Wymierne efekty równoważenia hydraulicznego instalacji grzewczej

Koszty ogrzewania budynku są zależne nie tylko od jego standardu energetycznego, sprawności pracy źródła ciepła i rodzaju paliwa. Często pomijanym jest jeszcze jeden bardzo ważny czynnik – równoważenie hydrauliczne instalacji grzewczej. W instalacji grzewczej niezmiernie istotne jest zapewnienie odpowiedniego dla chwilowych warunków natężenia przepływu wody grzewczej przy jak najniższym nakładzie energii niezbędnej do wymuszania przepływu.

W ilu budynkach pracuje zrównoważona hydraulicznie instalacja grzewcza?

Dla Polski brak jest danych na temat budynków z instalacją grzewczą z przeprowadzonym równoważeniem hydraulicznym. W Niemczech szacowane jest, że jedynie w 16% budynkach dokonano równoważenia hydraulicznego instalacji grzewczej. Można założyć, że nie lepsza sytuacja będzie panować pod tym względem w polskich budynkach.
Brak równoważenia hydraulicznego instalacji centralnego ogrzewania może skutkować nierównomiernością przepływu wody grzewczej przez grzejniki. Temperatura wewnątrz pomieszczeń może być zawyżona lub obniżona w stosunku do wymaganej, wskutek niedopasowanej do potrzeb wydajności cieplnej grzejnika.

W domu wystarczą termostatyczne zawory przygrzejnikowe

W małej instalacji grzewczej (mieszkanie, mały dom jednorodzinny) zazwyczaj wystarczające jest zastosowanie zaworów termostatycznych przy grzejnikach. Aby zawory były zdolne do odpowiedniej regulacji natężenia przepływu wody grzewczej w całym swoim zakresie regulacji, muszą mieć nastawy wstępne dobrane na podstawie obliczeń projektowych. Zawór termostatyczny może pracować w określonym zakresie oporu przepływu. W rozległej instalacji grzewczej zakres pracy może być przekraczany, czego skutkiem może być np. zwiększony poziom szumów przepływającej wody.

1  Instalacja grzewcza niezrównoważona hydraulicznie

2  Instalacja grzewcza zrównoważona hydraulicznie

3  Instalacja grzewcza z podpionowym zaworem różnicowym

W dużych instalacjach zawory przy grzejnikach to… za mało

Zastosowanie samych zaworów termostatycznych na grzejnikach w dużej instalacji grzewczej nie zapewni jej zrównoważenia hydraulicznego. Konieczne jest wówczas stosowanie dodatkowych elementów regulacyjnych, jak np. podpionowych zaworów różnicowych. Ich rolą jest utrzymywanie stałej różnicy ciśnienia w regulowanym obwodzie i zapewnienie właściwych zakresów pracy dla zaworów termostatycznych.
Zamykanie się zaworów termostatycznych powoduje wzrost oporów przepływu i dla pompy obiegowej o stałej regulacji wydajności wzrost zużycia energii elektrycznej. Obecnym standardem w nowoczesnych kotłach wiszących są pompy o płynnej regulacji wydajności. Mogą one pracować w trybie stałej wysokości podnoszenia przy zmiennym natężeniu przepływu, co zmniejsza zużycie energii elektrycznej i poziom szumów pracy w instalacji grzewczej.
Dodatkowo sprawność pracy kotła kondensacyjnego jest silnie powiązana z temperaturą wody grzewczej powracającej z instalacji grzewczej budynku. Przykładowo podwyższenie temperatury powrotu z 40 do 50°C, obniża sprawność pracy kotła kondensacyjnego o około 4÷5%. Brak równoważenia hydraulicznego instalacji grzewczej może wpływać na podwyższanie temperatury powrotu wody grzewczej do kotła i tym samym kosztów jego eksploatacji.

Przykłady uzyskanych efektów dzięki równoważeniu hydraulicznemu, nawet jeśli są to tylko zawory termostatyczne

1. Budynek wielorodzinny w Braunschweig (Niemcy) poddano modernizacji. Termomodernizacja fasady pozwoliła obniżyć roczne zapotrzebowanie ciepła o ok. 23%. Dodatkowo przeprowadzone równoważenie hydrauliczne instalacji grzewczej pozwoliło obniżyć roczne potrzeby ciepła o dalsze 8% (wskaźnik zapotrzebowania ciepła obniżony ze 130,6 na 120,2 kWh/m2rok).

