По законам гидравлики, конечные потребители (фэнкоил, радиатор, тепловая завеса и др.), расположенные рядом с насосом, имеют избыточный расход, который в то же время создает недостаточный расход на остальных потребителях. Зачастую в помещениях, расположенных рядом с котельной, тепловым пунктом (т.е. рядом с насосом), наблюдается перерасход и, следовательно, перегрев, тогда как для помещений, расположенных далеко от котельной достичь необходимой температуры достаточно тяжело.

Колебания температур внутри помещения могут достигать от 2°С до 4°С, что также может привести к тому, что суммарный расход будет выше необходимого. Это в свою очередь будет причиной ненадлежащей передачи энергии, а также повышением энергозатрат.

Обычно это влечет за собой запуск дополнительных производственных модулей (котлов, чиллеров), в чем нет необходимости в условиях нормальной работы, а также влияет на производительность конденсационных котлов или EER чиллеров.

Вместе эти разнообразные факторы могут стать причиной возникновения избыточного энергопотребления в объеме от 10% до 35%!

Пример проекта:

Жилой комплекс Granloholm, Швеция.  15% экономии энергии 

Сопутствующие товары:

TA-SCOPE	STAF	DA 516

Если распределительный насос переразмерен (выбран с большим коэффициентом запаса) и система не сбалансирована, расход в распределительном контуре будет превышать расход в контуре производства тепла или холода. В этом случае, на выходе из байпаса или гидравлической стрелки создается точка смешения подающего и обратного тепло/холодо носителя.

В системе из-за несовместимости расходов температура подачи будет отличатся от предполагаемой расчетной и потребители ( радиаторы, фанкойлы, приточные установки и др.) в периоды максимальной нагрузки не будут обеспечены необходимой мощностью, что создаст дискомфорт внутри помещений.

Изменение рабочей температуры на выходе производственных модулей может компенсировать несовместимость расходов но только путем более высоких энергозатрат. В технической литературе производителей чиллеров говорится о том, что снижение температуры воды на выходе из чиллера на 1 °С снижает его эффективность на 4%.

Пример проекта:

Citate Administrativa in Minas Gerais, Бразилия. 21% экономии энергии.

Сопутствующая продукция:

STAD	STAP	DA 516

Более низкая температура обратки по сравнению с расчетной температурой может быть результатом различных сбоев в гидравлической системе, таких как:

• Нерегулируемый расход, проходящий через байпас и смешивающий подачу и обратку
• Использование трехходовых регулирующих клапанов вместо двухходовых
• Использование несбалансированной схемы, что приводит к тому, что конечные устройства работают с избыточным расходом
• Не настроена рабочая точка насоса

Более низкая температура обратки уменьшает разность температур DТ=Тs - Тr (Тs: Температура подачи; Тr: Температура обратки), при этом разница между температуройобратного холодоносителя и хладогентом влияет на КПД (ЕЕR) чиллера.

Сопутсвующие товары:

STAF	TA-FUS1ON-C

В теплообменниках отложения на внутренних поверхностях действуют как изоляция, тем самым оказывая влияние на теплообмен и потери давления. Увеличение потерь давления влияет на потребление энергии насосом.

Термическое воздействие отложений часто выражается через коэффициент загрязнения Rf, который рассчитывается по формуле: Rf = d/lf, где d - толщина отложений, lf - удельная теплопроводность (*)

(*) Онлайн издание“Heatexchanger-fouling.com”

Сопутсвующие товары:

Compresso	Transfero	Statico

Для достижения высокой производительности конденсационных котлов температура обратки должна оставаться ниже температуры конденсации пара отработанных газов и, следователь но, ΔТ должна оставаться высокой. Это достигается только путем сохранения стабильного и точного плавного регулирования переменного расхода на конечных потребителях, а также путем предотвращения возникновения перерасхода вследствие несбалансированности системы.

В системе, работающей с избыточным расходом, температура обратки выше нормы. Количество дней эффективного образования конденсата снижается на 20%. Учитывая 15% экономию энергии вследствие применения технологии осаждения конденсата, влияние перерасхода на энергопотребление котла равно приблизительно 3%.

