienie
Poprawna praca instalacji c.o. i c.w.u. zależy od ich corocznej fachowej kontroli. Powinna ona obejmować sprawdzenie stanu technicznego wszystkich urządzeń i dokonanie ewentualnych napraw, w tym wyczyszczenie lub wymianę filtrów i odpowietrzenie instalacji. Bardzo ważnym działaniem jest sprawdzenie nastaw w automatyce, zwłaszcza krzywych grzewczych, i ich dostosowanie do aktualnych warunków. Zdarzają się przypadki nieaktualizowania nastaw nawet przez klika lat pomimo zmian w instalacji i wymiany okien czy nawet docieplenia budynku. Mamy ponadto coraz cieplejsze zimy. Koszt takich działań może zostać uwzględniony w stałej opłacie serwisowej lub corocznym przeglądzie. Potencjał oszczędności energii jest tu spory, zwłaszcza przy optymalizacji nastaw automatyki węzła lub kotła. W tym miejscu trzeba podkreślić, że docieplone budynki na początku tradycyjnego sezonu grzewczego utrzymują optymalną temperaturę praktycznie bez ogrzewania (m.in. dzięki zyskom ciepła od nasłonecznienia i urządzeń działających w mieszkaniach), o ile średnia dobowa temperatura zewnętrzna nie spada znacząco.
Potencjał oszczędności ciepła związany z czynnościami podejmowanymi w ramach przeglądu jest bardzo duży – od kilku do nawet 20%. W razie braku automatyki pogodowej na kotle lub węźle cieplnym warto w nią zainwestować. Instalacja sterownika do optymalizacji pracy źródła ciepła w zależności od temperatury zewnętrznej umożliwia dostosowanie go do aktualnego zapotrzebowania budynku na energię i wykorzystania warunków pogodowych, w tym nasłonecznienia. Jego koszt to od 1000 do 3000 zł, a potencjał oszczędności wynosi w tym wypadku 8–10%.
2. Stosowanie zaworów termostatycznych
Najszybciej zwracającą się inwestycją w redukcję kosztów ogrzewania jest zastosowanie zaworów i głowic termostatycznych, automatycznie regulujących temperaturę w pomieszczeniach. O szybkości zwrotu nakładów decyduje potencjał oszczędności, a wynosi on nawet do 30% zużywanej energii. Nie występują bowiem wahania temperatury i tym samym nie przegrzewamy mieszkań oraz w pełni wykorzystujemy zyski ciepła z urządzeń AGD i RTV oraz gotowania czy nasłonecznienia. Nawet najprostsze zawory z głowicami to urządzenia spełniające wymagania norm i tym samym skutecznie działające. „Budżetowy” zawór z głowicą termostatyczną to wydatek od 40 do 80 zł, podobnie kosztuje montaż na jednym grzejniku. W budynkach wielorodzinnych stosuje się głowice termostatyczne, które mają najniższą nastawę na poziomie 16°C. Rozwiązanie to zapobiega zbyt dużym różnicom temperatury między poszczególnymi mieszkaniami, a przy zastosowaniu podzielników także ogrzewaniu mieszkań na koszt sąsiadów.
3. Montaż zagrzejnikowych ekranów termicznych
Ekrany z cienkiej izolacji piankowej z warstwą folii aluminiowej umieszczone za grzejnikami zapobiegają ucieczce ciepła przez fragmenty ścian znajdujące się w bezpośrednim sąsiedztwie grzejników. Oszczędność energii wynosi od 2 do nawet 5%, w zależności od jakości przegrody za grzejnikiem i jej izolacji termicznej oraz jakości zastosowanej folii. Koszt 1 m2 folii to ok. 20 zł.
4. Modernizacja ogrzewania w łazienkach
W starych instalacjach łazienkowych mogą być wykorzystywane piony świecowe, czyli grzejniki w postaci pionowych rur, bez regulacji. Wyposażenie ich w zawory regulacyjne z głowicami termostatycznymi daje bardzo duży potencjał oszczędności ciepła – nawet ponad 10%. Wentylacja w budynkach wielorodzinnych jest zorganizowana tak, że do łazienek napływa powietrze już ogrzane do temperatur wymaganych w pokojach i kuchni. Nie potrzeba zatem dużo energii, żeby zwiększyć temperaturę o 2–4°C. Bez regulacji tracimy dużo energii w pomieszczeniu, z którego korzystamy tylko chwilowo.
