Czy jest sens równoważenia hydraulicznego małych instalacji? Oczywiście, że tak, dla komfortu cieplnego wszystkich użytkowników i wydajnej i ekonomicznej pracy systemu grzewczego.
Równowaga hydrauliczna to komfort w każdym pomieszczeniu domu
Zanim zaczniemy zastanawiać się szczegółowiej nad tym, czy ma w ogóle sens równoważenie hydrauliczne tak małych instalacji, jakie występują w domach jednorodzinnych, musimy zdefiniować pojęcie równowagi hydraulicznej. Co to jest i na czym polega? W pewnym uproszczeniu, równowaga hydrauliczna polega tym, że każdy odbiornik mocy typu grzejnik czy pętla ogrzewania podłogowego otrzymuje odpowiedni strumień czynnika, a co za tym idzie, może spełnić założenia projektowe dotyczące przekazywanej mocy. Innymi słowy, do każdej części instalacji, nawet najbardziej odległej dociera odpowiednia ilość ciepła (lub chłodu w przypadku chłodzenia latem). Równowaga hydrauliczna to również płynna, stabilna i efektywna praca całej instalacji przy dynamicznie zmieniającej się sytuacji w poszczególnych pomieszczeniach (zamykanie się i otwieranie głowic termostatycznych w grzejnikach lub siłowników w poszczególnych pętlach ogrzewania podłogowego). Dzięki równoważeniu hydraulicznemu wyeliminowane jest zjawisko, w którym pomieszczenia znajdujące się najbliżej kotłowni (pompy obiegowej) są najcieplejsze, a te najdalej – niedogrzane. Zatem powtórzmy pytanie: czy jest sens równoważenia hydraulicznego małych instalacji? Oczywiście, że tak, dla komfortu cieplnego wszystkich użytkowników i wydajnej i ekonomicznej pracy systemu grzewczego.
Obecne instalacje a regulacja hydrauliczna…
Regulacja hydrauliczna instalacji jest obecnie możliwa m.in. dzięki temu, że systemy grzewcze w domach jednorodzinnych na przełomie ostatnich lat znacznie się zmieniły.
…na rozdzielaczach
Zaczęto powszechnie stosować rozdzielaczowy system rozprowadzania czynnika w instalacji. Już dzięki temu w znacznym stopniu ograniczono zjawisko niedogrzewania „końcówek” instalacji. Dodatkowo jeszcze, rozdzielacze dedykowane dla ogrzewania płaszczyznowego mają specjalne przepływomierze, które umożliwiają właściwe ustawienie oporów hydraulicznych i tym samym dobranie odpowiedniego przepływu czynnika do długości pętli. Niestety, ale wyżej opisana regulacja jest często pomijana lub wykonywana niewłaściwie.
Skutkuje to błędnym rozprowadzeniem ciepła (całkowicie zimne fragmenty podłogi), mało wydajnym działaniem instalacji i niepotrzebnymi stratami ciepła.
…na grzejnikach
Podobna sytuacja dotyczy grzejników o zróżnicowanej wielkości. W tym przypadku praktycznie w ogóle nie dostosowuje się przepływu do wielkości odbiornika. Służą do tego: nastawa wstępna w zaworach termostatycznych lub zawory powrotne. Efekty braku regulacji nie są aż tak zauważalne, jak w przypadku ogrzewania podłogowego, dlatego większość nie zwraca na to uwagi. Najczęściej mamy do czynienia z nadmiernym przepływem przez mały grzejnik, co objawia się brakiem różnicy temperatury pomiędzy zasilaniem a powrotem oraz za małym przepływem przez duże grzejniki, gdzie z kolei występuje zbyt duża różnica między górą a dołem grzejnika.
W obydwu przypadkach grzejniki grzeją, dlatego nie podejmuje się żadnych działań, by to zmienić. Sytuacja może zacząć się komplikować w szczycie zapotrzebowania na moc grzewczą, kiedy zostanie zauważone niedogrzewanie większych pomieszczeń. Należy wtedy zdławić przepływ (zmniejszyć nastawę wstępną) dla mniejszych grzejników, po to by większe dostały większą porcję czynnika grzewczego.
Oba zjawiska braku regulacji hydraulicznej zarówno w przypadku ogrzewania podłogowego, jak i instalacji grzejnikowych mogą wpływać niekorzystnie pod względem ekonomicznym na pracę źródła ciepła, jakim jest np. kocioł kondensacyjny. Gorąca woda, która nie zdążyła się schłodzić w małych grzejnikach i krótkich pętlach ogrzewania podłogowego wraca z powrotem do kotła, podwyższając temperaturę powrotu i obniżając jego sprawność. Może wystąpić również sytuacja, w której użytkownik, zauważając, że nie wszystko działa prawidłowo, zmieni bieg pompy obiegowej na wyższy, co z kolei nie rozwiąże do końca problemu. a tylko spotęguje efekt podwyższonej temperatury powrotu i zwiększy zużycie prądu przez pompę.
