Równoważenie hydrauliczne instalacji jest jedną z końcowych czynności w procesie inwestycyjnym związanym z wyposażeniem budynków w instalacje grzewcze, chłodzące oraz ciepłej wody użytkowej. Jest ono nieodzowne, aby zapewnić prawidłowe działanie instalacji, a także racjonalne zużycie energii cieplnej, chłodniczej i elektrycznej. W artykule zajmiemy się jednym z elementów usprawniających działanie równoważonych instalacji – zaworami nadmiarowo-upustowymi.
Można powiedzieć, że typowe instalacje centralnego ogrzewania są „tolerancyjne” w zakresie zrównoważenia hydraulicznego – pod względem hydraulicznym instalacja musi bardzo źle funkcjonować, aby skutki były bezpośrednio odczuwalne przez jej użytkowników. Wynika to z charakterystyki cieplnej i hydraulicznej tradycyjny
ch grzejników. Występują jednak instalacje, w których właściwa regulacja hydrauliczna jest kluczowa dla efektywności pracy całego systemu instalacyjnego wraz ze źródłami ciepła i/lub chłodu. Przykładem są systemy grzewcze oraz systemy chłodzące niskoparametryczne, zasilane przez pompy ciepła.
Jak wiemy, w zależności od wielkości instalacji, typu, rodzaju odbiorników oraz sposobu regulacji komfortu, można wyróżnić regulację hydrauliczną statyczną i dynamiczną. Wyznacznikiem nowoczesności jest regulacja dynamiczna, która reaguje automatycznie w zależności od zmiany ciśnienia lub przepływów w instalacji. Aby można było mówić o regulacji dynamicznej, muszą być w instalacji zabudowane elementy aktywne, takie jak zawory nadmiarowo-upustowe, regulatory różnicy ciśnienia, regulatory przepływu lub reduktory ciśnienia.
Instalacje stałoprzepływowe z zaworami termostatycznymi
Na początku warto wspomnieć o zaworze nadmiarowo- upustowym (rys. 1), który powoduje, że w instalacji utrzymywana jest stała różnica ciśnienia. Efekt jego pracy jest analogiczny jak regulatora różnicy ciśnienia. Na początku lat 90. zawór nadmiarowo-upustowy był stosowany w instalacjach równoważonych statycznie i z zaworami termostatycznymi.
W wyniku zabudowania w instalacjach równoważonych statycznie zaworów z głowicami termostatycznymi, instalacje stałoprzepływowe stawały się zmiennoprzepływowymi. W związku z tym w budynkach z rozległą instalacją c.o. pojawiały się problemy eksploatacyjne w postaci szumów i stuków w instalacji. Spowodowane to było niezdławionymi nadwyżkami ciśnienia ze strony instalacji oraz wzrostem ciśnienia dyspozycyjnego pompy na skutek zmiany (podniesienia) punktu pracy pompy, co obrazuje rys. 2. Najczęściej miało to miejsce na początku i na końcu sezonu grzewczego, gdy zawory termostatyczne znacząco redukowały przepływ czynnika grzewczego, co powodowało wzrost ciśnienia dyspozycyjnego w instalacji. Aby zapobiec niekorzystnym efektom, zaczęto montować na pionach instalacji centralnego ogrzewania zawory nadmiarowo-upustowe (rys. 3). Przy wzroście różnicy ciśnienia w instalacji powyżej nastawy zaworu nadmiarowo- -upustowego, następowało jego otwarcie. Otwarcie zaworu skutkowało przepływem czynnika grzewczego z zasilania na powrót (przez tzw. by-pass) z pominięciem grzejników. Wzrost przepływu przywracał cyrkulację czynnika grzewczego w obiegu pompowym, pomimo przymykania się zaworów termostatycznych.
Sam w sobie zawór nadmiarowo-upustowy nie reguluje bezpośrednio różnicy ciśnienia w instalacji. Powoduje przywrócenie przepływu czynnika grzewczego w instalacji zbliżonego do strumienia projektowego, podczas gdy zawory termostatyczne zaczynają dławić przepływ czynnika na obiegach grzejnikowych. Zawór ten przywraca punkt pracy pompy jak dla otwartych zaworów termostatycznych.
