Modernizacja instalacji c.o. w budynkach wielorodzinnych

Wybór automatyki bezpośredniego działania w zależności od typu i wieku instalacji c.o.

Poprawnie działająca instalacja c.o. to nie tylko gwarancja komfortu i niskich rachunków, ale także dbałość o klimat i środowisko naturalne. W ujęciu globalnym blisko 30% całkowitego zużycia energii w UE przypada na ogrzewanie lub chłodzenie budynków, tym samym wysoki jest udział tego sektora w światowej emisji CO₂. W strukturze zużycia energii przez budynki ok. 70% kosztów energii przypada na ogrzewanie i chłodzenie. W tym kontekście szczególnej wagi nabierają kolejne dane mówiące o tym, że aż 75% budynków wielorodzinnych w Europie jest wyposażonych w instalacje grzewcze, które działają niepoprawnie z powodu braku zrów­noważenia hydraulicznego oraz możliwości regulacji temperatury w pomieszczeniach. Mieszkańcy tych budynków skarżą się na: brak komfortu cieplnego przejawiający się w przegrzaniu lub niedogrzewaniu pomieszczeń, problemy z hałasem, który jest generowany przez instalację centralnego ogrzewania, oraz wysokie opłaty za ogrzewanie.

Od strony technicznej rozwiązanie tych problemów nie jest skomplikowane, ale żeby tego dokonać, należy uwzględnić trzy reguły:

1. zapewnić właściwy rozpływ medium grzew­czego,

2. zagwarantować poprawną pracę zaworów regulacyjnych,

3. umożliwić regulację temperatury w po­mieszczeniach.

Reguła pierwsza: właściwy rozpływ medium grzewczego

Medium grzewcze w instalacji płynie zawsze tam, gdzie występują najmniejsze opory, co powoduje, że w odbiornikach na końcówkach insta­lacji przepływy są mniejsze, niż zakładano w projekcie, a w skrajnych warunkach mogą nawet całkowicie zaniknąć. Kolejnym zjawiskiem są nadmierne przepływy, gdy część odbiorników jest zamknięta, a także czynniki, które stosun­kowo trudno zdefiniować czy przewidzieć na etapie projektowania instalacji, takie jak: różnice w nasłonecznieniu stron budynku i tym samym różne zyski temperatury, oddziały­wanie wiatru, różne potrzeby mieszkańców w zakresie komfortu cieplnego, konieczność rozbudowy czy zmiany instalacji. Wpływ na jakość pracy instalacji centralnego ogrzewania ma też reakcja głowic termostatycznych (o ile zostały zamon­towane) lub użytkownika na spadek temperatury w danym pomieszczeniu (głowica lub użytkownik otwiera zawór grzejnikowy), co prowadzi do wzrostu ciśnienia i wystąpienia nadprzepływów w pozostałych częściach instalacji grzewczej. Skutkiem będzie: ogólny dyskomfort wywołany hałasem z instalacji spowodowanym dużymi spadkami ciśnienia na zaworach regulacyjnych, dyskomfort z powodu odczuwania za niskiej lub zbyt wysokiej temperatury związany ze złą dystrybucją ciepła, przegrzew pionów położonych blisko źródła ciepła oraz większe zużycie energii, niż jest to konieczne.

Reguła druga: poprawna praca zaworów re­gulacyjnych

Czynniki wewnętrzne i zewnętrzne mające wpływ na pracę instalacji c.o. zmieniają się nieustannie. Aby przerwać to błędne koło (bo odczuwanie dyskomfortu prowadzi do dalszych zmian nastaw temperatury) i utrzy­mać żądany przepływ na każdym odbiorniku, potrzebna jest niezależna kontrola ciśnienia, która zapewni sprawne funkcjonowanie systemu grzewczego oraz wyeliminuje skargi użytkowników na działanie instalacji c.o. W systemie grzewczym należy zapewnić równowagę, czyli na wszystkich odbiornikach niezależnie od warunków pracy (także przy częściowym obciążeniu systemu, a nie tylko obciążeniu projektowym) zagwarantować prawidłowy prze­pływ i ciśnienie różnicowe. Właściwe zrów­noważenie hydrauliczne jest bezsprzecznie podstawą prawidłowego i oszczędnego działania instalacji oraz zapewnienia właściwego komfortu cieplnego.

Reguła trzecia: regulacja temperatury w po­mieszczeniach

Montaż na odbiornikach ciepła zaworów ter­mostatycznych z głowicami termostatycznymi umożliwia indy­widualną regulację temperatury w pomiesz­czeniach, a to pozwala zaoszczędzić co najmniej 20% energii.

Wymienione reguły powinny być stosowane łącznie przy projektowaniu nowych instalacji oraz moder­nizacji istniejących. Ich techniczna realizacja jest możliwa za pomocą kilku rozwiązań – wszystkie przedstawione poniżej gwa­rantują spełnienie założeń i uzyskanie efektu zgodnego z oczekiwaniami, co pokazano na przykładach rzeczywistych realizacji.

