Równoważenie hydrauliczne instalacji grzewczej

Równoważenie hydrauliczne instalacji grzewczej

Czym jest równoważenie hydrauliczne instalacji grzewczej?

Jakie są skutki braku równoważenia hydraulicznego instalacji c.o.?

Jak przeprowadza się równoważenie hydrauliczne?

Wydanie 1/2015

20.02.2015

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2

Czynniki wpływające na wysokość rocznych

kosztów ogrzewania budynku

Koszty ogrzewania domu są zależne poza

jego standardem energetycznym od rodzaju

źródła ciepła, rodzaju paliwa i sprawności

w warunkach eksploatacji w trakcie sezonu

grzewczego.

Często pomija się jeszcze jeden bardzo

ważny czynnik – właściwą pod względem

hydraulicznym pracę instalacji grzewczej.

W instalacji grzewczej niezmiernie istotne jest zapewnienie odpowiedniego dla

chwilowych warunków natężenia przepływu przy jak najniższym nakładzie energii

niezbędnej do wymuszania przepływu. Prawidłowo pracującą instalację grzewczą

określa się jako zrównoważoną hydraulicznie.

Dla Polski brak jest pełnych danych na temat budynków z instalacją grzewczą

z przeprowadzonym równoważeniem hydraulicznym. W Niemczech szacowane

jest, że w 16% budynkach dokonano równoważenia hydraulicznego instalacji

grzewczej. Dla Polski można się spodziewać gorszych statystyk…

3

Równoważenie hydrauliczne, a dostosowanie

do potrzeb wydajności cieplnej grzejników

+23oC +21oC +19oC

+21oC +21oC +21oC

Brak równoważenia hydraulicznego instalacji centralnego ogrzewania może

skutkować nierównomiernością przepływu wody grzewczej przez grzejniki.

Samo zastosowanie zaworów termostatycznych na grzejnikach nie gwarantuje

odpowiedniej regulacji natężenia przepływu. Temperatura wewnątrz pomieszczeń

może być zawyżona lub obniżona w stosunku do wymaganej, wskutek nie

dopasowanej do potrzeb wydajności cieplnej grzejnika.

Instalacja grzewcza

zrównoważona

hydraulicznie

Instalacja grzewcza

nie zrównoważona

hydraulicznie

4

Równoważenie hydrauliczne w małej

instalacji grzewczej

W małej instalacji grzewczej (mieszkanie, mały dom jednorodzinny) zazwyczaj

wystarczające jest zastosowanie zaworów termostatycznych przy grzejnikach.

Zawory muszą mieć dobrane na podstawie obliczeń projektowych nastawy

wstępne, aby były zdolne do odpowiedniej regulacji natężenia przepływu wody

grzewczej w całym swoim zakresie regulacji.

+21oC +21oC +21oC

Instalacja grzewcza

zrównoważona

hydraulicznie

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.

5

Równoważenie hydrauliczne w dużej

instalacji grzewczej

+21oC +21oC

+21oC +21oC

Zastosowanie samych zaworów

termostatycznych na grzejnikach w dużej

instalacji grzewczej nie zapewni jej

zrównoważenia hydraulicznego. Konieczne

jest 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.

6

Tradycyjne równoważenie hydrauliczne

Brak jakichkolwiek elementów dławiących w instalacji ogrzewania c.o. powoduje

niekontrolowane przepływy wody grzewczej, nie odpowiadające potrzebom

cieplnym pomieszczeń.

Tradycyjnym sposobem regulacji hydraulicznej

instalacji grzewczej było stosowanie kryz dławiących,

które przy zmniejszonej średnicy dla przepływu wody

powodują wzrost oporów przepływu i zmniejszenie

natężenia przepływu

Zaletą takiego rozwiązania był niski koszt inwestycji,

jednak wadą nie dopasowanie do zmiennych warunków pracy instalacji grzewczej

o zmiennym natężeniu przepływu wody grzewczej. Obecne instalacje ogrzewania

współpracujące z nowoczesnymi źródłami ciepła dla uzyskania niskich kosztów

eksploatacji pracują ze zmienną temperaturą i natężeniem przepływu. Nie jest

więc możliwe stosowanie w nich kryz dławiących, które stanowiły tzw. wariant

statyczny równoważenia hydraulicznego.

