În mod normal, unitățile terminale (ventiloconvectoare, radiatoare, CTA) apropiate de pompă funcționează cu un debit crescut, conducând la un debit scăzut în celelalte unități terminale. 

De exemplu, în sistemele de încălzire, este cunoscut faptul că prin consumatorii din camerele apropiate de camera centralei (deci apropiate de pompă) trece un debit mai mare și prin urmare sunt supraîncălzite, în timp ce în camerele mai îndepărtate temperatura de referință se atinge cu dificultate.
Deviația temperaturii ambientale față de referință poate ajunge cu ușurință la 2 °C - 4 °C. 

Această situație conduce la o creștere a debitului total față de valoarea de proiect și implicit la creșterea costului de pompare și scăderea transferului termic la unitățile terminale.

În mod normal aceste rezultate duc la montarea mai multor unități de producție decât ar fi necesare (cazane sau chillere) și afectarea eficienței cazanelor în condensare și a COP-ului chilerelor.

Împreună, situațiile descrise mai sus pot duce la creșteri de consum de la 10% până la 35%.

Reference case:

Granloholm, residential area in Sundsvall, Sweden.  15% energy savings 

Produse corespunzătoare:

TA-SCOPE	STAF	DA 516

Când pompele de circulație sunt supradimensionate și instalația este neechilibrată, sistemul are nevoie de un debit mai mare decât cel oferit de sursă. Astfel se creează o zonă de amestec între apa din retur și apa de alimentare, la ieșirea din by-pass-ul dintre zona de producție și zona de distribuție.

În sistemele de răcire datorită acestei incompatibilități a debitelor, apa este furnizată la o temperatură mai mare decât cea din proiect, iar unitățile terminale nu vor lucra la capacitate maximă, creând disconfort pentru utilizatorii clădirii.

Scăzând temperatura pe turul unității de răcire, se poate compensa această incompatibilitate a debitelor, dar cu un cost specific consumului crescut de energie. În documentația tehnică a unității de răcire, producătorii menționează că pentru fiecare grad °C cu care se scade temperatura pe tur, crește consumul de energie cu aproximativ 4%.

Reference case:

Citate Administrativa in Minas Gerais, Brazil. 21% energy savings.

Produse corespunzătoare:

STAD	STAP	DA 516

O temperatură mai scăzută pe retur decât cea din proiect poate rezulta din diferite deficiențe hidraulice, cum ar fi:

• un debit necontrolat ce trece printr-o conductă de bypass, ceea ce crează un amestec între apa rece din tur și cea din retur;
• folosirea unui vane cu 3 căi, în locul uneia cu 2 căi, când este posibilă montarea celei cu 2 căi;
• un sistem neechilibrat rezultând într-un debit mărit prin unitățile terminale;
• înălțimea de pompare nu este corect reglată.

O temperatură mai scăzută pe retur reduce diferența de temperatură ΔT = Ts – Tr (Ts: Temperatura de tur; Tr: Temperatura de retur), şi temperatura medie logaritmică reprezintă diferența dintre temperatura fluidului și temperatura agentului refrigerant, afectând semnificativ coeficientul de performanță (COP) cu până la 15%.

Produse corespunzătoare:

STAF	TA-FUS1ON-C

În aplicațiile cu schimbătoare de căldură, impuritățile depuse pe suprafața interioară a conductelor acționează ca o izolație, afectând transferul termic și căderea de presiune. Creșterea căderii de presiune va afecta consumul electric al pompei.

Impactul termic asupra sistemului cauzat de depuneri este cunoscut ca și rezistența termică a depunerilor, Rf, și se calculează cu formula: Rf = δ/λf unde δ este grosimea stratului depus, iar λf este conductivitatea termică(*).

Produse corespunzătoare:

Compresso	Transfero	Statico

Pentru a ajunge la o eficiență ridicată a cazanele în condensare, temperatura apei de retur trebuie să fie menținută sub punctul de condensare al gazelor de ardere, astfel diferența de temperatură trebuie menținută la o valoare mare. Acest lucru este posibil doar printr-un control modulant stabil și precis al unităților terminale, și evitând creșterile de debit datorate neechilibrării sistemului.

