Proces równoważenia hydraulicznego umożliwia wyeliminowanie niepożądanych nadprzepływów i podprzepływów, co pozwala uzyskać prawidłowy rozkład czynnika chłodniczego w instalacji. To z kolei prowadzi do zmniejszenia kosztów i strat energetycznych.

W Stanach Zjednoczonych i krajach Europy Zachodniej równoważenie hydrauliczne jest już standardem – stanowi ono ostatni etap prac wykonawczych. Dzięki temu użytkownicy mają pewność realizacji założeń projektowych. W Polsce natomiast wciąż takie usługi są nowością, dlatego większość instalacji nigdy nie została sprawdzona i poddana równoważeniu.

Między projektem a użytkowaniem instalacji

Nawet przy zastosowaniu najnowocześniejszych grzejników lub zaworów termostatycznych w niektórych pomieszczeniach mogą wystąpić problemy z utrzymaniem stałej temperatury (mimo użycia zaworów regulacyjnych), duże jej wahania czy trudności z uzyskaniem nominalnej mocy we wszystkich odbiornikach. Nie wystarczą bowiem nowoczesne zawory regulacyjne, jeśli projekt instalacji hydraulicznej zawiera błędy lub nie są przestrzegane warunki hydrauliczne.

Projektanci zapewniają, że prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja powinna działać bez większych problemów przez minimum 10 lat. Konieczne jest jednak zapewnienie optymalnych warunków (tj. utrzymanie prawidłowego ciśnienia, odpowiednia jakość wody w instalacji itd.) oraz przeprowadzenie równoważenia hydraulicznego. Niestety błędy popełnione na etapie projektowania, takie jak przyjęcie niewłaściwych założeń czy nieprawidłowe obliczenia, oraz na etapie wykonawczym, np. zamiana urządzeń i armatury, nieodpowiedni montaż czy brak zabezpieczenia zaworów termostatycznych, powodują, że instalacja będzie pracowała głośno, koszty eksploatacyjne okażą się wyższe od przewidywanych, a urządzenia będą ulegały awariom.

Częsty problem stanowią też różnice między przepływami rzeczywistymi a przyjętymi w warunkach obliczeniowych. Niektóre elementy systemów dobierane są bowiem dopiero na etapie aranżacji pomieszczeń i rodzaj odbiornika końcowego oraz standard regulacji często zależą od najemcy danego lokalu. I tu jest idealny moment do skorzystania z równoważenia hydraulicznego. Szeroka diagnostyka stosowana w tym procesie pozwala zweryfikować przyjęte wcześniej założenia, zlokalizować groźne usterki, a także osiągnąć właściwą dystrybucję przepływów. Umożliwia też dopasowanie punktu pracy pompy do charakterystyki konkretnej instalacji. Pomiary takie służą więc zapewnieniu wydajnego użytkowania instalacji i dostosowaniu przepływów projektowych do warunków rzeczywistych.

Wstępny przegląd budynku

Przed rozpoczęciem właściwej procedury równoważenia hydraulicznego należy przeprowadzić wstępny przegląd budynku i inwentaryzację urządzeń oraz przygotować niezbędną dokumentację. Potrzebne są do tego schemat instalacji i informacje na temat źródła ciepła, armatury i automatyki oraz oczekiwanych temperatur w poszczególnych pomieszczeniach. Należy też sprawdzić, czy układ jest zgodny z projektem, został ukończony i wszystkie zawory są dostępne oraz jaki jest stan napełnienia instalacji. Konieczne są również: kontrola filtrów, szczelności połączeń i ciśnienia, dokładne przepłukanie i odpowietrzenie instalacji oraz sprawdzenie poprawności działania wszystkich elementów i kierunku instalacji zaworów zwrotnych, regulacyjnych oraz pomp.

Przed przystąpieniem do równoważenia należy otworzyć wszystkie zawory odcinające i ustawić nastawy wstępne dla przygrzejnikowych zaworów termostatycznych. Istotne jest także określenie typu instalacji grzewczej, tj. charakteru przepływu. W przypadku instalacji o stałym przepływie jej warunki pracy są stałe, dzięki czemu łatwiej dobrać zawory regulacyjne. Jej wadą jednak są wysokie koszty eksploatacji. Z tego między innymi powodu odchodzi się od budowy stałoprzepływowych instalacji centralnego ogrzewania, coraz częściej też stare instalacje zmieniane są na zmiennoprzepływowe. Do ich zalet należą mniejszy koszt pompowania, uzyskiwany wraz ze spadkiem przepływu, oraz możliwość obniżenia temperatury wody powrotnej. Trudniej jednak w tym wypadku dobrać zawór regulacyjny, konieczne jest również zapewnienie przepływów minimalnych w celu ochrony pompy.

W instalacjach zmiennoprzepływowych przeprowadzane jest równoważenie dynamiczne – za pomocą regulatorów różnicy ciśnień. Składają się one z pary zaworów równoważących połączonych kapilarą. Natomiast w instalacjach grzewczych stałoprzepływowych przeprowadza się równoważenie statyczne – za pomocą zaworów równoważących z płynną ręczną nastawą przepływu.