7

Pompa obiegowa w instalacji grzewczej

Wyso

kość p

od

nosze

nia

W

yso

kość p

od

nosze

nia

Natężenie przepływu

Natężenie przepływu

1

2

1 2

Płynna regulacja

Stała regulacja Zamykanie się zaworów termostatycznych

powoduje wzrost oporów przepływu i dla pompy

obiegowej o stałej regulacji wydajności wzrost

zużycia energii elektrycznej.

Nowoczesne kotły, szczególnie kondensacyjne

wiszące, wyposażane są w 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.

Pompa obiegowa

EEI = 0,23 (Vailant ecoTEC plus)

A

8

Sprawność kotła kondensacyjnego

w zależności od temperatury powrotu

110

105

100

95

90

20 30 40 50 60 70

Sp

raw

no

ść n

om

ina

lna

ko

tła

ko

nd

en

sacyjn

eg

o (%

)

Sprawność pracy kotła kondensacyjnego jest silnie powiązana z temperaturą

wody grzewczej powracającej z instalacji grzewczej budynku. Przykładowo

podwyższenie temperatury powrotu z 40 do 50oC, obniża sprawność pracy kotła

kondensacyjnego o około 4÷5%. Brak równoważenia hydraulicznego instalacji

grzewczej może wpływać na podwyższanie temperatur powrotu wody grzewczej

do kotła co jednocześnie będzie podwyższać koszty ogrzewania domu.

Paliwo: gaz ziemny GZ50

Nadmiar powietrza: 1,1

9

Przykłady uzyskanych efektów dzięki

równoważeniu hydraulicznemu (1/4)

Budynek przed modernizacją

Termomodernizacja fasady

Termomodernizacja fasady

+ równoważenie hydrauliczne kWh/m2rok

Zmiana wskaźnika sezonowego zapotrzebowania ciepła (kWh/m2rok) jako efekt modernizacji fasady budynku wielorodzinnego i równoważenia hydraulicznego instalacji grzewczej:

-8%

-23%

Źródło: co2online

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%.

10



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.

Zużycie ciepła obniżone ze 101,0 na 88,1 kWh/m2rok (-12%)


Budynek jednorodzinny z 1995 roku o powierzchni użytkowej 187 m2 nie poddany termomodernizacji, z kotłem gazowym niskotemperaturowym.

System grzewczy wyposażono w 14 zaworów termostatycznych o obliczonych nastawach w ramach projektu równoważenia hydraulicznego.


11



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.

Zużycie ciepła obniżone z 85,0 na 73,6 kWh/m2rok (-13%)


Budynek wielorodzinny z 1900 roku o powierzchni użytkowej 440 m2 (6 mieszkań) z kotłem gazowym niskotemperaturowym.



12



Budynek wielorodzinny z 1960 roku z o powierzchni użytkowej 839 m2 (12 mieszkań) z kotłem gazowym niskotemperaturowym, po wymianie okien, bez termomodernizacji przegród.

Grzejniki w mieszkaniach wyposażono w 88 zaworów termostatycznych o obliczonych nastawach w ramach projektu równoważenia hydraulicznego.


Zużycie ciepła obniżone z 99,0 na 78,0 kWh/m2rok (-21%)

Budynek wielorodzinny z 1998 roku o powierzchni użytkowej 1250 m2 (18 mieszkań) ogrzewany z sieci cieplnej.



13

Objawy i skutki pracy instalacji grzewczej

bez równoważenia hydraulicznego

OBJAWY i SKUTKI pracy instalacji grzewczej bez równoważenia hydraulicznego

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

Głównym i najbardziej odczuwalnym objawem pracy instalacji grzewczej bez

równoważenia hydraulicznego, będą zaburzenia w uzyskiwaniu wymaganej

temperatury wewnątrz pomieszczeń budynku.

14

Oszczędności w kosztach ogrzewania

dzięki równoważeniu hydraulicznemu

-10%

Zmniejszenie kosztów ogrzewania domu dzięki przeprowadzeniu równoważenia

hydraulicznego wynosi przeciętnie 10%. Jak wskazują konkretne przykłady

(strony 9-12), oszczędności wynosiły od 4 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 w ciągu kilku lat.

Chłodzenie

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji

Education

Równoważenie hydrauliczne instalacji grzewczej