Хидравличен баланс на системите за отопление и климатизация

Необходимо условие за постигане на добър комфорт и висока ефективност

Доброто хидравлично балансиране е необходимо условие за нормалната работа на водните отоплителни и климатични системи. Известно е, че само една добре балансирана система може да осигури комфортен микроклимат в помещенията, висока надеждност и ефективност. От друга страна, високите изисквания към съвременните системи за отопление и климатизация усложняват самите системи, а колкото по-сложна е една система, толкова по-точно хидравлично балансиране й е необходимо.

В практиката не са рядкост случаите, особено при по-сложните инсталации, когато системата не работи така, както е предвидено по проект, а експлоатационните разходи се оказват по-високи от очакваните. Според специалисти, това се дължи на неспазването на няколко необходими условия, свързани с хидравличното балансиране, като например необходимостта заложеният по проект дебит да бъде обезпечен във всички части на системата, падът на налягане в регулиращата арматура да не се променя твърде много, дебитът да бъде съвместим във всички възлови точки от системата. Ако подаваният дебит във всички части на системата не отговаря на проектния, могат да възникнат проблеми като: по-високи енергийни разходи от очакваните, несъответствие на поддържаните в помещението температури с предвидените по проект, висока топлинна инерционност на системите, възникване на допълнителни нежелани шумове, недобра работа на автоматиката, проблеми в работата на помпите, котлите, тръбите и т. н.
Като основна причина за възникването на проблеми поради недобро балансиране на системите, специалистите обикновено посочват подценяването на неговата важност. Често се приемат за достатъчни хидравличното оразмеряване и изборът на тръбите. Но това на практика може да се окаже недостатъчно, тъй като предварителното оразмеряване е с приблизителен характер, а също така при монтажа могат да възникнат редица други, неподлежащи на контрол, фактори. Мнението, че посредством термостатичните вентили, може да се подобри хидравличният баланс в системата, също не се оправдава напълно. Обикновено, под хидравлично балансиране на системата се разбира хидравлично регулиране, което да гарантира, че всеки отделен елемент от системата - радиатор, котел, конвектор, нагревател, клон, щранг и т. н. работи с необходимия му дебит. Настройките на термостатичните вентили се явяват част от цялостния процес на хидравлично регулиране. Принципно, основната трудност при балансирането се заключава във взаимосвързаността на отделните части на системата. С други думи, при изменение на настройките и съответно на дебита в един клапан, се променя дебитът и във всички останали.

Баланс вентилите
Както е добре известно, хидравличното балансиране в системите за отопление и климатизация обикновено се осъществява посредством използването на баланс вентили. Принципно, баланс вентилите са тръбопроводна дроселираща арматура с променливо хидравлично съпротивление, предназначени за осигуряване на необходимото разпределение на потока по елементите на тръбопроводната мрежа или регулирането на циркулационното налягане и температура. С тяхна помощ успешно се регулира дебитът на работната среда и се предотвратява възникването на аварийни ситуации поради превишаване на налягането над пределното.
Баланс вентилите могат да бъдат класифицирани на основата на няколко основни параметъра, сред които са работна среда, предназначение на вентила (за регулиране на температура, налягане, разход или комбинация от тях), предназначение на тръбопроводната система (за студено или горещо водоснабдяване, за отоплителни системи), в зависимост от параметрите на работната среда (налягане, дебит, температура), място на монтаж и други. В зависимост от функционалното им предназначение се използват и различни конструкции баланс вентили, сред основните от които са: предпазни баланс вентили; баланс вентили с автоматично регулиране на диференциалното налягане; автоматични ограничители на дебит; регулатори на дебит. Най-често, обаче, баланс вентилите се подразделят основно на два типа - ръчни и автоматични.
При избора на баланс вентил специалистите съветват да се обърне внимание на ограниченията при използването им в конкретни експлоатационни условия като скорост на потока работен флуид, риска от възникване на кавитация и пада на налягането.