Сопутсвующие товары:

STAD	STAP	TA-FUS1ON-P

Установка поддержания давления, которая находится в ненадлежащем рабочем состоянии (вследствие неправильных расчетов, проблем с качеством и т.д.) большую часть рабочего времени затрачивает на то, чтобы подпитывать систему водой, компенсируя утечки вследствие срабатывания предохранительных клапанов, возникающих в результате избыточного давления.

Вода для подпитки (в случае отсутствия водоподготовки) может содержать примеси, которые осаждаются в основном на горячих поверхностях системы отопления (теплообменник, котел). 

Отложения из загрязняющих примесей оказывают влияние на теплообмен и потери давления. Это приводит к снижению производительности котла, а также к увеличению энергопотребления.

Кроме того, кавитация, возникающая вследствие воздействия температуры, приводит к серьезным повреждениям котла. Наряду с образованием накипи, вода подпитки, которая содержит кислород, вызывает коррозию и, следовательно, осаждение загрязняющих примесей в виде магнетита во всей системе отопления.

(*) Результаты испытаний, проведенных Университетом Иллинойса (University of Illinois) и Бюро Стандартов США (U.S. Bureau of Standard)

Сопутсвующие товары:

Zeparo-ZUD	Zeparo-ZIO	Zeparo-ZEK

Затраты на работу насоса прямо пропорциональны расходу воды, напору, а также обратно пропорциональны эффективности насоса и двигателя. В системах кондиционирования энергия, потребляемая насосом и передающаяся воде, должна компенсироваться чиллерами. Таким образом, потребляемая мощность насоса в процессе кондиционирования должна компенсироваться дважды: на насосе и на чиллере!

Усредненный расчет затрат на работу насоса по сравнению с сезонным энергопотреблением установки, работающей с постоянным расходом, представлен на обозначенной ниже формуле:

Примечание: Изучение системы отопления в Швеции демонстрирует, что энергопотребление насосов составляет 1,5% от энергопотребления в зданиях, например в офисах, школах, больницах. «Эффективность здания связанна с работой насоса и вентилятора» («Efficiency of building related pump and fan operation»), докторская диссертация Каролины Маркуссон (Caroline Markusson), Технический университет Чалмерса (Chalmers University of Technology), май 2009 года.

Сопутствующие товары:

TBV-CMP	TA-FUS1ON-P	DA516

Затраты на работу насоса пропорциональны произведению напора насоса и расхода. Как правило, общий расход в несбалансированной системе выше необходимого для того, чтобы компенсировать недостаточный расход, возникающий в отдельных точках системы. 

Очень часто можно наблюдать, что расход в распределительных контурах на 50% выше расчетных данных (*).

Надлежащая балансировка системы позволяет оптимизировать рабочую точку насоса с частотным регулированием (экономия энергозатрат насоса в большей степени зависит от

объекта, однако с учетом коэффициента запаса, который берется в расчет проектировщиками, параметры насосов всегда как минимум на 10% больше необходимых).

Учитывая то, что установка работает с избыточным расходом в 30% и только с 10% избыточного напора насоса, балансировка системы может обеспечить экономиюэнергопотребления насоса в размере 40%.

Пример:

А. Несбалансированная система: потребляемая насосом энергия 12,8 кВт (100%)
В. Сбалансированная система: потребляемая насосом энергия 10,2 кВт (80%)
С. Оптимизация работы насоса по методике ТА Hydronics: потребляемая насосом энергия 7,31 кВт (57%)

(*) Источник: Исследование, проведенное Costic (Французским исследовательским и учебным центром по вопросам системотопления, вентиляции и кондиционирования), которое было опубликовано в журнале CFP, апрель-май 2002 года.

Пример проекта:

Завод компании Hammarplast Consumer, Швеция. 61% сохраненной энергии.

Сопутсвующие товары:

STAD	STAP	TA-SCOPE

Часто для компенсации недостаточного расхода в некоторых точках системы повышают суммарный напор насоса.

Для компенсации недостаточного расхода равного 20% на конечных потребителях, суммарный расход должен быть увеличен на 25% (0,8 х 1,25=1). В связи с тем, что перепад давления пропорционален квадрату расхода, для того, чтобы обеспечить необходимый расход в системе напор насоса необходимо увеличить на 56% (1,25 х 1,25).