5. Oszczędzanie c.w.u.
Koszt podgrzewania ciepłej wody użytkowej to ok. 20% wszystkich wydatków na ciepło. Największy potencjał oszczędności ciepłej wody daje kąpiel pod prysznicem zamiast w wannie – nawet 10-krotnie mniej zużytej wody i sporej ilości ciepła. Można ponadto zmniejszyć zużycie ciepłej wody pod prysznicem, korzystając ze słuchawki z przyciskiem eko, czyli funkcją stop/start umożliwiającą przerywanie przepływu wody, np. gdy namydlamy ciało lub myjemy głowę – to nawet 50% wody mniej niż przy ciągłym strumieniu ze słuchawki prysznica. Budżetowe wylewki prysznicowe z funkcją stop/start kosztują ok. 40–50 zł. Oszczędzamy nie tylko energię na podgrzanie wody, ale i samą wodę. Potencjał jest duży, ale zależy od zachowania użytkowników. Energię na podgrzewanie c.w.u. można także zaoszczędzić, stosując na wylewkach perlatory (koszt jednego to ok. 10–20 zł).
Kolejnym działaniem dającym oszczędności energii na c.w.u. jest stosowanie automatycznego równoważenia termicznego instalacji cyrkulacyjnych, tak aby woda na wylewce miała oczekiwaną temperaturę. Potencjał oszczędności jest duży – nawet do 30–40% zużywanej ciepłej wody, gdyż najwięcej jej tracimy, odkręcając kran i czekając, aż napłynie. W budynkach wielorodzinnych można stosować czasowe ograniczenie przepływu wody w instalacji cyrkulacyjnej. Zmniejsza to straty ciepła w czasie, gdy praktycznie nikt nie korzysta z ciepłej wody do kąpieli, czyli w większości przypadków między godz. 24 a 4.
W budynkach wielorodzinnych nie należy zmniejszać temperatury c.w.u. poniżej 55°C (wymaganie WT) z uwagi na ryzyko namnażania się bakterii Legionella. Nie należy też rezygnować z okresowej dezynfekcji termicznej instalacji c.w.u.
6. Równoważenie hydrauliczne instalacji centralnego ogrzewania
O tym, jakie znaczenie mają te działania, świadczy m.in. fakt, że niemiecki wicekanclerz oraz minister gospodarki i ochrony klimatu Robert Habeck stale namawia rodaków do przeprowadzania równoważenia hydraulicznego instalacji i zwraca uwagę, że można dzięki temu zaoszczędzić 15% energii zużywanej na ogrzewanie (instalacji z dobrymi grzejnikami, zaworami itd.). Niemcy szacują, że tylko niewiele ponad 20% instalacji jest zrównoważonych hydraulicznie, a 50% to instalacje całkowicie przestarzałe. Zastanawiają się, czy nie wprowadzić obowiązku modernizacji wszystkich istniejących instalacji. Na razie nie ma jednak w przepisach budowlanych bezpośredniej regulacji prawnej nakazującej przeprowadzanie równoważenia hydraulicznego. Gdyby taki obowiązek się pojawił, Niemcy musieliby zmodernizować ponad 10 mln instalacji c.o., a to niewykonalne w krótkim czasie.
W Niemczech wymóg wykonania równoważenia hydraulicznego obowiązuje od sierpnia 2022 r. tylko w odniesieniu do tych instalacji, które są modernizowane przy wsparciu „Bundesförderung für effiziente Gebäude“ (BEG), czyli federalnego finansowania efektywnych budynków. Program ten wspiera źródła ciepła zasilane energią odnawialną. Bez zrównoważenia instalacji modernizacja systemów grzewczych nie jest dofinansowywana przez państwo. Wsparciem objęte jest maks. 20% kosztów inwestycji w regulację hydrauliczną.
Bez przeprowadzenia równoważenia hydraulicznego w okresach dużego zapotrzebowania na ciepło w odległych grzejnikach występuje jego niedobór. Im dalej od kotła znajduje się grzejnik, tym bardziej wychłodzona jest woda i mniejszy przepływ. Po równoważeniu hydraulicznym wszystkie grzejniki nagrzewają się mniej więcej równomiernie. W idealnie zrównoważonym systemie grzejniki na parterze miałyby taki sam przepływ jak te znajdujące się w mieszkaniu położonym najwyżej i najdalej. Równoważenie ma szczególne znaczenie w przypadku źródeł niskotemperaturowych, zwłaszcza kotłów kondensacyjnych. Działanie tych urządzeń opiera się na jak największym schłodzeniu wody grzewczej przechodzącej przez grzejniki, dzięki czemu może nastąpić kondensacja spalin i odzysk ciepła. Jeśli przez grzejniki przepływa zbyt gorąca woda lub jej za duża ilość, mniej się ona ochładza i tym samym niewykorzystywane są zalety kotła. Również pompy ciepła można optymalnie zwymiarować, wyregulować i obsługiwać tylko wtedy, gdy przepływy wody grzewczej przez grzejniki zostaną zrównoważone.
