Rolul robinetelor de echilibrare a agentului termic și de radiator în economisirea energiei

Ce este echilibrare agentului termic?

Echilibrarea agentului termic asigură cantitatea corectă de apă caldă prin fiecare unitate terminală (radiatoare, ventilo-convectoare etc.) prin crearea unei frecări cât mai mici, ținând cont de rezistența rețelei de distribuție. Trebuie să ne asigurăm că sistemul de încălzire poate funcționa în toate condițiile pentru care a fost proiectat și că previne în mod eficient supra sau subalimentarea. Pe baza calculului sarcinii termice pentru fiecare încăpere și a parametrilor de proiectare specifici generatorului de căldură, este reglat debitul volumetric al apei calde pentru fiecare cameră. Aceasta necesită o bună înțelegere a sistemului de încălzire, deoarece rezistența este creată în robinetele termostatice ale radiatoarelor, amplasate strategic în cadrul rețelei.

Optimizarea distribuției apei într-un sistem de încălzire prin echilibrarea necesarului de presiune cu rezistența din sistem asigură o distribuție uniformă a căldurii în rețeaua de conducte. Dacă radiatorul aflat cel mai departe de sursa de căldură primește debitul dorit, măsurat ca rezistență, unitățile își vor obține, de asemenea, debitul necesar. Când se procedează astfel, pompa poate fi reglată în funcție de presiunea necesară.

Dacă sistemul de încălzire nu este echilibrarat hidraulic, radiatoarele aflate aproape de pompă vor fi mai calde decât este necesar, în timp ce radiatoarele aflate la o mai mare distanță față de pompă vor fi mai reci. Supraalimentarea cu apă caldă a radiatoarelor aflate cel mai aproape de generatorul de căldură previne alimentarea corectă a următoarelor radiatoare atunci când este necesar și ca urmare nu se va atinge temperatura dorită în încăpere.

Echilibrarea agentului termic cu robinete termostatice la radiatoare

În trecut, pompa de circulare a apei de încălzire era adesea dimensionată mai mare decât era necesar sau temperaturile pe tur erau reglate mai înalte decât era necesar pentru a se asigura un debit suficient de apă caldă la radiatorul cel mai îndepărtat de sursa de căldură. Însă ambele metode generau pierderi inutile de energie. Echilibrarea hidraulică ajută la crearea unui sistem de încălzire eficient și se poate realiza prin intermediul robinetelor termostatice reglabile pentru radiatoare. Acestea limitează debitul masic pentru a evita distribuția dezechilibrată a apei.

Rolul robinetelor termostatice reglabile pentru radiatoare

O unitate de control termostatică este alcătuită dintr-un cap termostatic și un insert de robinet reglabil. În timp ce capul termostatic este vizibil și ajută la controlul temperaturii camerei, corpul robinetului este ascuns și controlează debitul real de apă către radiator. Interacțiunea dintre capul termostatic și robinetele de radiator transformă sistemul de încălzire într-un sistem cu debit variabil, care poate răspunde la temperaturi exterioare fluctuante și cerințe de încălzire în interior variabile pentru a menține temperatura dorită în cameră. Acestea asigură o presiune stabilă și garantează condiții de lucru ideale pentru sistemul de încălzire.

Echilibrarea agentului termic dinamică

În general se aplică fie echilibrarea statică, fie echilibrarea dinamică. Echilibrarea statică este utilizată numai în condiții de sarcină maximă și poate duce la un sistem dezechilibrat în cazul funcționării în sarcină parțială. Pentru a optimiza potențialul de economisire a energiei al unui sistem de radiatoare, se recomandă echilibrarea hidronică dinamică. Această soluție de echilibrare permite menținerea presiunii diferențiale pe radiatoare la un nivel constant în întreaga clădire, în toate condițiile de sarcină. Prin utilizarea robinetelor de echilibrare dinamică sau a robinetelor de reglare independente de presiune, debitele masice sunt menținute în permanență, chiar și în condiții de sarcină parțială sau în condiții de sarcină variabilă.