Подобное повышение напора насоса обычно достигается путем замены рабочего колеса или с помощью установки более мощного насоса. Учитывая то, что энергоэффективность насоса и двигателя остается прежней, а потребляемая насосами энергия пропорциональна произведению напора насоса и расхода, это может вызвать избыточное энергопотребление(1,25 х 1,56=1,95) до 95%.

Примечание: Вместо замены насоса часто используют запасной насос, работающий вместе с основным, что также приводит к избыточному энергопотреблению.

Сопутсвующие товары:

STAD	STAP	TA-FUS1ON-C

Для того чтобы устранить существующие проблемы в гидравлических системах, а также скорректировать слишком высокую или слишком низкую температуру внутри помещений, зачастую повышают температуру подаваемой в систему воды или уменьшают ее в в охлаждении, что может привести к перегреву или переохлаждению некоторых частей здания.

Это также может оказать влияние на теплоотдачу и теплопоступления от труб, снижая тем самым общую эффективность системы ОВК. В системе отопления, при средней температуре воды 50°С и наружной температуре 20°С, на каждый 1°С повышения температуры воды выше расчетного значения приходится 3% дополнительных теплопотерь.

Для корректировки температуры внутри помещения, которая на 1°С ниже расчетного значения,необходимо повысить температуру воды приблизительно на 4°С (в зависимости от расчетныхданных), что означает повышение теплоотдачи труб на 12%!

     Упрощенная формула для расчета теплоотдачи труб,

где:

Pm: Теплоотдача труб на 1 м (Вт/м)
DT: Разность между температурой воды и температурой окружающей среды (°С)ое: Внешний диаметр труб (мм)
l: Толщина изоляции (мм)
: Теплопроводность изоляции (Вт/м °С)

Сопутсвующие товары:

TA-SCOPE	Zeparo-ZUT	K-Head

Потери давления в трубах (так называемые линейные потери давления) зависят от:

• Внутреннего диаметра труб
• Шероховатости труб
• Плотности и вязкости тепло/холодоносителя
• Расхода

Наличие в воде кислорода из-за ненадлежащей работы системы поддержания давления вызывает коррозию. Наличие отложений (из-за ненадлежащего качества воды или слишком низкойскорости водяного потока в отдельных частях системы) непрерывно изменяет внутреннююповерхность труб, увеличивая ее шероховатость на 15% - 70% в течение первых лет работы системы и на 150% - 240 % (**) после 20-50 лет работы. Для компенсации такого увеличения потерь давления в трубах, необходимо соответственно повысить напор насоса, что приведет к повышению количества потребляемой им энергии.

Пример: (*) Если потери давления в трубах составляют 50% от общих потерь в системе, дальнейшее повышение потерь давления до 70% приведет к повышению потребляемой насосом энергии на 35% для обеспечения расчетного расхода.

(**) Источник: Результат исследования, опубликованный Университетом штата Юта, США (Utah State Universty), профессор Раххмейер (Prof. Rahmeyer).

Сопутсвующие товары:

Zeparo-ZUD	Zeparo-ZIK	Vento V.1

В системах отопления избыточное потребление энергии зданием напрямую связано с разницеймежду температурой внутри помещения и наружной температурой.

Количество избыточно потребляемой энергии можно приблизительно рассчитать по формуле:

S%: Увеличение количества потребляемой энергии, выраженное в %‚ при повышении температуры внутри помещения на 1°С
S_c: Отношение между средним сезонным и максимально необходимым энергопотреблением
t_ic: Расчетная температура внутри помещения
t_ec: Расчетная наружная температура
ai: Внутренние теплопоступления, выраженные в градусах, которые влияют на температуру внутри помещения

Пример:

Если t_ic = +20^oC, t_ec = -22^oC, ai = 1^oC and S_c = 0,4

Избыточное потребление энергии S = 6,1%

Стабильное и точное регулирование температуры внутри помещения обеспечивает комфортные условия для людей, а также является одним из самых эффективных способов повышения энергоэффективности здания.

Примеры проектов:

Венгерская нефтегазовая компания MOL, (снижение потребления энергии на 27%), Венгрия.

Сопутсвующие товары:

V-exact	K-Head	Dynacon

В системах охлаждения при температуре внутри помещения равной, например, 23°С вместо24 °С ( т.е. температура на 1 °С ниже необходимой), наблюдается повышение количествапотребляемой энергии.