Procedura równoważenia

Do przeprowadzenia równoważenia hydraulicznego konieczny jest odpowiedni sprzęt – przede wszystkim zawór równoważący, który musi mieć pokrętło z cyfrową skalą, funkcję pełnego odcięcia, blokadę nastawy i samouszczelniające kroćce pomiarowe. A przy tym musi być trwały i odporny na korozję oraz odcynkowanie. Do równoważenia wykorzystuje się też komputerowy miernik TA SCOPE, który umożliwia szybsze, bardziej efektywne równoważenie i wykrywanie usterek. Pozwala na pomiary ciśnienia różnicowego, przepływu, temperatury i mocy w systemach hydraulicznych oraz dokumentowanie ich wyników.

Procedura równoważenia obejmuje dobór grzejników, zaworów termostatycznych, podpionowych zaworów równoważących, pompy obiegowej oraz rur, a także wyrównanie oporów w całej instalacji, bez utraty wyliczonej mocy. W małym jednorodzinnym domu do przeprowadzenia równoważenia hydraulicznego wystarczą termostatyczne zawory przygrzejnikowe, które muszą mieć nastawy wstępne dobrane na podstawie obliczeń projektowych. W dużych instalacjach jednak same zawory to za mało – potrzebne są tu dodatkowe elementy regulacyjne, jak np. podpionowe zawory różnicowe. Utrzymują one stałą różnicę ciśnienia w regulowanym obwodzie i zapewniają właściwy zakres pracy dla zaworów termostatycznych.

W zależności od liczby osób uczestniczących w procesie, rodzaju urządzeń i możliwości czasowych należy wybrać jedną z kilku metod równoważenia hydraulicznego: proporcjonalną, kompensacyjną bądź też całkowicie skomputeryzowaną TA-Wireless i TA-Diagnostic. Metodę proporcjonalną można stosować np. w rozległych instalacjach o skomplikowanym przebiegu. Kompensacyjną również wykorzystuje się w dużych instalacjach, wymaga ona jednak udziału co najmniej trzech osób, wykorzystania dwóch mierników oraz łączności między osobami wykonującymi pomiary.

Procedurę rozpoczyna się od sprawdzenia wartości przepływów na głównych zaworach wspólnych. Ich parametry należy porównać z wartościami projektowymi i w razie wystąpienia różnic – skorygować je. Norma PN-EN 14336 przewiduje zakres, w jakim musi się zmieścić wynik równoważenia hydraulicznego. Stan równoważenia można przedłużyć poprzez wykonanie blokady nastawy wstępnej. Po zakończeniu procedury konieczne jest przygotowanie protokołu równoważenia, w którym powinny się znaleźć informacje dotyczące obliczeniowych i rzeczywistych wartości przepływu, wielkości zaworu, nastawy, spadku ciśnienia na zaworze oraz odchyłki przepływu. Protokół zatwierdzany jest i odbierany przez inspektora nadzoru. Następnie, na podstawie danych z protokołu, wypełnia się tabliczkę znamionową przy każdym zaworze.

Korzyści z równoważenia hydraulicznego

Koszt równoważenia hydraulicznego to zaledwie kilka procent całkowitych kosztów instalacji centralnego ogrzewania, a przynosi ono niewspółmiernie duże korzyści, zapewniając prawidłową pracę całej instalacji. Szacuje się, że instalacje zrównoważone hydraulicznie zmniejszają wydatki na energię zużywaną do ogrzewania nawet o kilkanaście procent. Amortyzacja poniesionych kosztów następuje w ciągu 2–3 lat.

Zawory równoważące pozwalają łatwiej i szybciej regulować układ, wykrywać usterki oraz zamykać przepływy w czasie naprawy i konserwacji instalacji. Przede wszystkim jednak równoważenie ma prowadzić do zapewnienia użytkownikom lokali komfortu cieplnego (np. uzyskania żądanej temperatury czy uniknięcia przegrzania lub niedogrzania). Dzięki tej procedurze wszystkie grzejniki i inne końcowe odbiorniki – nawet te oddalone od pompy obiegowej – nie są narażone na deficyty mocy. Równoważenie hydrauliczne zapewnia też cichą pracę instalacji, a w przypadku nowej umożliwia zdiagnozowanie usterek jeszcze przez przekazaniem budynku do użytkowania.

Choć równoważenie hydrauliczne to stosunkowo nowa usługa na polskim rynku budowlanym, widać już wzrost zapotrzebowania na nią. Coraz więcej firm, oprócz zaprojektowania instalacji, oferuje także jej równoważenie. Proces ten wykonywany jest na końcu realizacji inwestycji, dzięki czemu odbiorca ma pewność, że instalację wykonano prawidłowo, a co za tym idzie – zyskuje gwarancję komfortu użytkowania.