Într-un sistem ce funcționează cu un debit mărit temperatura de retur este mai mare decât în mod normal. Numărul zilelor de condensare este redus cu până la 20%. Economiile de energie de 15% datorate tehnologiei în condensare se reduc până la aproape 3% datorită debitului de circulație mărit.

Produse corespunzătoare:

STAD	STAP	TA-FUS1ON-P

Un sistem ineficient de menținere a presiunii (datorat dimensionării incorecte, calității slabe, etc.) petrece cea mai mare parte din timp cu furnizarea apei în mod regulat pentru a compensa pierderile prin supapele de siguranță (ca urmare a suprapresiunii).

Apa proaspătă introdusă în sistem conţine reziduuri care se depun în principal pe suprafețele fierbinți ale sistemului de încălzire (schimbătorul de căldură al cazanului).

Aceste depuneri acționează ca o izolație, afectând transferul termic și căderea de presiune. Astfel se produce o scădere a eficienței cazanului și prin urmare o creștere a consumului de energie. În plus datorită depunerilor apare fenomenul de cavitație termică la nivel local ce provoacă avarii importante cazanului.

Pe lângă reziduuri, apa introdusă conține oxigen care duce la coroziune și depuneri de magnetită în sistemul de încălzire.

(*) Rezultatele obținute de către Universitatea din Illinois și de către U.S. Bureau of Standard

Produse corespunzătoare:

Zeparo-ZUD	Zeparo-ZIO	Zeparo-ZEK

Costurile de pompare sunt direct proporționale cu debitul de apă pompat, înălțimea de pompare și eficiența pompei și a motorului. În sistemele de răcire, energia furnizată pompei și transferată către apa de circulație, trebuie să fie compensată de chillere. Prin urmare costurile de pompare se dublează în sistemele de răcire: datorită pompei și a chiller-ului.

O estimare a costurilor de pompare, comparativ cu consumul de energie sezonier al sursei la un debit constant este dat de formula:

Observație: În încălzire, cercetările recente demonstrează că 1.5% din totalul energiei consumate de clădirile de birouri, școlile și spitalele din Suedia este datorat costului de pompare. „Eficiența clădirilor referitor la pompare și ventilare” Teză de Doctorat susținută de Caroline Markusson, Chalmers University of Technology, Mai 2009

Produse corespunzătoare:

TBV-CMP	TA-FUS1ON-P	DA516

Costurile de pompare sunt proporționale cu înălțimea de pompare și debitul produs. Sistemele neechilibrate funcționează cu un debit mai mare decăt cel necesar, pentru a compensa pierderile locale. În mod normal s-a observat că în distribuția hidraulică se folosește un debit cu 50% mai mare decât cel de proiect (*).

O echilibrare corectă permite optimizarea turației pompei (scăderea înălțimii de pompare depinde foarte mult de proiect, dar pompele sunt mereu supradimensionate cu cel putin 10%, factor de siguranță luat în calcul de proiectanți).

Considerând un sistem care lucrează cu un debit crescut cu 30% și înălțimea de pompare cu 10%, echilibrat corect generează economii ale costului de pompare de 40%.

Exemplu:

A. Sistem neechilibrat:  

consumul pompei 12,8 kW

B. Sistem echilibrat: 
consumul pompei 10,2 kW (-20%)

C. Sistem echilibrat și înălțimea de pomparea ajustată:
consumul pompei 7,31 kW (-43%)

(*) Sursă: Studiu realizat de Costic (Centru de cercetare și pregătire în domeniul HVAC din Franța), publicat în CFP Journal Aprilie-Mai 2002.

Reference case:

Hammarplast Consumer factory, Sweden. 61% of pumping energy savings.

Produse corespunzătoare:

STAD	STAP	TA-SCOPE

Este știut că de obicei se crește înălțimea de pompare pentru a compensa un debit scăzut în unele părți ale sistemului.

Pentru a compensa un debit scăzut cu 20% pentru unele unități terminale, debitul total ar trebui crescut cu 25% (0,8x1,25 = 1). Având în vedere că creșterea căderii de presiune din sistem este egală cu pătratul debitului, înălțimea de pompare trebuie crescută cu 56% (1,25x1,25) pentru a oferi debitul necesar.