Poprawne zrównoważenie hydrauliczne
Równowaga hydrauliczna jest też warunkiem wstępnym optymalnego ustawienia krzywej grzewczej. Niemcy mają do dyspozycji wytyczne VDI 2073 Blatt 2 Hydraulik in Anlagen der Technischen Gebäudeausrüstung – Hydraulischer Abgleich, które określają sposób przeprowadzania równoważenia hydraulicznego. W Polsce brakuje podobnego dokumentu.
Podstawowym i koniecznym wymogiem jest montaż zaworu regulacyjnego na każdym grzejniku. Optymalnym działaniem jest natomiast grupowe równoważenie hydrauliczne, czyli całych pionów i obiegów.
Zobacz także: Odzysk ciepła − możliwości i zasady
Rys. 1. System ze zmiennym przepływem dla dwururowych układów c.o. z grzejnikami wyposażonymi w termostatyczne zawory grzejnikowe; TRV – termostatyczny zawór regulacyjny, RV – grzejnikowy zawór regulacyjny, AB-QM – zawór równoważący niezależny od zmian ciśnienia (jako automatyczny ogranicznik przepływu), AB-QT – ogranicznik temperatury powrotu bezpośredniego działania, ASV – automatyczny regulator różnicy ciśnienia
Źródło: Danfoss
Rys. 2. System ze zmiennym przepływem dla dwururowych układów c.o. z grzejnikami wyposażonymi w głowice termostatyczne ze złączem zatrzaskowym; RA-DV – zawór grzejnikowy niezależny od zmian ciśnienia z głowicą RA 2000
Źródło: Danfoss
Typowe układy równoważenia instalacji c.o.
Poniżej scharakteryzowano typowe układy równoważenia instalacji c.o. możliwe do zastosowania w istniejących budynkach wielorodzinnych.
1. System ze zmiennym przepływem, czyli typowe rozwiązanie dla dwururowych systemów grzewczych z grzejnikami wyposażonymi w termostatyczne zawory grzejnikowe
W tym rozwiązaniu zapewniany jest przepływ zmienny w przewodach dystrybucyjnych, utrzymywane jest też stałe ciśnienie różnicowe na każdym z pionów, niezależnie od częściowego obciążenia systemu i od zmian ciśnienia w nim. Rozwiązanie to zaleca się do budynków modernizowanych, jest poprawne pod względem technicznym i gwarantuje wysoką sprawność systemu ogrzewania.
Projektowanie i dobór wymaga wykonania tradycyjnych obliczeń. Dla zapewnienia dobrej regulacji należy wziąć pod uwagę dwa bardzo ważne czynniki, mające wpływ na jej dokładność: autorytet zaworu regulacyjnego oraz stabilność ciśnienia na wejściu do każdego z odbiorników. Zgodnie z tymi wymaganiami należy obliczyć żądane Kv na zaworach regulacyjnych i potraktować cały system jak jeden odbiornik.
Należy wykonać obliczenia nastaw dotyczące termostatycznych zaworów regulacyjnych na pętli kontrolowanej przez regulator różnicy cienienia. Wystarczą uproszczone obliczenia hydrauliczne (możliwość podziału systemu na gałęzie z kontrolą Δp). Rozwiązanie to umożliwia łatwy dobór regulatora różnicy ciśnienia: zalecany jest spadek ciśnienia równy 10 kPa. Ciśnienie zamknięcia na termostatycznych zaworach grzejnikowych powinno być o 50% wyższe niż Δp nastawione na regulatorze różnicy ciśnienia. Występujący niewielki nadprzepływ przy częściowo obciążonym systemie korygują regulatory różnicy ciśnienia. Pompę dobiera się do parametrów przepływu nominalnego.
