Hidraulički neuravnotežen sustav

S obzirom na zakonsku obavezu u Hrvatskoj, u zgradarstvu se u posljednje vrijeme pridodaje posebna pažnja ugradnji razdjelnika topline. Na tržištu posluju tvrtke kojima je primarni interes očitavanje. Takav pristup u konačnici vrlo često rezultira polovičnim tehničkim rješenjem što se tiče strojarskog dijela. Jedan od razloga je i trenutačna ekonomska situacija u zemlji. Stanarima je nerijetko jedini i odlučujući parametar pri odabiru tvrtke i vezanog tehničkog rješenja za njihovu zgradu cijena. Je li to pogrešan pristup? Ostavljamo da prosudite sami.

Hidraulika u zgradarstvu

Jedan od glavnih izazova komunalnih sustava nedostatak je kvalitetne hidrauličke ravnoteže. Što to znači? Svi stanari nakon zamjene ručnih radijatorskih ventila termostatskim radijatorskim ventilima uvelike utječu i mijenjaju sustav grijanja u cijeloj stambenoj zgradi. Činjenica je da nisu svi radijatori jednako udaljeni od crpke koja se nalazi u kotlovnici ili u toplinskoj podstanici. To znači da su pojedini dijelovi stambene zgrade zagrijavani prebrzo i previše, dok je ostatak stambene zgrade zagrijan nakon dugog čekanja ili uopće nije zagrijan. U konačnosti, to rezultira pritužbama stanara s prvih katova zbog pregrijavanja i šumova iz radijatora, dok se stanari sa zadnjih katova žale na nedostatno grijanje, odnosno da im je hladno. Slijedom toga, može se reći da je hidrauličko uravnoteženje neminovno i nužno kako bi se slične nepravilnosti u radu u potpunosti riješile.


Načelo rada ventila za hidrauličko uravnotežavanje

Automatski uravnotežavajući ventil ili elektronička crpka - što je ispravno rješenje?

Kako bi se to spriječilo, stanarima se često kao rješenje nude i instaliraju crpke s prevelikom visinom dobave, kako bi ogrjevni medij bolje cirkulirao i zadovoljio potrebe za toplinom za grijanje i na najudaljenijim dijelovima sustava grijanja. Na žalost, to utječe na diferencijalni tlak na radijatorskim ventilima i potrošnju energije u sustavu. Osim što je diferencijalni tlak viši, veća je buka sustava, a posebice radijatorskih ventila. Samom ugradnjom termostatskih radijatorskih ventila, sustav grijanja prelazi iz konstantnog protoka u varijabilni. Kako bi se osigurao pravilan protok po vertikalama, odnosno radijatorima, potrebno je ugraditi automatske regulatore diferencijalnog tlaka, odnosno regulatore protoka. Uz prekomjerni protok na samom radijatorskom ventilu, tu je i veliki raspoloživi tlak, koji ne smije biti veći od 25 kPa. U protivnom, termostatski radijatorski ventil neće moći obavljati svoju funkciju i regulirati temperaturu te je vrlo izgledna pojava buke.
Kao dodatno pojašnjenje, treba reći da je primjena elektroničkih crpki s promjenjivim brojem okretaja često primijenjeno tehničko rješenje koje se nudi stanarima kao 'jeftinija opcija' za hidrauličko uravnoteženje sustava. To je u potpunosti pogrešan pristup. Ogrjevni medij uvijek ide tamo gdje je otpor najmanji i seli se na najbliže radijatore. Iako takav tip crpke može doprinijeti poboljšanju rada sustava, ipak ne rješava problem nepravilnog hidrauličkog neuravnoteženja u cijelosti. Razlog je vrlo jednostavan. Automatski uravnotežavajući ventili ugrađeni u dnu određene vertikale uz pomoć konstantne razlike tlaka smanjuju ili povećavaju protok kroz nju, ovisno o tome koliko se termostatskih radijatorskih ventila u tom trenutku otvori ili zatvori. Elektronička crpka bez ugrađenih automatskih uravnotežavajućih ventila na dnu vertikala ne smanjuje protok sukladno promjeni opterećenja jer se velik dio viška protoka preraspodjeli na susjedna trošila. Crpka tada ne nudi adekvatno rješenje hidrauličkog uravnoteženja jer se radijatori u zgradi zatvaraju sukladno željama korisnika i pod utjecajem raznih vanjskih čimbenika poput Sunca, orijentacije zgrade i sl. Dakle, česta je pojava da je sjeverna strana zgrade hladnija i ima otvorene termostatske ventile, dok je južna strana u međuvremenu akumulirala toplinu i u njoj su ventili zatvoreni. Iako se radi o tzv. pametnim crpkama, one nemaju 'umjetnu inteligenciju' koja bi mogla prepoznati i predvidjeti takvu pojavu i pravilno regulirati i preusmjeriti protok u svakom trenutku na određene vertikale sjeverne ili južne strane zgrade.


Hidraulički uravnotežen sustav

Automatsko hidrauličko uravnoteženje sada je još jednostavnije

Postoje višestambene zgrade kod kojih su vertikale teško dostupne ili su na većoj udaljenosti jedna od druge. Za takve slučajeve Danfoss primjenjuje tlačno neovisni termostatski radijatorski ventil. Dynamic Valve™ je spoj termostatskog radijatorskog ventila i regulatora diferencijalnog tlaka u jednom proizvodu te osigurava preciznu regulaciju temperature i automatsko hidrauličko uravnoteženje. Spojen izravno na svaki radijator, bez potrebe za bilo kojom zasebnom komponentom na vertikali, automatski osigurava konstantno hidrauličko uravnoteženje sustava.