Rozwiązanie 1 – częściowa modernizacja instalacji

Częściowa modernizacja instalacji, w której wcześniej zostały zainstalowane lub wymienione zawory termostatyczne wraz z głowicami termostatycznymi, ale brakuje automatycznego równoważenia. Zadanie polega na zapewnieniu właściwego rozpływu medium grzewczego i zagwaranto­waniu poprawnej pracy zaworów regulacyj­nych oraz umożliwieniu właściwej regulacji temperatury w pomieszczeniach. Należy dodać zestaw regulatora różnicy ciśnienia montowany na pionie oraz zawór regulacyjny montowany na grzejniku. Stosujemy tu automatyczne równoważenie na pionach zaworami ASV i równoważenie systemu dzięki zaworom termostatycznym RA-N z nastawą wstępną (rys. 1).

Przykład realizacji: Spółdzielnia Mieszkaniowa w Dzierżoniowie

Osiedle z 27 budynkami powstałymi w latach 1957–1991, o łącznej powierzchni ogrzewanej 73 000 m², z 8027 mieszkańcami. Proces modernizacji przeprowadzono w 2014 roku.

Stan przed modernizacją: wszystkie budynki mają docieplone ściany i/lub wymienione okna. Ogrzewanie dwururowe z zaworami termostatycznymi przy grzejnikach i ręcznymi zaworami równoważącymi na pionach. Temperatura zasilania i powrotu: 90/70°C. Budynki zasilane z 89 węzłów cieplnych.

System po modernizacji: ściany, dach i piwnice zaizolowane zgodnie z obowiązującymi normami. Wszystkie grzejniki wyposażone w zawory termostatyczne grzejnikowe i podzielniki kosztów. Optymalne równoważenie systemu przez automatyczne regulatory różnicy ciśnienia u podstawy pionów mieszkaniowych oraz automatyczne zawory wielofunkcyjne na pionach klatkowych.

Modernizacja polegała na wyposażeniu 1082 pionów mieszkaniowych w regulatory różnicy ciśnienia oraz 124 pionów klatkowych w wielofunkcyjne zawory równoważące. Wymieniono zawory na termostatyczne zwykłe.

Urządzenia Danfoss zastosowane w czasie modernizacji:

• automatyczne zawory równoważące AB-QT na pionach klatkowych – 124 szt.;
• pary automatycznych zaworów równoważących u podstawy pionów mieszkaniowych: ASV-PV + ASV-M, średnice DN 15-32 – 1082 szt.

Rozwiązanie 2 – całkowita modernizacja instalacji

W instalacjach z rozkładem poziomym i o mieszanym oraz nieznanym przebiegu zaleca się wymianę lub dodanie zaworów termostatycznych z głowicami termostatycznymi oraz zapewnienie równoważenia automatycznego (rys. 2). Na grzejnikach należy zamontować lub wymienić istniejące zawory na dynamiczne zawory regulacyjne. Do sterowania temperaturą w pomieszczeniu służy głowica termostatyczna, a automatyczne równoważenie hy­drauliczne przy każdym grzejniku jest realizowane za pomocą dynamicznych zaworów termostatycznych RA-DV (rys. 3). Są one optymalnym rozwiązaniem dla instalacji o nieznanym przebiegu. Zapewniony jest prawidłowy przepływ medium przez wszystkie grzejniki i nie ma konieczności stosowania automatycznych zaworów równoważących ASV.

Przykład realizacji: Spółdzielnia Mieszkaniowa „Cichy Kącik” we Wrocławiu

Stan przed modernizacją: osiedle Bolkowsko-Kruszwickie z siedmioma budynkami wielorodzinnymi mającymi od 8 do 16 kondygnacji. Budynki powstały w latach 1970–77. Powierzchnia ogrzewana: 38 834 m², liczba mieszkańców: 4200. Modernizację przeprowadzono w 2014 roku. We wszystkich budynkach są izolowane ściany i oryginalne lub wymienione okna. Ogrzewanie dwururowe z termostatami przy grzejnikach i ręcznymi zaworami równoważącymi na pionach. Temperatura zasilania i powrotu: 90/70°C. Budynki zasilane z węzłów cieplnych.

System po modernizacji: ściany, dach i piwnice zaizolowane zgodnie z obowiązującymi normami. Grzejniki wyposażone w zawory termostatyczne i podzielniki kosztów. Optymalne równoważenie systemu dzięki zaworom dynamicznym zamontowanym przy wszystkich grzejnikach.

Urządzenia Danfoss użyte w czasie modernizacji: dynamiczne zawory grzejnikowe RA-DV DN 15 (2346 szt.) i głowice cieczowe 16°C (2346 szt.).

Przykład realizacji: Spółdzielnia Mieszkaniowa w Siemianowicach Śląskich

Osiedle 58 wysokich budynków wielorodzinnych (mających ponad pięć kondygnacji) oraz 232 budynków niskich (poniżej pięciu kondygnacji). Wszystkie budynki docieplone i/lub wymienione okna. Powierzchnia użytkowa ogrzewana: 618 140 m2, liczba mieszkańców: 26 670. Budynki powstały w latach 1959–1989. Proces modernizacji rozpoczęto w 2014 roku.