To rozwiązanie wymaga zastosowania pompy o dużej wysokości podnoszenia, ale optymalizacja jej pracy jest prosta. Zastosowanie pompy elektronicznej umożliwia obniżenie wysokości podnoszenia pompy do punktu, w którym żądana wartość przepływu w całym systemie jest nadal zapewniona, natomiast zużycie energii elektrycznej zostaje obniżone do minimum. W tym rozwiązaniu występuje nieduże zużycie energii elektrycznej na pompowanie, a tym samym niskie są koszty pracy pompy obiegowej. Ponadto małe są straty ciepła na przewodach. Grzejnikowe zawory termostatyczne gwarantują dobry autorytet zaworu – to wartość ciśnienia różnicowego, która obniża spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym, porównywalna do wartości dostępnego ciśnienia różnicowego. Dobry autorytet zaworu ma wartość min. 0,5–0,6. Zawory grzejnikowe mają samodzielną, automatyczną regulację w zakresie niewielkich oscylacji wokół temperatury pomieszczenia zadanej na głowicy termostatycznej. Rozwiązanie to pozwala uzyskać duże oszczędności energii dzięki stałemu przepływowi w pionach świecowych (klatki schodowe, łazienki) po zastosowaniu automatycznych ograniczników przepływu (AB-QM). Oszczędność energii można zwiększyć dzięki automatycznemu dostosowaniu wielkości przepływu do chwilowego zapotrzebowania na ciepło poprzez zastosowanie automatycznych regulatorów przepływu wyposażonych w moduł siłownika termostatycznego (AB-QT)S.
Rozwiązanie wymaga średnich kosztów inwestycyjnych dla obwodów z termostatycznymi zaworami regulacyjnymi na grzejnikach i automatycznych regulatorów różnicy ciśnienia. Koszty podnoszą regulatory różnicy ciśnienia, cena urządzeń i ich montażu oraz wyregulowania, ale są to koszty mniejsze niż w przypadku zastosowania ręcznych zaworów równoważących. Zalecana jest elektroniczna pompa obiegowa o zmiennej prędkości obrotowej, zapewniająca w systemie stałe, proporcjonalne ciśnienie różnicowe (charakterystykę liniową).
W aspekcie uruchomienia i eksploatacji istotny jest fakt, że prezentowane rozwiązanie wymaga regulacji hydraulicznej tylko na grzejnikach. Gwarantuje wysoki komfort przy pełnym lub częściowym obciążeniu. Temperatura w pomieszczeniach tylko nieznacznie odbiega od temperatury zadanej. Zastosowanie pompy obiegowej ze zmienną prędkością obrotową umożliwia oszczędzanie energii elektrycznej.
2. System ze zmiennym przepływem, aplikacja typowa dla modernizowanych dwururowych układów centralnego ogrzewania, w których grzejniki wyposażone są w głowice termostatyczne ze złączem zatrzaskowym Danfoss RA
Takie rozwiązanie zapewnia przepływ zmienny w przewodach dystrybucyjnych oraz utrzymanie stałego ciśnienia różnicowego 0,1 bar na każdym z zaworów grzejnikowych dzięki wbudowanemu w zawór regulatorowi ciśnienia. Tym samym zagwarantowane jest utrzymywanie nastawionego przepływu niezależnie od częściowego obciążenia systemu i od zmian ciśnienia w nim. Wyeliminowane jest zjawisko nadprzepływu w trakcie pracy systemu, a tym samym zapewniona poprawna dystrybucja medium także w warunkach innych niż projektowe. Wyeliminowane jest też zagrożenie powstawania hałasu na przewodach podczas częściowego obciążenia instalacji.
Na etapie projektowania i doboru wystarczy prosta metoda obliczeniowa: nie trzeba znać wartości kv, nie są konieczne obliczenia autorytetu zaworu, a jedynie dobór na podstawie mocy grzejnika. Wystarczą proste obliczenia nastaw wstępnych zgodnie z wymaganym przepływem przez grzejnik. Autorytet zaworów zbliżony jest do 1 i dokładność regulacji nie zależy od zmian ciśnienia w instalacji oraz od nastawy na zaworze. Dopuszczalny jest spadek ciśnienia na zaworze RA-DV w zakresie od 0,1 do 0,6 bar. Mała liczba zaworów regulacyjnych skraca czas projektowania.