Deoarece temperatura pe retur poate fi mai scăzută - sub 55°C pentru o eficiență optimă a unui boiler cu condensare - iar pompa consumă mai puțină electricitate deoarece poate fi reglată la o viteză mai mică, echilibrarea hidraulică dinamică poate optimiza eficiența sistemului de încălzire și permite economisiri semnificative de energie pe tot parcursul anului, indiferent de cerințele de încălzire variabile sau de comportamentul utilizatorului.

Echilibrarea agentului termic în sistemele de încălzire la temperatură redusă

Deși echilibrarea hidraulică este importantă pentru toate sistemele de radiatoare, este deosebit de importantă în sistemele de încălzire la temperatură redusă. Echilibrarea hidraulică asigură reglarea sistemului la temperaturile care se potrivesc cel mai bine sursei de energie. În cazul unei centrale cu condensare, temperaturile de retur mai mici permit centralei să funcționeze cel mai eficient posibil. Dacă este instalată o pompă de căldură, este posibil să se creeze un impact mare asupra COP a pompei de căldură prin reglarea sistemului la temperaturi reduse, cu temperaturi de tur și retur corecte. Apoi, pompa de căldură va consuma mai puțină energie pentru a alimenta clădirea cu cantitatea potrivită de energie.

Câtă energie poate ajuta echilibrarea agentului termic să se economisească?

Un studiu aprofundat efectuat la ITG în Dresda⁽²⁾ a arătat că în casele multifamiliale existente, care au sisteme de încălzire cu radiatoare, consumul termic este, de obicei, redus cu 7-16 kWh/m². Nu este de mirare că economiile cele mai mari sunt realizate prin echilibrare hidraulică dinamică. Același studiu a arătat că dacă în toate hotelurile din Germania s-ar realiza o echilibrare dinamică, aceasta ar putea economisi până la 24,2 m kWh/an, ceea ce înseamnă 7480 de tone de CO₂.

Mai mult, în dosarul său despre echilibrarea sistemelor pentru sistemele tehnice ale clădirilor⁽³⁾, Asociația Europeană a Controlului Automatizărilor Construcțiilor (EU.bac) menționează un studiu de la Universitatea Tehnologică din Dublin, care a arătat că economiile potențiale totale rezultate în urma optimizării distribuției hidraulice în sistemele de încălzire pentru locuințe ale UE se ridică la 22,6 Mtoe. 53 % dintre acestea ar proveni dintr-o reducere a puterii de pompare, iar celelalte 47 % dintr-o reducere a energiei termice consumate de sisteme.

Surse
(1) Rezultate pentru un caz de referință multifamilială în studiul „Echilibrul și controlul hidraulic- cum să depășim provocarea globală de reducere a consumului de energie în locuințele multifamiliale” realizat de Osojnik et al. https://www.eceee.org/library/conference_proceedings/eceee_Summer_Studies/2017/5-buildings-and-construction-technologies-and-systems/hydronic-balancing-and-control-8211-how-to-overcome-the-global-challenge-of-reducing-energy-use-in-multifamily-housing/2017/5-235-17_Osojnik.pdf/
(2) Raportul de cercetare din 2019 intitulat „Economisiri posibile de energie și evaluarea economică a echilibrării hidraulice în sistemele tehnice ale clădirilor” https://files.danfoss.com/download/CorporateCommunication/BuildingEfficiency/Potential-Energy-Savings-and-Economic-Evaluation-of-Hydronic-Balancing-in-Technical-Building-Systems.pdf
(3) Echilibrarea sistemului pentru sistemele tehnice ale clădirilor: O oportunitate excelentă pentru economisirea energiei și confort. https://eubac.org/wp-content/uploads/2021/03/20210322_eubac_System_Balancing_for_TBS.pdf