Stan przed modernizacją instalacji: we wszystkich budynkach ogrzewanie dwururowe oraz grzejnikowe zawory termostatyczne i ręczne zawory równoważące na pionach. Temperatura zasilania i powrotu: 90/70°C. Budynki zasilane z 89 węzłów cieplnych.

System po modernizacji: ściany, dach i piwnice zaizolowane zgodnie z obowiązującymi normami. Wszystkie grzejniki wyposażone w zawory termostatyczne grzejnikowe i podzielniki kosztów. Optymalne równoważenie systemu dzięki automatycznym regulatorom różnicy ciśnienia i automatycznym zaworom wielofunkcyjnym. Modernizacja polegała na wyposażeniu pionów mieszkaniowych w regulatory różnicy ciśnienia w budynkach wysokich oraz grzejników w dynamiczne zawory grzejnikowe w budynkach niskich.

Urządzenia Danfoss użyte w czasie modernizacji: dynamiczne zawory grzejnikowe RA-DV w budynkach niskich, średnice DN 15 – 9500 szt.

Przeczytaj także: Głęboka termomodernizacja budynku wielorodzinnego | RynekInstalacyjny.pl

Rozwiązanie 3 – modernizacja pionów klatkowych i łazienkowych

Schemat tego rozwiązania ilustruje rys. 1. W celu zapewniania właściwego rozpływu medium grzewczego na pionach stosujemy niezależne od zmian ciśnienia zawory równoważące z termostatem bezpośredniego działania typu AB-QT (rys. 4). Zapewniają one ograniczenie przegrzewu klatek schodowych oraz pionów świecowych w łazienkach (lub innych pomieszczeniach, gdzie piony tego typu są częścią instalacji c.o.), a także zapewniają schłodzenie wody w instalacji na optymalnym poziomie, co zwiększa jej sprawność. Likwidacji ulega ponadto uciążliwy dla użytkowników hałas pochodzący z instalacji c.o.

Rozwiązanie 4 – nowo projektowana instalacja z rozdziałem poziomym

Zadaniem jest zapewnienie właściwego roz­pływu medium w instalacji i zagwarantowanie poprawnej pracy zaworów regulacyjnych oraz umożliwienie regulacji temperatury w po­mieszczeniach. Nowe instalacje c.o. prowa­dzone są w lokalach poziomo (rys. 5). Montujemy w nich wielofunkcyjny automatyczny zawór równoważący AB-PM (rys. 6) i zawór termostatyczny z nastawą wstępną przy grzejniku.

Rozwiązanie 5 – nowo projektowana instalacja z grzejnikami zasilanymi od dołu

W grzejnikach zasilanych od dołu stosujemy dynamiczny zestaw przyłączeniowy i wkładkę termostatyczną będącą integralną częścią grzejnika. W dynamicznym zestawie przyłączeniowym RLV-KDV wbudowany jest regulator ciśnienia różnicowego, dzięki czemu zapewniamy stałe ciśnienie na wkładce termostatycznej. Żądany przepływ projektowy realizowany jest dzięki nastawie wstępnej na wbudowanej w grzejnik wkładce zaworowej (rys. 7).

Regulacja i równoważenie automatyczne

Powyżej opisano możliwości rozwiązań regulacji i równoważenia automatycznego w obrębie instalacji centralnego ogrzewania, ze szczególnym uwzględnieniem tej drugiej funkcji. Należy również pamiętać o tym, że indywidualna regulacja temperatury w pomieszczeniach odbywa się za pomocą głowic termostatycznych i również one są ważną częścią instalacji, wpływającą na finalne możliwości ograniczenia zużycia energii oraz zapewnienia komfortu użytkowania.

Na etapie decyzji warto się zapoznać z cechami głowic termostatycznych w wersji cieczowej, gazowej i elektronicznej (rys. 8). Jedną ze wskazówek przy wyborze powinien być czas reakcji głowicy na zmianę temperatury – im jest on krótszy, tym większe oszczędności uzyskamy. Na podstawie informacji z eks­ploatacji instalacji przyjmuje się, że zmiana temperatury zadanej o 1 stopień skutkuje wzrostem kosztów energii na ogrzewanie o ok. 5–8%. Bardzo ważne jest zatem budowanie świadomości tego faktu wśród użytkowników i umożliwienie im wyboru właściwego rozwiązania – w perspektywie długofalowej przyczyni się to do zmniejszenia wydatków na energię do ogrzewania mieszkań. Wart podkreślenia jest również fakt, że wy­mierne efekty oszczędności energii przynosi także, zwłaszcza w instalacjach modernizo­wanych, wymiana używanej głowicy termostatycznej na nową.

Podsumowanie

Właściwe wyposażenie instalacji centralnego ogrzewania w zakresie regulacji i równoważenia nie jest trudne, a korzyści wynikające z zastosowania takich rozwiązań w nowo budowanych czy modernizowanych instalacjach centralnego ogrzewania jak najbardziej wymierne – pozostaje tylko dopasować rozwiązanie do danej sytuacji i zacząć oszczędzać, dbając jednocześnie o środowisko naturalne.

Rysunki i dane: firma Danfoss