W ostatnim czasie stale podnosi się wymagania dla nowo projektowanych systemów HVAC. Aby zadbać o zadowolenie klientów i uniknąć dodatkowych kosztów, profesjonaliści dążą do zrównania osiąganych przepływów rzeczywistych z wartościami projektowymi. Jednym ze sposobów uzyskania tego pożądanego stanu jest równoważenie hydrauliczne. Metoda ta wzbudza coraz większe zainteresowanie zarówno projektantów i wykonawców, jak też świadomych inwestorów.

Znajomi niemile widziani – podstawowe problemy eksploatacyjne instalacji HVAC

Komputerowy miernik przepływu TA SCOPE Fot. IMI Hydronic Engineering

Fachowcy wiedzą doskonale, że prawidłowe funkcjonowanie instalacji HVAC często wiąże się z całym szeregiem wyzwań. Do najpoważniejszych niedogodności należy przegrzewanie się jednych oraz nadmierne wychłodzenie innych pomieszczeń, a także występowanie w nich dużych wahań temperatury. Użytkownicy skarżą się też często na zbyt długi okres oczekiwania na wymaganą temperaturę w pomieszczeniu po porannym rozruchu instalacji. Podstawową przyczyną wspomnianych problemów jest niewłaściwa dystrybucja przepływów w budynku, prowadząca do nadmiernego zwiększenia zużycia energii przez system grzewczy, w tym kosztów pompowania. W takiej sytuacji zapewnienie żądanej temperatury staje się niemożliwe. Dlatego tak ważne jest przeprowadzenie procedury równoważenia hydraulicznego – czynność ta pozwala wyeliminować powstawanie niepożądanych nadprzepływów i podprzepływów. Dzięki temu uzyskany zostaje prawidłowy rozkład czynnika w instalacji, co minimalizuje koszty i straty energetyczne.

Równoważenie hydrauliczne – dlaczego jest tak ważne?

Równoważenie hydrauliczne polega na dopasowaniu przepływów rzeczywistych do warunków projektowych, pomaga przy rozwiązywaniu problemów w instalacji – poprzez szeroko pojętą diagnostykę. Specjalistów często nurtuje to, czy przeprowadzenie pomiarów na potrzeby równoważenia hydraulicznego jest w ogóle potrzebne. Za koniecznością ich dokonania przemawia jednak szereg argumentów. Część z nich wynika z samej specyfiki wdrażania rozwiązań HVAC. Pewnych elementów systemu nie da się bowiem dobrać na etapie projektowania z uwagi choćby na najemcę, który w zależności od potrzeb dopiero na etapie aranżacji decyduje jakie odbiorniki końcowe będą zamontowane i jaki standard regulacji ma być zapewniony. Aby układ mógł funkcjonować prawidłowo, przepływy rzeczywiste należy dostosować do warunków obliczeniowych. Wówczas koniecznością staje się weryfikacja przyjętych wcześniej założeń, którą umożliwiają pomiary w ramach równoważenia hydraulicznego. Przedstawiana procedura pełni również funkcję diagnostyczną, która umożliwia zlokalizowanie groźnych usterek zanim budynek zostanie przekazany do użytkowania. Wreszcie bez pomiarów nie da się osiągnąć dwóch podstawowych czynników zapewniających wydajne użytkowanie instalacji – właściwej dystrybucji przepływów w budynku oraz ustawienia punktu pracy pomp obiegowych – czyli dopasowania punktu pracy pompy do charakterystyki instalacji.

Solidny strażnik przepływu – dobieramy zawór równoważący

Komputerowy miernik przepływu TA SCOPE Fot. IMI Hydronic Engineering

Przeprowadzenie skutecznych pomiarów nie może się odbyć bez udziału odpowiedniego sprzętu – w tym przypadku mowa m.in. o odpowiednim zaworze równoważącym z możliwością pomiaru parametrów (przepływ, spadek ciśnienia, temperatura) oraz komputerowemu miernikowi przepływu TA SCOPE. Jego wybór powinien być szczególnie przemyślany – prawidłowo dobrany zawór, o nastawialnym współczynniku kvs - pozwala bowiem osiągnąć wymaganą wartość przepływu w poszczególnych obwodach, co decyduje o poziomie komfortu w pomieszczeniach. Zawór równoważący powinien posiadać kilka niezbędnych elementów. Pierwszym z nich jest pokrętło z cyfrową skalą – gwarant dokładnego ustawienia nastawy i zrównoważenia całej instalacji. Ponadto sprzęt powinien być wyposażony w łatwo dostępną funkcję pełnego odcięcia oraz blokadę nastawy. Na pokrętle powinna znajdować się informacja o średnicy i typie zaworu – tłumaczy Tadeusz Bednarek, ekspert firmy IMI Hydronic Engineering. – Ważnym elementem wyposażenia są także samouszczelniające kroćce pomiarowe. Typowym przedstawicielem zaworów równoważących IMI są gwintowane zawory STAD czy kołnierzowe STAF. Dzięki nim mierzenie takich parametrów, jak spadek ciśnienia, przepływ, temperatura, moc czy ciśnienie dyspozycyjne, staje się szybkie i dokładne. Oprócz tego zawór powinna wyróżniać trwałość, odporność na korozję czy odcynkowanie, co gwarantuje długotrwałą i niezmienną pracę.– dodaje Tadeusz Bednarek.