O asemenea creștere a înălțimii de pompare se obține prin înlocuirea corpului pompei, sau prin instalarea unei pompe mai puternice

Considerând că eficiența pompei și a motorului rămân aceleași, costurile de pompare sunt proporționale cu produsul înălțimii de pompare și a debitului, această situație aducând o creștere a consumului cu 95% (1,25x1,56 = 1,95) decât în mod normal.

Observație: În loc să înlocuiască pompa, unii instalatori aleg să folosească pompa de rezervă montată în paralel împreună cu pompa în uz. Acest lucru duce de asemenea la un consum crescut.

Produse corespunzătoare:

STAD	STAP	TA-FUS1ON-C

Pentru a compensa problemele legate de hidraulică și cele legate de temperature ambientală, prea scăzută sau prea ridicată, în cele mai multe cazuri, temperatura de alimentare a sistemelor HVAC este crescută  (încălzire) sau scăzută (răcire).

Astfel se va ajunge la încălzirea excesivă sau răcirea excesivă a camerelor din partea cea mai favorizată, din punct de vedere hidraulic, a unei clădiri.Va avea, de asemenea, un impact asupra pierderilor de căldură sau a aporturilor de căldură din conducte reducând astfel eficiența totală a sistemului HVAC. 

În sistemele de încălzire considerând o temperatură medie a apei de 50 °C și temperatura exterioară a țevii de 20 °C, pierderile de căldură cresc cu 3% pentru fiecare °C în plus peste temperatura de proiect.

Pentru a compensa o temperature ambientală cu 1 °C mai scăzută, temperatura apei trebuie crescută cu 4 °C (în funcție de condiții) acest lucru provocând o creștere a pierderilor de căldură prin conducte de 12%.

Formula simplificată pentru calculul pierderilor de căldură prin conducte.

Unde:
Pm: Pierderile de căldură prin conducte pe metru liniar (W/m)
∆T:  Diferența de temperatură dintre temperatura apei și temperatura ambientală.
de: Diametrul extern al țevii (mm)
l: Grosimea izolației (mm)
λ: Conductivitatea termică (W/m K)

Produse corespunzătoare:

TA-SCOPE	Zeparo-ZUT	K-Head

Căderea de presiune din conductă (deseori numită cădere de presiune liniară) depinde de:

• diametrul intern al conductei
• rugozitatea conductei
• densitatea și vâscozitatea fluidului
• debit

Pentru a compensa această creștere a căderii de presiune, înălțimea de pomparea trebuie crescută corespunzător, ajungându-se astfel la creșterea substanțială a consumului electric necesar pompării.

De exemplu: (*) considerând o cădere de presiune pe conducte de 50% din totalul căderii de presiune a sistemului, o creștere cu 70% a căderii de presiune pe conductă are un impact direct asupra consumului electric crescându-l cu până la 35% pentru a putea vehicula același debit.

(**) Sursă: Rezultatele unui studiu publicat de Universitatea de Stat din Utah, Profesor Rahmeyer

Produse corespunzătoare:

Zeparo-ZUD	Zeparo-ZIK	Vento V.1

În sistemele de încălzire, consumul crescut de energie al unei clădiri este în strânsă legătură cu diferența de temperatură dintre temperatura ambientală și temperatura exterioară.

Acest consum crescut de energie poate fi estimat cu următoarea formulă:

S%:  Creșterea consumului de energie exprimată în % pentru creșterea temperaturii ambientale cu 1 °C
Sc:  Raportul dintre valoarea medie a puterii consumate pe sezon și puterea maximă necesară
tic: Temperatura ambientală de proiectare
tec: Temperatura exterioară de proiectare
ai: Aportul de căldură, exprimat în grade de influență asupra temperaturii ambientale

Exemplu:

Pentru For t_ic = +20^oC, t_ec = -10^oC, ai = 2^oC si S_c = 0,4

Creșterea consumului de energie S = 9%

Un control stabil și precis al temperaturii ambientale oferă confortul necesar  utilizatorilor și este una din cele mai eficiente căi de reducere a consumului de energie al unei clădiri.

