Prawidłowo działająca instalacja grzewcza to przede wszystkim niezawodna i skuteczna regulacja przepływu. Jednym z głównych czynników wpływających na poprawną pracę systemu hydraulicznego jest ciśnienie w instalacji.
Dlaczego wartość ciśnienia w instalacji grzewczej potrafi napsuć krwi i podnieść ciśnienie niejednemu inżynierowi? Jak uporać się z wyzwaniem jego zrównoważenia już na etapie projektu?
Skąd bierze się ciśnienie w instalacji grzewczej i co wpływa na zmiany jego wartości?
W systemach opartych na przesyle wody wyróżnić można dwie kategorie ciśnienia: dynamiczne i statyczne.
Ciśnienie dynamiczne wytwarzane jest przez wirnik pompy. Do jego głównych zadań należy pokonanie oporów instalacji przy jednoczesnym dostarczeniu wyhamowanego przepływu do odbiorników końcowych. Zapewnienie jego prawidłowego rozkładu nie może obyć się bez przeprowadzenia poprawnego równoważenia hydraulicznego wszystkich obiegów.
Na wartość ciśnienia statycznego największy wpływ ma z kolei wysokość słupa wody w instalacji. Nie możemy przy tym zapomnieć, że poprawne funkcjonowanie układu równoważenia ciśnienia zależy również od wzajemnej relacji objętości i temperatury czynnika.
Jakie warunki musi spełnić system równoważenia układu ciśnienia w instalacji?
Prawidłowo wykonany system równoważenia układu ciśnienia w instalacji musi spełnić kilka warunków. Najważniejszy z nich to zagwarantowanie odpowiedniej wartości nadciśnienia w każdym miejscu instalacji, szczególnie w jej najwyżej położonych punktach. Osiągnięcie tego stanu nie byłoby możliwe bez wykorzystania odpowiedniego naczynia rozszerzalnościowego. Przy regulacji ciśnienia w systemach grzewczych, chłodniczych czy solarnych szerokie zastosowanie znajdują workowe naczynia wzbiorcze. W tym segmencie produktów, na szczególną uwagę zasługują naczynia ze stałym wypełnieniem gazowym.
Ważny jest nie tylko właściwy dobór naczynia wzbiorczego jak i jego montaż
Odpowiedni dobór naczynia wzbiorczego to dopiero początek. Choć zbiornik o odpowiedniej pojemność może skutecznie przejmować całą nadwyżkę czynnika, jego niepoprawny montaż nie pozwala osiągnąć odpowiednich parametrów nadciśnienia w każdym miejscu instalacji. Tym samym nie ma mowy o spełnieniu podstawowego warunku prawidłowej pracy układu utrzymania ciśnienia w systemie.
Aby zrozumieć zasadę jego działania, warto wprowadzić pojęcie punktu zerowego instalacji. Jak sama nazwa wskazuje, w tym miejscu wartość ciśnienia dynamicznego od pompy wynosi 0. Mamy wówczas do czynienia z sytuacją, w której pompa już nie tłoczy, ale jeszcze nie zasysa. W prawidłowo funkcjonującej sieci punkt zerowy pokrywa się z punktem wpięcia naczynia wzbiorczego.
Zaleca się, aby naczynie rozszerzalnościowe podłączyć po stronie ssawnej pompy tak, aby przy wyłączonej pompie możliwe było wygenerowanie przez nie nadciśnienia. Gdy włączymy pompę cyrkulacyjną, dodatkowo na instalację nałoży się ciśnienie dynamiczne. Taka konfiguracja zapewnia niezbędną zmienność ciśnienia w punkcie podłączenia naczynia rozdzielającego, zależną od zmian objętości wody. Uniemożliwia ona pompie wygenerowanie podciśnienia i kieruje czynnik na stronę tłoczną. Dzięki temu cały układ (z wyjątkiem odcinka od punktu zerowego do króćca ssawnego) może pracować w pożądanych warunkach nadciśnienia.
Jak równoważyć ciśnienie w instalacji grzewczej?