Na koszty inwestycyjne pozytywnie wpływa fakt, że nie ma konieczności wykonywania inwentaryzacji instalacji. Nie ma też wymogu równoważenia systemu – regulacja hydrauliczna wykonywana jest tylko na odbiorniku. Nie są także wymagane żadne dodatkowe elementy regulacyjne (jak np. zawory podpionowe). To rozwiązanie z najmniejszą liczbą zaworów regulacyjnych w instalacji.
Podczas eksploatacji niskie są koszty pompowania. Nie występuje zjawisko nadprzepływów, ponieważ grzejnikowy zawór RA-DV utrzymuje stały przepływ niezależnie od zmian ciśnienia w instalacji. Nie jest wymagane ponowne równoważenie systemu np. po zmianie liczby grzejników w instalacji. Dzięki prawidłowej temperaturze powrotu medium grzewczego osiągana jest wysoka sprawność energetyczna. Zapewniona jest równomierna dystrybucja ciepła, nawet w obiegach krytycznych. Optymalizacja pracy pompy również jest łatwa dzięki narzędziu dp tool™ do pomiaru spadku ciśnienia na zaworze grzejnikowym.
Na etapie uruchomienia regulacja hydrauliczna prowadzona jest tylko na odbiorniku. Konieczne jest sprawdzenie za pomocą wspomnianego narzędzia dp tool™ spadku ciśnienia w obiegu krytycznym w celu optymalizacji punktu pracy pompy obiegowej. Równoważenie systemu podczas uruchomienia nie jest wymagane.
Rys. 3. Zawór Eclipse; 1 – silna sprężyna z dużą siłą nastawczą chroni zawór przed efektem zapiekania, 2 – połączenie M30×1,5 do wszystkich głowic termostatycznych Heimeier oraz siłowników, 3 – automatyczny ogranicznik przepływu, 4 – korpus zaworu wykonany z brązu odpornego na korozję, 5 – podwójne uszczelnienie O-ring zapewnia długotrwałą eksploatację, 6 – element nastawczy
Źródło: IMI Hydronic
3. System ze zmiennym przepływem dla modernizowanych dwururowych systemów centralnego ogrzewania z zastosowaniem technologii IMI AFC
Z kolei marka IMI dla wielorodzinnych budynków termomodernizowanych poleca technologię AFC (Automatic Flow Control) z wykorzystaniem Eclipse – automatycznych zaworów termostatycznych z ogranicznikiem przepływu. Technologia ta umożliwia łatwe równoważenie hydrauliczne istniejących instalacji. Jednym z powodów, dla których starsze instalacje nie są równoważone, choć można na tym zaoszczędzić dużo energii, jest obawa przed trudnościami, jakie mogą wystąpić z uwagi na brak wiedzy o instalacji, strukturze orurowania i oporach przepływu, co może bardzo utrudniać ustalenie parametrów niezbędnych do wyregulowania instalacji.
Technologia AFC z automatyczną regulacją przepływu zapewnia równoważenie instalacji centralnego ogrzewania nawet w warunkach trudnych do obliczeń. Równoważenie hydrauliczne nie jest skomplikowane – wymaga zamontowania na grzejnikach zaworów Eclipse i ich ustawienia. Nie są wymagane obliczenia dla całej instalacji. Rozwiązanie to jest polecane do złożonych, rozgałęzionych instalacji c.o., w których może występować także połączenie rozkładu poziomego i pionowego oraz odcinki instalacji o różnej wydajności. Bez regulatora różnicy ciśnień można wyregulować instalacje o łącznej długości orurowania do 100 m. Przepływ wymagany dla poszczególnych obiegów grzewczych jest ustawiany bezpośrednio na grzejnikach na zaworze Eclipse, czyli ograniczniku przepływu, poprzez obrót pokrętłem. Po ustawieniu zaworu na prawidłową wartość żądane natężenie przepływu nie zostanie przekroczone niezależnie od różnicy ciśnień. Nawet w przypadku nadprzepływu, m.in. ze względu na zamknięcie sąsiednich zaworów, Eclipse automatycznie reguluje przepływ do ustawionej wartości. Zakres przepływu wynosi od 10 do 150 l/h, zawory pracują bezszumnie do 60 kPa.
Nastawy wartości obliczeniowej przepływu wykonuje się poprzez obrót elementu z podziałką cyfrową do wymaganej pozycji za pomocą kluczyka nastawczego. Jeśli przepływ przez zawór usiłuje wzrosnąć, na skutek wzrostu ciśnienia następuje ruch elementu regulacyjnego, który automatycznie zmniejsza prześwit zaworu – pozwala to utrzymać przepływ na stałym poziomie. Jeśli przepływ spada, element regulacyjny się cofa, zwiększając prześwit, i przepływ pozostaje na niezmienionym poziomie.