Diagnoza zautomatyzowana

Niestety, wykonanie nastaw projektowych na wszystkich zaworach równoważących nie gwarantuje poprawności funkcjonowania instalacji. Obliczone nastawy są tylko wartościami wstępnymi i trzeba je zweryfikować na budowie w oparciu o precyzyjne pomiary. Na szczęście dzięki nowoczesnym urządzeniom pomiarowym, takim jak TA Scope firmy IMI zadanie to staje się dużo prostsze. Jest to spowodowane faktem, iż każda wartość nastawy zaworu równoważącego jest programowana jako konkretna wartość współczynnika Kv. Urządzenie oblicza wartość przepływu, opierając się na tej danej przy uwzględnieniu spadku ciśnienia na zaworze. Ponadto możliwe jest również poznanie temperatury czynnika grzewczego czy mocy przekazywanej przez system. – Wykorzystywana dziś aparatura nie wymaga skomplikowanej instalacji – sprzęt wystarczy odpowiednio podłączyć do planowanego punktu pomiaru. Następnie definiujemy odpowiedni zawór. Po wprowadzeniu danych wejściowych klikamy przycisk pomiarowy, by później wcisnąć przycisk kalibracyjny w celu usunięcia pęcherzyków powietrza z wężyków pomiarowych. Po kilku sekundach i komunikacie na urządzeniu wspomniany przycisk zwalniamy. Po chwili możemy już odczytać interesujące nas wartości – wyjaśnia Tadeusz Bednarek. W tym miejscu warto wspomnieć o dwóch nowatorskich metodach pomiaru, wykorzystywanych przez urządzenie TA Scope. Pierwsza – TA Wireless, dzięki zastosowaniu bezprzewodowych przekaźników dalekiego zasięgu, pozwala na łatwiejsze równoważenie nawet rozległych obiektów. Druga – TA Diagnostic to szansa na skuteczniejsze i szybsze wykrycie zagrożeń eksploatacyjnych i przeprowadzenie koniecznych czynności serwisowych.

Wstępny, lecz potrzebny – etapy przeglądu wstępnego

Jeśli tylko specyfika budowy to umożliwia, przed rozpoczęciem realizacji procedury równoważenia warto dokonać wstępnego przeglądu budynku. Dla ułatwienia sobie zadania czynność tę można podzielić na etapy. Na początek należy dokładnie zbadać, czy zrealizowany układ jest zgodny z projektem oraz czy został ukończony. Następnie należy sprawdzić dyspozycyjność wszystkich zaworów równoważących oraz stan napełnienia instalacji. Zawór uznajemy za dyspozycyjny, jeśli posiada on niezbędne podłączenie do urządzeń instalacji, a system jest napełniony czynnikiem i dysponuje odpowiednim ciśnieniem. W razie wątpliwości podejrzany zawór oznaczamy. W tym miejscu ważna uwaga – jeśli przeprowadzone pomiary nie odpowiadają wymogom bezpieczeństwa, należy niezwłocznie powiadomić o tym klienta. Jeśli jednak wszystko się zgadza, kolejny etap przeglądu wstępnego to kontrola filtrów – należy zorientować się, czy są one czyste i czy nastąpiło odpowietrzenie całego układu. Kolejny krok to sprawdzenie kierunku instalacji zaworów zwrotnych, regulacyjnych oraz pomp. Wreszcie na koniec patrzymy, czy zawory równoważące zostały wstępnie nastawione – gdy brak nastaw, ustawiamy je w pozycji pełni otwartej.

Przejdźmy do meritum – procedura równoważenia hydraulicznego

Właściwa procedura równoważenia hydraulicznego rozpoczyna się w miejscu newralgicznym pod względem funkcjonowania systemu ogrzewania budynku – przykładowo może to być kotłownia, centrala grzewcza czy rozdzielacz zasilający. Na początku należy sprawdzić wartość przepływu na głównych zaworach wspólnych. Jeśli parametry rażąco odbiegają od wartości projektowych, kontynuacja równoważenia jest możliwa dopiero po skorygowaniu błędów. Osiągnięty wynik równoważenia hydraulicznego musi zmieścić się w zakresie przewidzianym normą PN-EN 14336. Aby stan równoważenia utrzymał się na długo, zawory równoważące należy ograniczyć do wartości zadanej przez wykonanie blokady nastawy wstępnej. Poprawne ustawienie całej instalacji nie kończy jednak procedury równoważenia. Jej istotnym elementem jest bowiem sporządzenie profesjonalnej dokumentacji, której podstawową częścią jest protokół równoważenia. – Dokument ten powinien zawierać obliczeniowe oraz rzeczywiste wartości przepływu, wielkość zaworu i nastawę, spadek ciśnienia na zaworze oraz odchyłkę przepływu. Protokół powinien zawierać także dane jednostki dokonującej regulacji hydraulicznej – przypomina ekspert IMI Hydronic Engineering. Opisywany druk odbiera inspektor nadzoru. Po jego sporządzeniu należy wypełnić tabliczkę znamionową przy każdym zaworze, wpisując wszystkie dane z druku.

Zapewnienie optymalnego komfortu w pomieszczeniach przy zminimalizowanych kosztach eksploatacji – to główne i niezmienne cele w projektowaniu systemów grzewczych. Odpowiednio przeprowadzona procedura równoważenia hydraulicznego pozwala je osiągnąć. Zainwestowane pieniądze szybko się zwrócą, w budynku zaś pozostanie instalacja zoptymalizowana, zapewniająca wysoki komfort cieplny i długą żywotność.