Przystępując do równoważenia ciśnienia w instalacji grzewczej, musimy również pamiętać, że przyjęte założenia projektowe mogą różnić się od faktycznego stanu systemu. Za sytuację tę odpowiada głównie dyfuzja gazów, których cząsteczki przedostają się poprzez membranę rozdzielającą część wodną od gazowej w naczyniu wzbiorczym, powodując tam straty ciśnienia wstępnego.
Zjawisko to wpływa negatywnie na funkcjonowanie instalacji, ponieważ zmienia podstawowy parametr pracy układu. Ponadto, zjawisko to ściśle wiąże się z powstawaniem korozji czy akumulacją szlamu. Na szczęście szybkość tego niepożądanego procesu możemy znacznie ograniczyć, wybierając odpowiednie naczynie wzbiorcze, np. workowe. Aby zapewnić w pełni zadowalające parametry szczelności, wchodzące w skład zestawu stalowe zbiorniki zespawano w celu skutecznego zamknięcia worka. Pozwola to uzyskać najniższą na rynku stratę ciśnienia wstępnego, co zapewnia stabilną pracę i długą żywotność całego układu utrzymania ciśnienia.
Jak uzupełnić ubytki eksploatacyjne?
Użytkowanie instalacji grzewczej nierozerwalnie wiąże się z powstawaniem w niej ubytków eksploatacyjnych. Poprawny dobór i montaż naczynia wzbiorczego nie gwarantuje jeszcze całkowicie prawidłowej regulacji ciśnienia w instalacji. Aby zrealizować cel, należy zadbać o utrzymanie w naczyniu odpowiedniej rezerwy eksploatacyjnej.
Puste naczynie wzbiorcze nie może prawidłowo spełniać swoich funkcji, ponieważ poduszka gazowa nie kompensuje wówczas powstałego spadku ciśnienia. Jeśli chcemy więc skutecznie zabezpieczyć instalację i uniknąć konieczności dopełnień pomiędzy przeglądami, zachowanie odpowiedniej rezerwy eksploatacyjnej w naczyniu wzbiorczym powinno stać się naszym priorytetem. Norma PN-EN 12828 zaleca przyjęcie minimalnej objętości rezerwy na poziomie pół procenta całkowitego zładu z instalacji, jednak nie może być to mniej niż 3 litry. Z pomocą w utrzymaniu tego pożądanego stanu przychodzą systemowe rozwiązania, które służą uzupełnianiu ubytków wody w układzie, takie jak systemy kontroli i utrzymania ciśnienia w instalacji. Działają one tak, że gdy tylko poziom wody spadnie poniżej minimum, następuje natychmiastowe wprowadzenie czynnika do instalacji, co bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo układu.
Tlen i azot – cisi wrogowie instalacji grzewczej.
Jak unieszkodliwić tlen i azot w instalacji grzewczej?
Tlen i azot to pierwiastki niezbędne człowiekowi do życia. Ich obecność w instalacji może jednak niestety przysporzyć wielu groźnych problemów eksploatacyjnych. Szkodliwość tlenu wynika z jego wysokiej reaktywności. Gdy pierwiastek napotyka na swojej drodze stalowe elementy sieci hydraulicznej, dochodzi do gwałtownej reakcji chemicznej, która sprzyja rozwojowi korozji. Azot, choć nie reaguje bezpośrednio ze stalowymi częściami instalacji, jest dla niej nie mniej niebezpieczny. Gromadząc się w formie pęcherzyków powietrza, powoduje stopniowe zapowietrzanie się systemu. W konsekwencji prowadzi to do spadku jego wydajności i problemów ze zrównoważeniem hydraulicznym. Na szczęście projektanci mogą skutecznie odciąć się od wyżej wymieniowych trudności, stosując odpowiednie separatory powietrza.
Stabilne funkcjonowanie instalacji grzewczej wiąże się z wieloma wyzwaniami natury projektowej. Na szczęście poprawnie rozplanowany, zamontowany i uruchomiony układ utrzymania ciśnienia pozwala uporać się z wieloma z nich. Jego wdrożenie zapewnia użytkownikom komfort termiczny oraz jednoczesną redukcję kosztów eksploatacyjnych i serwisowych. Słowem – oszczędza zbędnych ciśnień. Dosłownie i w przenośni.