Vesikiertoisten linjasäätö- ja radiaattoriventtiilien rooli energiansäästössä

Mitä on vesikierron tasapainotus?

Vesikierron tasapainotus varmistaa, että oikea määrä käyttövettä virtaa kunkin laitteen läpi (radiaattorit, puhallinkonvektorit jne.) luomalla mahdollisimman vähän kitkaa ottaen huomioon verkoston muodostaman vartuksen. Tarkoituksena on varmistaa, että lämmitysjärjestelmä toimii kaikissa olosuhteissa, joihin se on suunniteltu, ja estää tehokkaasti yli- tai alisyötön. Lämpökuorman huonekohtaisen laskennan ja lämpögeneraattorin suunnitteluparametrien perusteella määritetään kunkin huoneen kuuman veden tilavuusvirta. Tämä edellyttää lämmitysjärjestelmän toiminnan hyvää ymmärtämistä, sillä vastus syntyy termostaattisissa radiaattoriventtiileissä, jotka on sijoitettu strategisesti verkon sisään.

Veden jakelun optimointi lämmitysjärjestelmässä tasapainottamalla paineen tarvetta järjestelmän vastuksella varmistaa, että lämpö jakautuu verkostossa tasaisesti. Jos lämmönlähteestä kauimmaisena sijaitseva radiaattori saa halutun virtauksen, myös yksiköt saavat tarvitsemansa virtauksen. Kun tämä on tehty, pumppu voidaan asettaa vaaditun pumppauspaineen mukaan.

Jos lämmitysjärjestelmää ei ole tasapainotettu, pumpun lähellä olevat radiaattorit ovat vaadittua lämpimämpiä ja kaukana pumpusta olevat radiaattorit viileämpiä. Kattilan lähellä oleviin radiaattoreihin syötettävän lämpimän veden liiallinen määrä estää seuraavien lämpöpatterien oikean syötön tarpeen mukaan, minkä seurauksena huoneen lämpötilaa ei saavuteta.

Tasapainotus termostaattisilla radiaattoriventtiileillä

Aikaisemmin lämmitysveden kiertopumppu mitoitettiin usein tarpeettoman suureksi tai virtauslämpötilat asetettiin korkeammiksi kuin niitä tarvittiin, jotta varmistettaisiin riittävä virtaus radiaattorille, joka on kauimpana lämmönlähteestä. Molemmat toimet aiheuttavat tarpeetonta energiahävikkiä. Tasapainotus auttaa luomaan tehokkaan lämmitysjärjestelmän, ja se voidaan toteuttaa säädettävillä termostaattisilla radiaattoriventtiileillä. Ne rajoittavat massavirtausta, jotta vesi ei jakautuisi epätasapainoisesti.

Säädettävien termostaattisten radiaattoriventtiilien rooli

Termostaattinen ohjausyksikkö koostuu termostaattiventtiilistä ja säädettävästä insatsista. Termostaattiventtiili on näkyvissä ja auttaa säätämään huonelämpötilaa, insatsi on piilossa ja ohjaa veden virtausta radiaattoriin. Termostaattiventtiilin ja radiaattoriventtiilien yhteisvaikutus muuttaa lämmitysjärjestelmän vaihtuvavirtauksiseksi järjestelmäksi, joka pystyy reagoimaan vaihteleviin ulkolämpötiloihin ja jatkuvasti muuttuviin sisätilojen lämmitystarpeisiin halutun huonelämpötilan ylläpitämiseksi. Ne varmistavat vakaat paineolosuhteet ja takaavat lämmitysjärjestelmän ihanteelliset käyttöolosuhteet.