Ръчни баланс вентили
Използват се предимно за регулиране на тръбопроводни мрежи вместо дроселиращо устройство. Те позволяват точна настройка на системата, така че да се осигури поддържане на оптимални работни характеристики в условия на постоянно налягане на работната среда. С помощта на ръчните баланс вентили е възможно не само да се осъществи добър хидравличен баланс на тръбопроводната система, но и да се изключат отделни нейни елементи. Те намират широко приложение в системите с постоянен поток. Като основно предимство на ръчните баланс вентили се посочва тяхната невисока себестойност. Като основен недостатък би могло да се отбележи, че при всяка промяна в инсталацията (добавяне или отпадане на контури) трябва да се извърши повторна настройка на системата, което е трудоемко и скъпо.

Автоматични баланс вентили
Автоматичните баланс вентили позволяват гъвкаво изменение на параметрите на тръбопроводната система в зависимост от колебанията в налягането и дебита на работната среда. Те представляват пропорционални регулатори, които поддържат константно диференциално налягане в системата и ограничават до минимум смущенията, причинени от работата на управляващите вентили. Характеризират се с голямо бързодействие, което им позволява да поддържат зададените хидравлични условия в системите, компенсирайки смущенията, внесени от управляващия вентил.
Предимство при използването на автоматични баланс вентили е и възможността системата да бъде разделена на отделни, независими по отношение на налягането зони и осъществяването на тяхното поетапно пускане в експлоатация. Сред предимствата на автоматичните баланс вентили са по-лесната и бърза настройка на системата, намаляването на броя на вентилите, както и минималната необходимост от поддръжка на системата. Съвременните автоматични баланс вентили се характеризират също с висока надеждност и по-добри регулиращи характеристики. Част от тях са модулни като конструкция - т. е. могат да бъдат модернизирани или функционалността им да бъде разширена. Например един ръчен баланс вентил би могъл да бъде доизграден до автоматичен такъв чрез добавяне на съответната управляваща част.

Автоматични регулатори на дебит
Предназначени са за поддържане на постоянен дебит на топлоносителя в еднотръбните отоплителни системи. Препоръчват се за многоетажни сгради. Те позволяват да се прекрати подаването на вода в щранга и през дренажен кран водата да се източи и да се измери реалният разход на топлоносител.
Регулаторите на дебит в съчетание с електрозадвижвания се използват за регулиране на падовете на налягане за управление на топлообменните апарати в системите за вентилация и климатизация.

Термостатични вентили
Термостатичните вентили са неразделен елемент от съвременните отоплителни системи. Използват се за осигуряване на хидравличната и отоплителната устойчивост на системите и за автоматично поддържане на зададените температури на въздуха в помещението. Позволяват регулиране на температурата, в зависимост от предпочитанията на обитателите. При избор на термостатичен вентил специалистите съветват да не са правят компромиси по отношение на качеството, тъй като недобре изпълненият термостатичен вентил не би работил добре и ползата от него би се загубила.

Хидравличен баланс на системите за горещо водоснабдяване
Температурата на топлата вода в системите за горещо водоснабдяване значително намалява при слабо потребление или при отсъствие на такова. Това води до няколко проблема: дълго чакане на топлата вода, преразход на вода, а така също възможност за развитие на нежелани бактерии. За подържане на температурата на водата на необходимото ниво, обикновено в системите се поддържа постоянна циркулация на водата, посредством циркулационна помпа и циркулационен тръбопровод. Поддържането на хидравличния баланс в тези системи обикновено е посредством регулатори на температура с пряко действие. Предназначението им е поддържане на температурата и минимализиране на разхода на вода в циркулационните системи за битово горещо водоснабдяване (БГВ). Важна особеност на тези вентили се явява наличието на режим за периодична дезинфекция на тръбопроводната мрежа за БГВ.