Reference case:

MOL, Hungarian Oil and Gas corporation, Hungary. 27% energy saving.

Produse corespunzătoare:

V-exact	K-Head	Dynacon

În sistemele de răcire dacă temperatura ambientală este, de exemplu, 23°C în loc de 24°C (cu 1°C mai scăzută) creează o creștere a consumului proporțională cu sarcina clădirii (aportul intern și extern de căldură).

Acest consum crescut de energie poate fi estimat cu următoarea formulă:

S%:  Creșterea consumului de energie exprimata în % pentru scaderea temperaturii ambientale cu 1 °C
S :  Raportul dintre valoarea medie a puterii consumate pe sezon și puterea maxima necesara
tic: Temperatura ambientala de proiectare
tec: Temperatura exterioara de proiectare
ai: Aportul de caldura, exprimat în grade de influența asupra temperaturii ambientale

Exemplu:

Pentru  t_ic = +23^oC, t_ec = 35^oC, ai = 4^oC si S_c = 0,4

Creșterea consumului de energie S = 16%

Un control stabil și precis al temperaturii ambientale oferă confortul necesar utilizatorilor și este una din cele mai eficiente căi de reducere a consumului de energie al unei clădiri.

Produse corespunzătoare:

TA-FUS1ON-C

În sistemele cu debit variabil ce folosesc vane de control cu 2 căi controlate On/ Off, când unele vane sunt închise căderea de presiune prin conducte scade și în consecință, presiunea disponibilă pe circuitele deschise va crește semnificativ. Astfel se produce o creștere a debitului, modificându-se consumul electric necesar pompării și conduce la modificarea temperaturii de retur la chillere sau la cazanele  în condensare.

La 50% din sarcină, un sistem cu comandă On/Off poate provoca o creștere a debitului cu până la 50% (*) față de debitul normal. Pe durata unui sezon de răcire, această creștere a consumului necesar pompării poate reprezenta până la 3% (*) din costurile totale necesare răcirii.

Temperatura de retur este de asemenea afectată cu 1,5°C până la 2°C la 50% din sarcina sistemului, scăzând eficiența chillerelor (COP) cu până la 4% (Cazul nr. 2).

Aceste două aspecte fac ca un sistem cu control On/Off interactiv să producă o creștere a energiei cu până la 7%, la care se poate adăuga creșterea consumului provocată de deviația față de temperatura ambientală.

O procedură corectă de echilibrare ar trebui realizată pentru ca debitul de proiect să poată fi obținut pentru toate unitățile terminale și pentru a evita interacțiunea hidraulică.

(*) Simulator realizat pe baza unor calcule matematice (Hydronic College, Jean Christophe Carette)

Produse corespunzătoare:

STAD	STAP	Dynacon

Energia poate fi redusă prin scăderea (încălzire) sau creșterea (răcire) temperaturii ambientale pe perioada când clădirea nu e ocupată sau pe timpul nopții. Cu cât este mai lungă perioada de reducere cu atât mai mari vor fi reducerile de energie.

Economiile de energie astfel obținute pot fi estimate cu formula:

Tsetback (ore): Durata perioadei de reducere
Tset (ore): Durata perioadei de confort
tsetback  (°C):  Valoarea temperaturii reduse
tset (°C):  Valoarea temperaturii ambientale
Esaving (1°C) (%):  Economia obținuta prin reducerea temperaturii ambientale cu 1°C

Considerând o cameră menținută la o temperatură de 20°C de la 8:00 până la 18:00 (10 ore) și cu o temperatură redusă cu 3°C (17°C) pe timpul nopții (14 ore) și considerând că fiecare °C scăzut înseamnă o economie de 10% (Cazul nr. 12), energia economisită poate fi estimată la 17, 5% (*).

(*) Observație: Acest procentaj nu ia în considerare eficiența sursei (cazan, pompa de căldură) lucrând la capacitate maximă pentru a restabili temperatura ambientală după perioada de reducere.
Publicat în: „Potențialul economiei de energie cu E-Pro” (Heimeier)

Produse corespunzătoare:

E-Pro	Radiocontrol F	Termostat P

Un sistem neechilibrat îngreunează atingerea nivelului de confort, datorită camerelor  care au nevoie de o perioadă mai îndelungată pentru a ajunge la temperatura dorită după perioada de reducere. Această situație obligă utilizatorii să pornească sistemul HVAC mai devreme decât este necesar, crescând consumul de energie. Dacă, datorită unor probleme tehnice, sistemul este pornit cu o oră mai devreme decăt în mod normal consumul de energie crește cu 1,25% (*).