Ustawienie nastawy ułatwia naniesiona skala, od 1 do 15 (10 do 150 l/h). W tym rozwiązaniu nie występuje zjawisko interaktywności – zamykanie sąsiednich zaworów nie ma wpływu na przepływ. Wysokość podnoszenia pompy może być ustawiona wstępnie zależnie od maksymalnego przepływu, zalecana jest regulacja proporcjonalna.
Zaletami tego rozwiązania są także: niskie zużycie energii przy pompowaniu, redukcja strat ciepła w rurach powrotnych, szybki zwrot kosztów oraz łatwość montażu i rozruchu. Instalacja może być zwiększana lub zmniejszana bez negatywnego wpływu na jakość regulacji. Dobór zaworów jest prosty i opiera się na przepływach nominalnych – można do tego wykorzystać m.in. nomogramy i gotowe programy.
Literatura
- Jadwiszczak Piotr, Równoważenie hydrauliczne modernizowanej instalacji c.o., „Rynek Instalacyjny” 11/2013, https://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/instalacje-c-o-grzejniki/17990,rownowazenie-hydrauliczne-modernizowanej-instalacji-c-o (dostęp: 30.08.2022)
- Brzoza Sebastian, Lędzion Piotr, Regulacja i równoważenie w wodnych instalacjach grzewczych i chłodniczych. Aplikacje zalecane dla budynków mieszkalnych, „Rynek Instalacyjny” 5/2018, https://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/instalacje-c-o-grzejniki/35001,regulacja-i-rownowazenie-w-wodnych-instalacjach-grzewczych-i-chlodniczych-cz-2-aplikacje-zalecane-dla-budynkow-mieszkalnych (dostęp: 30.08.2022)
- Brzoza Sebastian, Lędzion Piotr, Regulacja i równoważenie w wodnych instalacjach grzewczych i chłodniczych. Wymagania, funkcje i dobór właściwego rozwiązania, „Rynek Instalacyjny” 4/2018, https://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/instalacje-c-o-grzejniki/34502,regulacja-i-rownowazenie-w-wodnych-instalacjach-grzewczych-i-chlodniczych-cz-1-wymagania-funkcje-i-dobor-wlasciwego-rozwiazania (dostęp: 30.08.2022)
- Brzoza Sebastian, Oszczędne ogrzewanie w budynkach wielorodzinnych. Rozwiązania dla obiektów nowo budowanych i modernizowanych, „Rynek Instalacyjny” 4/2020, https://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/instalacje-c-o-grzejniki/43069,oszczedne-ogrzewanie-w-budynkach-wielorodzinnych (dostęp: 30.08.2022)
- Buchholtz Sonia, Kleinschmidt Piotr, Jak obniżyć rachunki za energię przed najbliższą zimą. Poradnik dla gospodarstw domowych i samorządów, Forum Energii 2022, https://www.forum-energii.eu/public/upload/articles/files/toolbox%20-%20Jak%20obni%C5%BCy%C4%87%20rachunki%20za%20ogrzewanie.pdf (dostęp: 30.08.2022)
- Różycki Rafał, Równoważenie małych instalacji c.o., „Rynek Instalacyjny” 1–2/2012, https://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/instalacje-c-o-grzejniki/15638,rownowazenie-malych-instalacji-c-o (dostęp: 30.08.2022)
- Materiały IMI Hydronic, https://www.imi-hydronic.com/pl-pl/7-usprawnien-w-domu-ktore-nic-nie-kosztuja-pozwola-zaoszczedzic-pieniadze-na-rachunkach-za (dostęp: 30.08.2022)
- Materiały IMI Hydronic, https://www.imi-hydronic.com/pl-pl/technologia-afc (dostęp: 30.08.2022)
- REPowerEU: Plan prowadzący do szybkiego ograniczenia zależności od rosyjskich paliw kopalnych oraz do szybkiej transformacji ekologicznej, https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/pl/ip_22_3131 (dostęp: 30.08.2022)
- https://www.energie-experten.org/news/bundesregierung-prueft-pflicht-zum-hydraulischen-abgleich-von-millionen-heizungen?utm_source=feedburner&utm_medium=email (dostęp: 30.08.2022)