Obecnie coraz częściej, aby móc precyzyjnie zarządzać ogrzewaniem, dzieli się budynek na strefy grzewcze, gdzie każda obsługiwana jest przez niezależną pompę. Ułatwia to regulację hydrauliczną układu, usprawnia prawidłowe rozprowadzanie ciepła do wszystkich części instalacji oraz umożliwia precyzyjną regulację temperatury w poszczególnych strefach. Tego typu rozwiązania nie są jednak obojętne dla równoważenia hydraulicznego. Przy pracujących kilku pompach obiegowych w instalacji wymagane jest zastosowanie sprzęgła hydraulicznego lub bufora. Bardzo ważne jest to, że jeżeli stosujemy bufor ciepła, nie instalujemy już sprzęgła hydraulicznego. Bufor to nic innego jak „przerośnięte” sprzęgło. Bardzo często zdarzają się pomyłki tego typu, że w jednej instalacji zastosowane są obydwa urządzenia. Skutkiem jest brak rozbioru ciepła z bufora i zimna woda na zasilaniu pionów instalacji.
Kiedy stosujemy bufor a kiedy sprzęgło?
Bufor ciepła jest praktycznie nieodzowną częścią każdej instalacji wyposażonej w pompę ciepła. Oprócz regulacji hydraulicznej pełni on rolę magazynu ciepła wymaganego do właściwej pracy sprężarki. Może być również stosowany w instalacjach z kotłami stałopalnymi, w których jest zarówno magazynem, jak i pewnym zabezpieczeniem przed przegrzaniem.
Sprzęgło natomiast montujemy wszędzie tam, gdzie oprócz pompy zlokalizowanej w źródle ciepła (kocioł gazowy) lub bezpośrednio przy nim (np. kotły na pelet, ekogroszek) występują w instalacji dodatkowe pompy. Konieczność ich stosowania wiąże się np. z niewystarczającą wydajnością pompy kotłowej lub rozbudowaną instalacją łączącą np. grzejniki z instalacją podłogową.
Sprzęgło i bufor oprócz tego, że likwidują niekorzystne wzajemne odziaływanie na siebie pomp obiegowych, chroniąc je przed uszkodzeniem, mają także bardzo ważne zadanie polegające na zapewnieniu równowagi w instalacji, w której cały czas coś się zmienia. Co jakiś czas zamykają się głowice termostatyczne w grzejnikach, przy zastosowaniu sterowania mogą również odcinać się poszczególne pętle ogrzewania podłogowego, może wyłączać się także pompa w strefie budynku, w której uzyskana jest zadana temperatura. Wszystko to ma wpływ na zmianę prędkości i wielkości strumienia przepływu czynnika grzewczego, jego rozkład oraz temperaturę. Dzięki zastosowaniu sprzęgła wszystkie te zjawiska zostają zbilansowane i zrównoważone przez co źródło ciepła pracuje stabilniej i co najważniejsze wydajniej.
Znaczenie pracy pompy w równoważeniu hydraulicznym
Opisując zjawisko równoważenia hydraulicznego, nie można zapomnieć o znaczącej roli pompy obiegowej. Obecnie stosowane w instalacjach pompy mają tryby pracy dedykowane do rodzaju zastosowanego ogrzewania. Ważne z punktu widzenia równowagi hydraulicznej jest to, by prawidłowo dobrać odpowiedni program. Częste błędy to ustawienie pompy zainstalowanej w systemie ogrzewania podłogowego w trybie pracy dedykowanym dla grzejników. Efektem jest brak przepływu w pętlach. Innym błędem jest ustawienie pompy na stałe obroty w instalacji wyposażonej w głowice termostatyczne lub głowice termoelektryczne w ogrzewaniu podłogowym. Efekt jest taki, że nawet jeżeli zostanie zamknięte połowa grzejników i połowa pętli podłogowych, pompa nadal będzie tłoczyć tyle samo czynnika grzewczego. Spowoduje to większe zużycie prądu, hałas w instalacji oraz zwiększenie temperatury powrotu o której pisaliśmy wcześniej.
Podsumowując, równoważenie hydrauliczne nawet w małych instalacjach jest niezwykle ważne dla ekonomicznej pracy całego systemu oraz dla komfortu cieplnego wszystkich użytkowników. Ma zatem sens i nie należy go pomijać.