Tlačno neovisni termostatski radijatorski ventil Dynamic Valve™

Istina o razdjelniku topline

Priča o ugradnji razdjelnika topline u Hrvatskoj je u zadnje vrijeme dosta popraćena u medijima. Uz sve probleme oko buke i neravnomjernog zagrijavanja zgrade, pojavljuje se i problem s računima za grijanje. Stanari koji su u prizemlju i kojima je prevruće imaju daleko manje račune nego stanari koji se slabije ili nikako ne griju jer žive u dijelovima zgrade koji su udaljeniji od toplinske podstanice, crpke (gornji katovi, krajevi zgrada i sl). Kako je to moguće?
Postoji jasno pravilo, regulirano zakonom, koje određuje postavljanje razdjelnika topline na 75% visine radijatora. Na prikazu radijatora kod hidraulički neuravnoteženog sustava jasno je vidljivo kako je zbog slabijeg protoka radijator progrijan samo s gornje strane.
Pri montaži razdjelnika topline monter je dužan parametrirati razdjelnik tako da unese podatke o proizvođaču, tipu, visini i duljini radijatora, kako bi se odredio učin radijatora. Vrlo je jasno da u tom slučaju razdjelnik 'ne zna' da je radijator u donjem dijelu hladan, nego se impulsi generiraju u ovisnosti parametara koji su ručno uneseni pod pretpostavkom da je radijator progrijan sukladno projektnim parametrima pri savršenoj ravnoteži sustava grijanja.
Sukladno tome, Danfoss je proveo istraživanje u svojem laboratoriju u Trati u Ljubljani, kako bi se provjerilo kolika su zapravo odstupanja mjerenja razdjelnika topline od stvarne potrošnje u graničnim slučajevima hidrauličkog uravnoteženja. Mjerenje se pratilo u odnosu na radijator s pravilnim protokom, odnosno pravilno hidraulički uravnoteženi radijator. Provedena je simulacija hidraulički neuravnoteženog sustava grijanja i radijatora s 200% protoka (odnosno radijatora koji se nalazi bliže crpki i ima dva puta više protoka nego što je potrebno). Isto tako, provedena je simulacija hidraulički neuravnoteženog sustava grijanja s radijatorom s 50% protoka ili radijatorom koji se nalazi najdalje od crpke (vrhovi i krajevi zgrada). Treći radijator simuliran je na 100% protoka, odnosno kod sustava koji je hidraulički uravnotežen.
Rezultati su bili i više nego zanimljivi. Kod radijatora s 50% protoka razdjelnik je izmjerio gotovo 40% više potrošene energije u odnosu na stvarno potrošenu energiju, dok je kod radijatora s 200% protoka izmjereni utrošak energije bio 10% manji. Naravno, kod radijatora sa 100% protoka razdjelnik je izmjerio stvarnu potrošnju bez odstupanja. Ako se u obzir uzmu sva mjerenja iz laboratorija, dolazi se do zaključka kako je razlika stvarne i potrošnje koje mjeri razdjelnik veća, što je veća razlika potrebnog i ostvarenog protoka na radijatoru. To rezultira nezadovoljstvom stanara na zadnjim katovima i u najudaljenijim točkama sustava grijanja zbog dobivenih iznosa na računima. Ne samo da su, vrlo često, njihove potrebe za toplinom za grijanje povećane zbog povećanih toplinskih gubitaka, nego im dodatno loše hidrauličko uravnoteženje i, samim time, nepravilni uvjeti za pravilan rad razdjelnika topline mogu rezultantno utjecati na za 40 - 50% veće obračune troškova za grijanje u odnosu na stvarno potrošenu energiju za grijanje.
Bez adekvatnog hidrauličkog uravnoteženja može se reći da na sustavu centralnog grijanja višestambene zgrade nema osiguranih .preduvjeta za pravilan rad razdjelnika i termostatskih radijatorskih ventila.


Radijator u hidraulički neuravnoteženom sustavu na kojem se jasno vidi
kako je zbog slabijeg protoka progrijan samo s gornje strane

Dijagram podataka dobivenih u uvjetima u laboratoriju u Ljubljani i u stvarnim uvjetima

U što najprije investirati?

Renovacija višestambene zgrade velika je investicija i za stanare predstavlja veliko opterećenje za kućne proračune. Stanarima se često predlaže renoviranje pročelja i krova zgrade. Iako sam zahvat donosi očekivanu uštedu za 30 - 40%, povrat investicije je 10 godina i više. Ugradnjom termostatskih radijatorskih ventila uz očekivanu uštedu na razini 15 - 20% i ugradnjom automatskih uravnotežavajućih ventila s očekivanom uštedom od 25%, povrat investicije je daleko brži i iznosi 1,5 - 3 godine.
Za sve kojima je potrebna pomoć ili inspiracija pri optimiranju svojih rješenja, Danfoss ima značajno znanje i iskustvo spremno za primjenu u svim slučajevima. Danfossovo vodeće mjesto u toj grani industrije i godine iskustva čine ga poželjnim savjetnikom i partnerom projektantima i integratorima sustava pri specificiranju rješenja sustava grijanja za nove zgrade i za projekte obnove.
Uostalom, u sve to se svi mogu uvjeriti gledajući sljedeći kratki film: https://www.youtube.com/watch?v=UJnG4EVr-tg.


Rezultati pojedinih zahvata na smanjenju potrošnje energije u stambenoj zgradi