Dynaaminen tasapainotus

Yleensä käytetään joko staattista tai dynaamista säätöä. Staattista säätöä käytetään vain täydellä kuormalla, ja se voi johtaa epätasapainoiseen järjestelmään osittaisella kuormalla käytettäessä. Radiaattorijärjestelmän energiansäästöpotentiaalin optimoimiseksi suositellaan kuitenkin dynaamista säätöä. Tämä tasapainotusratkaisu mahdollistaa radiaattoreiden paine-eron pitämisen tasaisena koko rakennuksessa kaikissa kuormitusolosuhteissa. Dynaamisten säätöventtiilien tai paineesta riippumattomien säätöventtiilien avulla massavirrat pysyvät aina samoina, myös osakuormalla tai kuormituksen muuttuessa.

Koska paluulämpötila voi olla alhaisempi – alle 55 °C kondensoivan kattilan optimaalisen tehokkuuden takaamiseksi – ja pumppu kuluttaa vähemmän sähköä, koska se voidaan asettaa alhaisemmalle nopeudelle, dynaaminen säätö pystyy optimoimaan lämmitysjärjestelmän tehokkuuden ja mahdollistaa merkittävät energiansäästöt koko vuoden ajan lämmitystarpeen tai käyttäjän toiminnan muutoksista riippumatta.

Säätö matalan lämpötilan lämmitysjärjestelmissä

Vaikka säätö on tärkeää kaikille radiaattorijärjestelmille, se on erityisen tärkeää matalan lämpötilan lämmitysjärjestelmissä. Säätö varmistaa, että järjestelmä on asetettu siten, että lämpötila sopii energialähteeseen parhaiten. Jos kyseessä on kondensoiva kattila, matalammat paluulämpötilat mahdollistavat kattilan mahdollisimman tehokkaan toiminnan. Jos käytössä on lämpöpumppu niin sen hyötysuhteeseen voidaan vaikuttaa merkittävästi asettamalla järjestelmä matalaan lämpötilaan, jossa meno- ja paluulämpötilat ovat oikeat. Lämpöpumppu kuluttaa silloin vähemmän energiaa oikean energiamäärän syöttämiseksi rakennukseen.

Kuinka paljon energiaa tasapainotus voi auttaa säästämään?

ITG:n Dresdenissä⁽²⁾ tekemä syvällinen tutkimus osoitti, että nykyisissä kerros- ja rivitaloissa, joissa on radiaattorilämmitys, lämpöenergian kulutus vähenee tyypillisesti 7–16 kWh/m². Ei ole yllättävää, että suurimmat säästöt saavutetaan dynaamisella säädöllä. Sama tutkimus osoitti, että jos dynaaminen säätö otettaisiin käyttöön kaikissa hotelleissa Saksassa, se voisi säästää jopa 24,2 m kWh vuodessa, mikä vastaa 7 480 tonnia CO₂-päästöjä .

Lisäksi European Building Automation Controls Association (EU.bac) -yhdistyksen teknisten rakennusten järjestelmien säätöä käsittelevässä esitteessä⁽³⁾mainitaan Dublinin teknillisessä yliopistossa tehty tutkimus, joka osoitti, että EU:n kotimaisten lämmitysjärjestelmien hydronisen jakelun optimoinnin kokonaissäästöt olivat 22,6 milj. tonnia. 53 % tästä johtuisi pumppaustehon vähenemisestä ja 47 % järjestelmien kuluttaman lämpöenergian vähenemisestä.

Lähteet:
(1) Tulokset usean perheen esimerkkitapauksesta Osojnik et al:n tutkimuksessa "Hydronic balancing and control – how to win the global challenge of reduction energy use in multifamily housings" . 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) 2019 tutkimusraportti "Potential Energy Savings and Economic Evaluation of Hydronic Balancing in Technical Building Systems" https://files.danfoss.com/download/CorporateCommunication/BuildingEfficiency/Potential-Energy-Savings-and-Economic-Evaluation-of-Hydronic-Balancing-in-Technical-Building-Systems.pdf
(3) System Balancing for Technical Building Systems: A great opportunity for Energy Savings and Comfort. https://eubac.org/wp-content/uploads/2021/03/20210322_eubac_System_Balancing_for_TBS.pdf