Количество избыточно потребляемой энергии можно приблизительно рассчитать по формуле:

S%: Увеличение количества потребляемой энергии, выраженное в %, при понижении температуры внутри помещения на 1°С
S_c: Отношение между средним сезонным и максимально необходимым энергопотреблением
t_ic: Расчетная температура внутри помещения
t_ec: Расчетная наружная температура
ai: Внутренние теплопоступления, выраженные в градусах, которые влияют на температуру внутри помещения

Пример:

For t_ic = +23^oC, t_ec = 35^oC, ai = 4^oC and S_c = 0,4

Избыточное потребление энергии S = 16%

Стабильное и точное регулирование температуры внутри помещения обеспечивает комфортные условия для людей, а также является одним из самых эффективных способов повышения энергоэффективности здания.

Сопутсвующие товары:

TA-FUS1ON-C

В системах с переменным расходом с двухходовыми клапанами, которые работают с двухпозиционным регулированием (on/off) происходят следующие процессы.Когда часть клапанов системы закрыта, линейные потери давления уменьшаются и, следовательно, располагаемый напор для контуров, где клапаны остаются открытыми, значительно возрастает. Это приводит к образованию избыточного расхода на потребителях и влияет на температуру обратного тепло/холодоносителя, что в свою очередь уменьшает эффективность работы чиллеров и конденсационных котлов.

При 50 % нагрузке в системе, работающей с двухпозиционным регулированием (on/off), может возникать расход на 50%(*) выше чем расчетный. Перерасход в системе также увеличивает энергопотребление насосов.

К примеру, в системах охлаждения это может привести к 3%(*) дополнительных затрат от общего количества потребляемой для охлаждения энергии. В то же время, температура обратного холодоносителя изменится на 1,5 - 2°С при 50% нагрузке, что повлечет к снижению КПД (EER) чиллера на 4% (Факт №2).

Такие особенности интерактивных систем с двухпозиционным регулированием, а также фактор влияния (on/off) регулирования на колебания температуры, приводят к увеличению энергопотреления на 7%(*).

Точная гидравлическая балансировка системы обеспечит расчетный расход на ее потребителях и предотвратит гидравлическую интерактивность.

(*) Математическое моделирование гидравлических систем, Гидроник Колледж проф. Жан-Кристоф Каретт (Hydronic College, Jean Christophe Carette)

Сопутсвующие товары:

STAD	STAP	Dynacon

Сократить энергопотребление можно путем снижения (для систем отопления) или повышения (для систем кондиционирования) контролируемой температуры внутри помещений в ночное время, или в период, когда они не эксплуатируются. Чем дольше такой период изменения (снижения/повышения) температуры, тем выше уровень экономии энергии.

Сокращение энергопотребления которое достигается благодаря изменению температуры можно приблизительно расчитать по формуле:

t _{set back} (часы): Период, в течении которого происходит снижение температуры
t _set (часы): Период заданной температуры
T _{set back} (°C): Измененная температура
T _set (°C): Заданная номинальная температура внутри помещения
E _{saving (1°C)} (%): Энергосбережение при изменении температуры внутри помещения на 1°С

Пример:

Если температура внутри помещения в течение 10 часов (с 8 часов утра и до 6 часов вечера) поддерживалась на уровне 20°С, а все оставшееся время (14 часов) поддерживалась сниженная на 3°С (17°С) и учитывая, что 1°С сохраняет 10% от общего уровня энергопотребления (Факт №12)‚ сокращение количества потребляемой энергии, выраженного в %, будет приблизительно равно: 17,5% (*)

(*)Примечание: Это значение, выраженное в процентах, не учитывает влияние на эффективность производственного модуля (котел, тепловой насос) работающего на полную мощность после завершения периода измениния температуры до заданного ее значения.
Издание: «Энергосберегающий потенциал Е-Рго» Нейтейег, ГЕРМАНИЯ (“The energy saving potential of E-Pro” (Heimeier), Prof. Dr. Mathias Fraaß, WOF-Planungsgemeinschaft Berlin, 2006)

Сопутсвующие товары:

E-Pro	Radiocontrol F	Termostat P

При запуске несбалансированной системы могут возникать определенные трудности: на достижение заданной температуры в некоторых помещениях после периода ее снижения требуется значительное время. Именно поэтому запуск систем производится раньше, чем необходимо, что приводит к увеличению энергопотребления. Если система несбалансирована и запуск необходимо произвести на 1 час ранее заданного времени, это обеспечивает дополнительные энергозатраты в размере 1‚25% (*)

В тех зданиях, где достижение комфортной температуры внутри помещений после периода изменения температуры является сложным, зачастую принимают решения отказаться от такой функции программного управления изменением температуры в результате не используют возможность снижения энергопотребления.

