Jednym z głównych trendów, panującym na światowych rynkach, jest dążenie projektantów do zmniejszania zużycia energii z jednoczesnym zapewnieniem, na wysokim poziomie, komfortu wnętrza.
W każdym budynku, czy to jest budynek jednorodzinny, czy rozbudowany budynek wielorodzinny, czy też wielkopowierzchniowy budynek użyteczności publicznej, jest instalacja grzewcza lub/i chłodząca.
Do podstawowych elementów instalacji grzewczej należy: źródło ciepła (np. kocioł, piec), w którym następuje przygotowanie czynnika grzewczego; pompy obiegowe – wytwarzające odpowiednie ciśnienie; przewody centralnego ogrzewania – którymi rozprowadzany jest czynnik grzewczy, jakim jest np. woda oraz urządzenia końcowe, czyli np. grzejniki, w których energia cieplna zawarta w medium oddawana jest na drodze promieniowania i konwekcji do pomieszczenia, w celu utrzymania optymalnych warunków komfortu w okresie zimowym. Instalacja chłodząca różni się od wcześniej wspomnianej tylko źródłem ciepła, którym są urządzenia wytwarzające czynnik chłodniczy, np. wytwornice wody lodowej, chillery itp., oraz innym rodzajem odbiornika końcowego, którym są np. klimatyzatory, belki sufitowe, centrale wentylacyjne lub wentylacyjno-klimatyzacyjne. Ma podobne zadanie jak instalacja grzewcza – ale charakteryzuje się utrzymaniem komfortu w okresie letnim.
Wszystkie elementy składowe obydwu systemów tworzą jedną, spójną całość, która oddziaływuje na siebie nawzajem. Aby ta „współpraca” układała się perfekcyjnie to w każdym rodzaju instalacji, w zależności od jej wielkości, musi być armatura regulująca i równoważąca. Za jej pomocą wykonuje się tzw. proces równoważenia instalacji. Jest on o tyle ważny, że jego pominięcie może spowodować niezliczone usterki systemu, przejawiające się np.:
◗ hałasami występującymi w instalacji,
◗ dużymi wahaniami temperatury w regulowanym pomieszczeniu,
◗ inną wydajnością cieplną lub chłodniczą niż ta, która została policzona w projekcie,
◗ wysokimi kosztami eksploatacyjnymi,
◗ szybszym zużywaniem się urządzeń poprzez pojawianie się „niechcianych” procesów, np. kawitacji,
◗ szybszym zużywaniem się ruchomych części w urządzeniach, np. mechanizmy w napędach zaworów podczas zbyt wysokiego oddziaływania ciśnienia,
◗ niekontrolowanymi wielkościami przepływu czynnika w instalacji.
Jak prawidłowo zrównoważyć hydraulicznie instalację?
Pod pojęciem równoważenia hydraulicznego rozumiemy wykonanie czynności polegających na zapewnieniu właściwej współpracy wszystkich urządzeń, co przekłada się na uzyskanie optymalnej sprawności układu, a tym samym zapewnienie najlepszego komfortu przy minimalnym poziomie zużycia energii (chodzi tu o koszty ogrzewania lub chłodzenia). Instalacja taka powinna prawidłowo funkcjonować i perfekcyjnie oddziaływać na zmieniające się warunki na zewnątrz. Aby układ mógł w pełni wykorzystywać swoje możliwości, powinien mieć pełną regulację. Nie należy przy tym mylić dwóch pojęć, które dla wielu oznacza to samo – regulacja a równoważenie. W skrócie – równoważenie instalacji umożliwia wykonanie regulacji.
Aby w miarę dokładnie zrobić równoważenie hydrauliczne należy pamiętać o następujących elementach:
◗ wykonać obliczenia obciążenia cieplnego z rozbiciem na poszczególne pomieszczenia,
◗ wykonać obliczenia powierzchni grzewczych lub chłodzących wraz z przepływami medium z uwzględnieniem uzyskanej w ten sposób temperatury powrotu,
◗ wykonać obliczenia hydrauliczne instalacji wraz z przepływem przez urządzenia grzewcze.
Na rys. 1 pokazano schemat wysokości ciśnienia dyspozycyjnego, który przedstawia odpowiedź, dlaczego należy stosować armaturę równoważącą. Przyjmijmy, że obieg nr 4 jest najbardziej oddalony od źródła ciepła i ma największe opory hydrauliczne. Dla tego obiegu konieczne jest zastosowanie pompy obiegowej, która będzie wytwarzała ciśnienie (Δp całk.), zapewniając odpowiedni przepływ. Jednakże takie wysokie ciśnienie spowoduje powstanie nadwyżki ciśnienia we wcześniejszych pionach o numerach 1, 2 i 3, niż by to wynikało z obliczeń hydraulicznych. Spowoduje to zwiększone przepływy, a tym samym zwiększenie zużycia energii.
Klasyfikacja grup armatury regulującej i równoważącej nie jest tak naprawdę bardzo prostą sprawą. Zajmiemy się tylko podziałem ogólnie rozpowszechnionym, który zobrazuje główne różnice pomiędzy nimi. Armaturę służącą do zrównoważenia instalacji pod względem hydraulicznym dzielimy na 4 główne grupy:
1. zawory równoważące i regulacyjne,
2. regulatory różnicy ciśnienia,
3. regulatory przepływu,
4. regulatory różnicy ciśnienia i przepływu.