În unele clădiri datorită dificultăților de atingere a nivelului de confort ambiental după perioada de reducere, se decide dezactivarea acestei funcții a regulatorului electronic rezultând astfel o risipă de energie de 20%!

(*) Considerând formula de la Cazul nr. 15

Produse corespunzătoare:

TBV-CMP	A-exact	TA-SCOPE

Luând în considerare comportamentul termic al locuințelor unifamiliale, condițiile exterioare de-a lungul sezonului de încălzire, tipul cazanului și comportamentul oamenilor, Universitatea din Dresda a realizat un studiu ce demonstrează beneficiile folosirii robinetelor termostatice Heimeier comparativ cu robinetele manuale.

Considerând:

• temperatura sistemului de încălzire 90°C/70°C;
• o clădire izolată conform standardului German 1982
• un cazan de condensare

 economia de energie este estimată la 28%, comparând robinetele termostatice cu robinetele manuale.

 În cazul unui sistem proiectat să funcționeze la 70°C/55°C economia de energie este 19%.

Studiu realizat de: Universitatea Tehnică din Dresda, Institute of Power Engineering, Chair of Building Energy System and Heat Supply

Produse corespunzătoare:

K-Head	A-exact	V-exact

Prezența aerului trebuie minimizată nu doar pentru a reduce coroziunea si zgomotul, dar și pentru că prezența acestuia diminuează randamentul unităților terminale.

Imaginea de mai jos realizată cu o cameră de termoviziune arată că formarea pungilor de aer împiedică circulația apei în radiator și afectează dramatic puterea acestuia.

Pentru a compensa randamentul scăzut ale radiatorului, utilizatorii cresc temperatura pe turul cazanului și măresc viteza pompei. Aceste măsuri au un impact semnificativ asupra consumului sistemului de încălzire (Cazurile nr. 4, nr. 8 și nr. 12)

(*) Măsurătoare realizată cu o cameră de termoviziune de către institutul “Karel de Grote Hoge School”, Departamentul de inginerie aplicată, Antwerp, Belgia.

Produse corespunzătoare:

Vento EcoEfficient	Zeparo-ZUV	Zeparo-ZUC

Universitatea din Dresda, Germania  a realizat un studiu pentru determinarea potențialului de economisire a energie prin înlocuirea robinetelor termostatice mai vechi de 1988 cu modelele noi. Ca rezultat al acestui studiu se poate concluziona că reducerea temperaturii ambientale poate fi realizată prin înlocuirea robinetelor termostatice de radiator cu modelele noi (atingerea unui nivel de confort mai bun). Această îmbunătățire a controlului temperaturii ambientale oferă o reducere a energiei consumate în funcție de condițiile de proiectare conform tabelului de mai jos:

(*) TUD, Institut für Energietechnik, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung (Studiu realizat de Universitatea din Dresda)

Produse corespunzătoare:

K-Head	DX-Head	VDX-Head

În graficul de mai jos se arată că valorile temperaturii ambientale în sezonul de încălzire sunt foarte apropiate de valoarea de referință de 20°C în cazul controlului individual în fiecare cameră.

Valorile temperaturii ambientale pentru cazul în care sistemul nu este echipat cu dispozitive independente de control local arată o temperatură ambientală cu 1,5-2k mai mare. (extras dintr-un studiu menționat mai jos).

Această deviație de la temperatura de referință crește energia consumată cu până la 20%! (Cazul Nr. 12)

Studiul: Economisirea energiei și a costurilor prin schimbarea sistemelor de control a temperaturii camerelor încălzite prin pardoseală, Joachim Plare (Director General Asociația pentru încălzire și răcire prin suprafețe radiante, Germania)

Produse corespunzătoare:

Dynacon	Radiocontrol F	Multibox AFC