2. Mieszkanie o powierzchni 101 m2 w budynku wielorodzinnym z 1950 roku z ogrzewaniem etażowym przez gazowy kocioł kondensacyjny. System grzewczy w mieszkaniu wyposażono w zawory termostatyczne o obliczonych nastawach w ramach projektu równoważenia hydraulicznego.
Wskaźnik zapotrzebowania ciepła obniżony ze 101,0 na 88,1 kWh/m2rok (-12%).

3. Budynek jednorodzinny z 1995 roku o powierzchni użytkowej 187 m2 niepoddany termomodernizacji, z kotłem gazowym niskotemperaturowym. System grzewczy wyposażono w 14 zaworów termostatycznych o obliczonych nastawach w ramach projektu równoważenia hydraulicznego.
Wskaźnik zapotrzebowania ciepła obniżony ze 167,0 na 143,3 kWh/m2rok (-14%).

4. Budynek jednorodzinny szeregowy z 1965 roku z ogrzewaniem zasilanym z sieci cieplnej, o powierzchni użytkowej 97 m2, po wymianie okien i dociepleniu stropu. Grzejniki wyposażono w 8 zaworów termostatycznych o obliczonych nastawach w ramach projektu równoważenia hydraulicznego.
Wskaźnik zapotrzebowania ciepła obniżony z 85,0 na 73,6 kWh/m2rok (-13%).

5. Budynek wielorodzinny z 1900 roku o powierzchni użytkowej 440 m2 (6 mieszkań) z kotłem gazowym niskotemperaturowym. System grzewczy wyposażono w 29 zaworów termostatycznych o obliczonych nastawach w ramach projektu równoważenia hydraulicznego.
Wskaźnik zapotrzebowania ciepła obniżony ze 158,0 na 148,6 kWh/m2rok (-6%).

6. Budynek wielorodzinny z 1998 roku o powierzchni użytkowej 1250 m2 (18 mieszkań) ogrzewany z sieci cieplnej. System grzewczy wyposażono w 114 zaworów termostatycznych o obliczonych nastawach w ramach projektu równoważenia hydraulicznego.
Wskaźnik zapotrzebowania ciepła obniżony z 99,0 na 78,0 kWh/m2rok (-21%).

Objawy i skutki pracy instalacji grzewczej bez równoważenia hydraulicznego

Głównym i najbardziej odczuwalnym objawem pracy instalacji grzewczej bez równoważenia hydraulicznego, będą zaburzenia w uzyskiwaniu wymaganej temperatury wewnątrz pomieszczeń budynku.
1. Obniżona w stosunku do wymaganej temperatura w pomieszczeniach (podczas gdy w innych pomieszczeniach temperatura odpowiada wymaganej) .
2. Część instalacji grzewczej nagrzewa się z wyraźnym opóźnieniem czasowym.
3. Wahania temperatury w pomieszczeniu przy niskim zapotrzebowaniu ciepła (np. w okresach przejściowych sezonu grzewczego).
4. Zwiększony, wyraźnie słyszalny szum wody grzewczej przepływającej przez zawory termostatyczne przy grzejnikach.
5. Zwiększone zużycie energii elektrycznej przez pompę obiegową.
6. Obniżenie sprawności źródła ciepła wskutek podwyższania temperatury powrotu.

Zmniejszenie kosztów ogrzewania domu dzięki przeprowadzeniu równoważenia hydraulicznego wynosi przeciętnie 10%. Jak wskazują konkretne przykłady oszczędności wynosiły od 6 do nawet 21% w skali roku. Znaczenie równoważenia hydraulicznego instalacji c.o. budynku jest więc jednym z najważniejszych czynników, jakie muszą być uwzględniane w procesie obniżania kosztów ogrzewania budynku. W budynkach modernizowanych koszty równoważenia hydraulicznego (w tym zabudowy zaworów termostatycznych) zwracają się zwykle bardzo szybko – w ciągu kilku lat.

 

Porada pochodzi z portalu EKO-BLOG firmy Vaillant
www.eko-blog.pl

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 4/2017 6/2016 2/2016