(*) Согласно формуле, приведенной в факте №15.

Сопутсвующие товары:

TBV-CMP	A-exact	TA-SCOPE

Принимая во внимание температурный режим каждого отдельного дома, внешние погодные условия в отопительный период, тип котла и то, как люди эксплуатируют систему, Университетом в Дрездене (Dresden) было проведено исследование наглядно демонстрирующее разницу при использовании термостатических клапанов Heimeier и ручных вентилей.

Пример:

При условии, что:

• Система отопления рассчитана на 90/70°С
• Здание теплоизолировано согласно нормам (German Standart 1982)
• Производственный модуль - конденсационный котел

энергоэффективность термостатических клапанов по сравнению с ручными клапанами с ручным управлением составляет 28%.

Для системы рассчитанной на 70/55°С энергоэффективность равна 19%.

Источник: Технический университет Дрездена, институт Энергетики, кафедра тепло и энергоснабжения зданий.

Сопутсвующие товары:

K-Head	A-exact	V-exact

Количество присутствующего в воде воздуха необходимо минимизировать не только для того, чтобы предотвратить коррозию и снизить уровень шума. Воздух, присутствующий в радиаторе, также снижает его теплоотдачу. На ИК-изображении (см. рисунок) продемонстрировано как образование воздушных пробок препятствует нормальной циркуляции воды в радиаторе, тем самым крайне негативно влияя на его мощность. Для того, чтобы компенсировать дискомфорт, вызванный снижением теплоотдачи радиатора, пользователи могут увеличить температуру подачи котла и напор насоса, что оказывает значительное влияние на энергопотребление (факты №4, №8, №12).

(*) Термические измерения, проведенные институтом Karel de Grote University College, Department of Applied Engineering, Antwerp, БЕЛЬГИЯ

Сопутсвующие товары:

Vento EcoEfficient	Zeparo-ZUV	Zeparo-ZUC

Дрезденским университетом (Dresden University, Germany) было проведено исследование, в котором рассматривалась возможность сокращения энергопотребления при замене старых термостатических радиаторных клапанов, произведенных в 1988 году или ранее, на более новые модели. В результате этого исследования было отмечено отсутствие отклонений от расчетной температуры, уменьшение перегрева, точное соответствие заданным показателям. Такое улучшение качества регулирования температуры внутри помещения обеспечивает уменьшение энергопотребления в зависимости от расчетных температурных условий
(см. таблицу, представленную ниже):

(*) TUD, Институт энергетических технологий, Кафедра энергосистем и теплоснабжения в строительстве (Institut für Energietechnik, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung), Исследовательский институт, Дрезден , ГЕРМАНИЯ

Сопутсвующие продукты:

K-Head	DX-Head	VDX-Head

На рисунке ниже, синяя кривая указывает на то, что номинальные значения рабочих температур внутри помещений основных зон эксплуатации здания очень близки к заданному значению 20°С. Это свидетельствует о использовании регуляторов температуры в каждом отдельном помещении. Значения рабочих температур внутри помещений, где система не была оснащена независимым устройством регулирования, приблизительно на 1,5-2°С выше.
Эта разница температур внутри помещений ведет к увеличению энергопотребления на 20%.
(Факт №12)

Источник: Исследования по энергопотреблению и снижению издержек путем установки регуляторов температуры для сис-тем напольного отопления в каждом отдельном помещении, Джоаким Плейт (Joachim Plate) (Генеральный директорОбъеденинеия по производству элементов поверхностного нагрева и поверхностого охлаждения, ГЕРМАНИЯ).

Сопутсвующие продукты:

Dynacon	Radiocontrol F	Multibox AFC